Anaerobiosi

Si definisce anaerobiosi la condizione di vita di diversi organismi, il cui metabolismo non richiede la presenza di ossigeno. Tale molecola, strettamente necessaria per gli organismi che invece vivono in aerobiosi, può addirittura risultare estremamente tossica per tali organismi, definiti per questo motivo anaerobici (o anaerobi).

Anaerobiosi nei sistemi viventi

Esistono diversi tipi di organismi anaerobici.

Gli anaerobi obbligati sono un gruppo di organismi che non sono in grado di sopravvivere in presenza delle abituali concentrazioni atmosferiche di ossigeno. Tali anaerobi non sono in grado di sopravvivere perché non dotati di enzimi come la superossido dismutasi e la catalasi, in grado di proteggerli dallo stress ossidativo generato dall'ossigeno.
Gli organismi aerotolleranti non richiedono ossigeno per il loro metabolismo, ma possono sopravvivere se sono esposti all'aria.
Gli anaerobi facoltativi, invece, sono in grado di utilizzare ossigeno, se presente. Il loro metabolismo, in ogni caso, è essenzialmente anaerobico: questo li differenzia dagli aerobi facoltativi, il cui metabolismo principale è quello aerobico.
Gli organismi aerotolleranti non richiedono ossigeno, non presentano alcun tipo di metabolismo in grado di utilizzarlo, ma sono in grado di sopravvivere se esposti all'aria, poiché dotati degli enzimi necessari a resistere agli stress ossidativi.
Gli organismi microaerofili sono in grado di utilizzare ossigeno, ma solo a concentrazioni ridotte (nell'ordine di micromoli). La loro crescita è inibita da concentrazioni normali di ossigeno (pari a circa 200 micromolare). I nanoaerobi sono organismi affini, che richiedono concentrazioni dell'ordine di nanomoli d'ossigeno per poter crescere.

Gli anaerobi obbligati possono servirsi di reazioni di fermentazione (che in sostanza rappresentano la cosiddetta respirazione anaerobica). Gli anaerobi facoltativi, invece, utilizzano la respirazione aerobica in presenza di ossigeno: in sua assenza, invece, sono in grado di fermentare. Gli organismi aerotolleranti sono strettamente fermentanti. I microaerofili possono svolgere alternativamente respirazione aerobica e anaerobica.

Processi anaerobici

Le reazioni di fermentazione che gli organismi anaerobici portano a termine per svolgere la respirazione anaerobica sono variegate.

La maggior parte degli anaerobi utilizza la via di fermentazione dell'acido lattico (detta fermentazione lattica):

C₆H₁₂0₆ + 2 ADP + 2 fosfato → 2 acido lattico + 2 ATP

L'energia rilasciata in questa reazione, di circa 150 kJ per mole, è utilizzata per "rigenerare" l'ADP ad ATP. Si tratta comunque del 5% dell'energia ricavabile da una molecola di glucosio in una normale respirazione aerobica.

Piante e funghi (tra cui i lieviti) utilizzano la fermentazione alcolica, soprattutto quando la presenza di ossigeno è ridotta.

C₆H₁₂0₆ + 2 ADP + 2 fosfato → 2 C₂H₅OH + 2 CO₂ + 2 ATP

L'energia rilasciata in questa reazione è maggiore, pari a circa 180 kJ per mole. Anche in questo caso è utilizzata per "rigenerare" solo due molecole di ADP in ATP.

I batteri anaerobi (e in particolare gli Archaea) utilizzano numerose altre vie di fermentazione, tra cui:

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