AUTOTROFIA, ETEROTROFIA E ALTRE DEFINIZIONI

Sulla base delle fonti di carbonio utilizzato, gli organismi sono suddivisi in:

• eterotrofi: tutti gli organismi che utilizzano come fonte di carbonio le molecole organiche ridotte, per esempio i carboidrati. Dall'ossidazione di queste molecole deriva l'energia necessaria per il mantenimento del metabolismo. Moltissimi batteri sono eterotrofi.
• autotrofi: gli organismi capaci di utilizzare come fonte di carbonio la CO₂ atmosferica. Tutte le piante e alcuni batteri sono autotrofi.
• mixotrofi: organismi a metabolismo misto.

Sulla base delle fonti di energia necessaria per generare ATP, gli organismi si suddividono in:

• fototrofi: che usano la luce come fonte di energia.
• chemiotrofi: che utilizzano come fonte di energia quella derivata dalle reazioni redox (di ossido-riduzione). Si tratta di reazioni di ossidazione che coinvolgono composti organici o inorganici ridotti.

Sulla base delle fonti di elettroni, gli organismi si suddividono in:

• chemiorganotrofi: le molecole organiche sono la loro fonte di elettroni,
• chemiolitotrofi: le molecole inorganiche (H2, S, H2S ecc...) sono la loro fonte di elettroni.

I batteri inoltre possono essere aerobi, anaerobi, fermentanti ecc.. Le distinzioni sono riportate di seguito:

NOTA: La distinzione tra fonte di energia e fonte di carbonio si perde nella chemioeterotrofia

• aerobi obbligati: crescono solo in presenza di ossigeno, non sono capaci di fermentare nessun substrato. L’ossigeno è l’accettore terminale di elettroni.
• aerobi facoltativi: aerobi che non necessitano sempre di ossigeno, ma se è presente ne favorisce la crescita.
• anaerobi obbligati: crescono solo in assenza di ossigeno, metabolismo di tipo fermentativo. L’ossigeno risulta tossico per reazione con alcuni coenzimi che porta alla formazione di perossidi. In assenza di catalisi, i perossidi agiscono come potenti radicali. L’accettore terminale di elettroni nella catena respiratoria è rappresentato da una tipologia eterogenea di molecole.
• anaerobi facoltativi: crescono in presenza e/o assenza di ossigeno, hanno la capacità di sintetizzare sia enzimi respiratori che fermentativi.

Spesso si incontrano termini come aerotolleranti (batteri che tollerano l’ossigeno come i batteri lattici, in grado di compiere la fermentazione anche in presenza di ossigeno) e microaerofili (batteri che vivono a pressioni parziali di ossigeno molto basse, attorno al 10-12 %).

La fermentazione spesso è definita come un ossidazione anaerobica, in realtà non è così, come detto i batteri lattici fermentano anche in presenza di ossigeno. La fermentazione è un processo ossido-riduttivo internamente bilanciato, nel quale donatore ed accettore di elettroni sono composti organici (spesso è la stessa molecola che si comporta da accettore e donatore). Gli accettori organici di elettroni sono sempre endogeni, mentre i prodotti della riduzione sono escreti all'esterno (e utilizzati dall'industria alimentare). Il numero di moli di idrogeno, carbonio e ossigeno dei substrati eguaglia sempre quello dei prodotti. Il processo fermentativo libera solo una porzione di energia contenuta nelle molecole ridotte e quindi il rendimento è inferiore ad un processo aerobico. Per terminare ricordiamo che nella fermentazione, l'ATP si ottiene sempre per fosforilazione a livello del substrato e non per fosforilazione ossidativa.