La degradazione e la mineralizzazionc della materia organica hanno profonde implicazioni sul funzionamento dci cicli biogcochimici c sull'efficienza del comparto microbico, contribuendo a regolare il flusso di materia ed energia attraverso la rete trofica (Azam et al., 1993). Negli ecosistemi acquatici la degradazione delle molecole organiche (e.g., proteine, lipidi, carboidrati, fosfati organici) viene principahnente espletata da enzimi prodotti da microrganismi (Hoppc, 1991). Il processo di idrolisi enzimatica precede e facilita i processi di respirazione (e quindi il rilascio di anidride carbonica) e contribuisce al riciclo di azoto c fosforo necessari al sostentamento della produzione primaria e della produzione procariotica eterotrofa (Azam et al., 1983; Azam et al., 1993; del Giorgio e Cole, 2000). La determinazione dei tassi di idrolisi enzimatica è quindi fondamentale per quantificare il contributo dcii 'attività microbica al turnover della materia organica (Martinez et al., 1996; Caruso c Zaccone, 2000; Hoppe el al., 2002; Zaccone e Caruso, 2002; La Ferla et al., 2002; 2005; Zacconc et al., 2002; 2004; Caruso et al., 2003; 2005; 2006; Zoppini et al., 2005). Infatti, i batteri eterotrofi possono assimilare direttamente solo molecole aventi basso peso molecolare (es., aminoacidi, zuccheri semplici, acidi grassi). L'utilizzo di molecole organiche ad elevato peso molecolare richiede una preventiva idrolisi in composti più semplici (Hoppe et al., 2002). Numerosi microrganismi, tra cui batteri eterotrofi, microalghc, cianobatteri, funghi e lieviti, sintetizzano enzimi, tra cui: a) enzimi intracellulari; b) cctocnzimi (enzimi legati alla parete cellulare o contenuti nello spazio periplasmico della cellula produttrice); c) enzimi extracellulari, o esocnzimi. Gli ectoenzimi rendono disponibili i composti a basso peso molecolare nelle immediate vicinanze della cellula, permettendole di competere con altri organismi soprattutto in concentrazioni limitanti di nutrienti. Gli esoenzimi sono presenti in fase disciolta nel mezzo acquoso, rilasciati da cellule lisate o adsorbiti a particelle diverse dalla cellula che li ha prodotti (Chrost, 1990). L'enzima aminopeptidasi, ad esempio, sebbene prevalentemente associato alla superficie delle cellule, in arce costiere risulta presente anche in forma disciolta nelle acque (Karncr c Rassoulzadcgan, 1995). I meccanismi di regolazionc dci processi di sintesi consentono di distinguere fra enzimi costitutivi, sintetizzati indipendentemente dalla presenza del substrato specifico, ed enzimi inducibili, la cui sintesi dipende dalla concentrazione di substrato disponibile. Una condizione di limitazione da nutrienti può indurre le cellule batteriche alla sintesi di enzimi per l'acquisizione dell'elemento limitante (Hoppe, 1983); infatti, gli enzimi fosfatasi alcalina ed aminopeptidasi possono essere attivati rispettivamente in ambienti poveri di fosforo ed azoto (Sala et al., 2001; Taylor et al., 2003). In particolare, l'aminopeptidasi, i cui prodotti finali sono aminoacidi o piccoli peptidi, è ritenuto un enzima potenzialmente importante sia per la degradazione del carbonio che per l'acquisizione dell'azoto (Findlay et al., 2001). Ogni enzima è specifico per un substrato; la reazione enzima-substrato avviene a livello del sito attivo dell'enzima.
Attività enzimatiche extracellulari
Caruso G;Zaccone R;Zoppini;AM
2010
Abstract
La degradazione e la mineralizzazionc della materia organica hanno profonde implicazioni sul funzionamento dci cicli biogcochimici c sull'efficienza del comparto microbico, contribuendo a regolare il flusso di materia ed energia attraverso la rete trofica (Azam et al., 1993). Negli ecosistemi acquatici la degradazione delle molecole organiche (e.g., proteine, lipidi, carboidrati, fosfati organici) viene principahnente espletata da enzimi prodotti da microrganismi (Hoppc, 1991). Il processo di idrolisi enzimatica precede e facilita i processi di respirazione (e quindi il rilascio di anidride carbonica) e contribuisce al riciclo di azoto c fosforo necessari al sostentamento della produzione primaria e della produzione procariotica eterotrofa (Azam et al., 1983; Azam et al., 1993; del Giorgio e Cole, 2000). La determinazione dei tassi di idrolisi enzimatica è quindi fondamentale per quantificare il contributo dcii 'attività microbica al turnover della materia organica (Martinez et al., 1996; Caruso c Zaccone, 2000; Hoppe el al., 2002; Zaccone e Caruso, 2002; La Ferla et al., 2002; 2005; Zacconc et al., 2002; 2004; Caruso et al., 2003; 2005; 2006; Zoppini et al., 2005). Infatti, i batteri eterotrofi possono assimilare direttamente solo molecole aventi basso peso molecolare (es., aminoacidi, zuccheri semplici, acidi grassi). L'utilizzo di molecole organiche ad elevato peso molecolare richiede una preventiva idrolisi in composti più semplici (Hoppe et al., 2002). Numerosi microrganismi, tra cui batteri eterotrofi, microalghc, cianobatteri, funghi e lieviti, sintetizzano enzimi, tra cui: a) enzimi intracellulari; b) cctocnzimi (enzimi legati alla parete cellulare o contenuti nello spazio periplasmico della cellula produttrice); c) enzimi extracellulari, o esocnzimi. Gli ectoenzimi rendono disponibili i composti a basso peso molecolare nelle immediate vicinanze della cellula, permettendole di competere con altri organismi soprattutto in concentrazioni limitanti di nutrienti. Gli esoenzimi sono presenti in fase disciolta nel mezzo acquoso, rilasciati da cellule lisate o adsorbiti a particelle diverse dalla cellula che li ha prodotti (Chrost, 1990). L'enzima aminopeptidasi, ad esempio, sebbene prevalentemente associato alla superficie delle cellule, in arce costiere risulta presente anche in forma disciolta nelle acque (Karncr c Rassoulzadcgan, 1995). I meccanismi di regolazionc dci processi di sintesi consentono di distinguere fra enzimi costitutivi, sintetizzati indipendentemente dalla presenza del substrato specifico, ed enzimi inducibili, la cui sintesi dipende dalla concentrazione di substrato disponibile. Una condizione di limitazione da nutrienti può indurre le cellule batteriche alla sintesi di enzimi per l'acquisizione dell'elemento limitante (Hoppe, 1983); infatti, gli enzimi fosfatasi alcalina ed aminopeptidasi possono essere attivati rispettivamente in ambienti poveri di fosforo ed azoto (Sala et al., 2001; Taylor et al., 2003). In particolare, l'aminopeptidasi, i cui prodotti finali sono aminoacidi o piccoli peptidi, è ritenuto un enzima potenzialmente importante sia per la degradazione del carbonio che per l'acquisizione dell'azoto (Findlay et al., 2001). Ogni enzima è specifico per un substrato; la reazione enzima-substrato avviene a livello del sito attivo dell'enzima.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
