Crescita diauxica - microbiologia

Scritto da Fabrizio Crisafulli.
Pubblicato il 01-12-2019 Revisionato il 09-02-2020
Fabrizio Crisafulli

Laureato in biologia, curo da oltre quindici anni siti di informazione scientifica.

Tavola dei contenuti: Crescita diauxica e genetica - Amp ciclico

La crescita diauxica è una particolare strategia utilizzata dai batteri per ottimizzare l'apporto di risorse trofiche qualora l'ambiente possa fornire più nutrienti. Un esempio di crescita diauxica è rappresentato dalla capacità dei batteri di ossidare sia il glucosio sia un altro zucchero, ad esempio il lattosio.

Da un punto di vista metabolico, il glucosio rappresenta lo zucchero di elezione giacché può essere direttamente utilizzato nella glicolisi. Per questa ragione, il glucosio è preferenzialmente consumato anche quando nel substrato di crescita batterico sia presente un diverso nutriente. Quando il glucosio non è più disponibile, i batteri iniziano ad ossidare il lattosio, ottenendo da esso l'energia chimica necessaria per la sopravvivenza.

Il controllo della crescita diauxica è di tipo a feedback negativo e, per questa ragione, l'intero processo è conosciuto come effetto glucosio oppure come meccanismo a repressione da cataboliti.

Crescita diauxica dei batteri
Esempio di crescita diauxica di un batterio nelle tre fasi: utilizzo del glucosio, induzione genetica ed adattamento e utilizzo del lattosio.

Crescita diauxica e genetica

I meccanismi che regolano la crescita diauxica sono a stretto controllo genetico. Da un punto di vista enzimatico, il metabolismo dei due zuccheri è molto diverso poiché essi non sono demoliti dagli stessi enzimi: il glucosio viene ossidato nella glicolisi mentre il lattosio ha, preventivamente, bisogno dell'enzima beta-galattosidasi per poter essere digerito. 

Nella prima fase, l'enzima beta-galattosidasi non viene sintetizzato poiché non è necessario. Quando il glucosio non è più disponibile, la crescita dei batteri si interrompe bruscamente. Questo avviene perchè deve avvenire una riorganizzazione, a livello genetico, che porta all'espressione dei geni necessari alla demolizione del lattosio. L'espressione dei geni che sintetizzano l''ensizima beta-galattosidasi rende possibile demolire il lattosio.

Amp ciclico

L'AMP ciclico o cAMP gioca un ruolo fondamentale per la regolazione dell'espressione dei geni coinvolti nella crescita diauxica. La concentrazione di cAMP aumenta quando il glucosio inizia a scarseggiare. Questo meccanismo di segnalazione interna, al pari di una vera e propria comunicazione cellulare segnala alla cellula quando è necessario riarrangiare i geni per l'espressione del pool enzimatico necessario alla demolizione del lattosio.

L'AMP ciclico si lega ad una proteina recettore (CAP) che da esso viene attivata, in questo modo può legarsi all'RNA del batterio e, attraverso la sintesi proteica, indurre la produzione dell''enzima beta-galattosidasi.

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