II passaggio di una coltura batterica dalla crescita aerobica a quella anaerobica

Abstract

It is well known that in a bacterialcell the respirator/ chain undergoes dramatic rearrangements, in response to changes in oxygen tension. The physiological advantage of those rearrangements remains obscure and they are incompatible with the growth rate variations of cultures. Therefore, one cannot completely exclude a however improbable misinterpretation of the pertinent experimental results. In the present paper, we put forth the hypothesis that when the oxygen tension is lowering, a prompt response of the respiratory chain occurs. The two halves of the chain previously travelled over by electrons in series, are now travelled over in parallel, with the doubling of the active sites on which oxygen is reduced. Then, a later response must take place and the chain must resume the previous configuration, discharging in the medium as products of mixed acid fermentation part of the carbon flux entering the cell. Let τ_m be the aerobic doubling time of the biological mass in the culture. With lowering oxygen tension, the growth rate undergoes a tew successive sudden slowing down and the first new doubling times of the bacterial mass τ^′ _m must be: τ^′ _m =p τ_m, with:p = 1.33, 1.5, 2.0. These expectations were tested reexamining all the experiments of bacterial growth made in our laboratory in well controlled conditions in the previous years. We have found that they are incredibly well satisfied, within a few per cent.

Riassunto

È noto che la catena respiratoria di un batterio subisce una proronda riorganizzazione, quando nel mezzo di coltura incomincia a scarseggiare ľossigeno. Ľinterpretazione corrente dei risultati sperimentali non è tuttavia compatibile col comportamento globale delle nostre colture. Nel presente lavoro, si propone di conseguenza ľipotesi che la catena respiratoria risponda immediatamente a tale evenienza suddividendosi in due rami (in condizioni aerobie percorsi in serie dagli elettroni), che vengono ora posti in parallelo tra loro con il raddoppio dei siti di riduzione delľossigeno. In un secondo tempo, si avrebbe il ritorno alla configurazione in serie, con lo scarico nel mezzo in forma di acidi organici di parte del flusso di carbonio entrante nella cellula. Ne deriva che se τ_m è il periodo di duplicazione aerobio del materiale biologico nella coltura, i primi valori del periodo di duplicazione, nella crescita ritardata per carenza di ossigeno, devono essere dati dalla formula: τ^′ _m = p τ_m, con:p = 1,33; 1,5; 2,0. Una indagine su tutte le curve di crescita fino ad oggi eseguite nel nostro laboratorio ha mostrato che tale previsione si verifica in modo sorprendentemente buono, i valori sperimentali dip accordandosi con uno di quelli calcolati entro poche unità per cento.