IL BIODEGRADO
Domini
Regni
PROCARIOTI
ARCHAEA
BATTERI
FUNGHI
PROTISTI
EUCARIOTI
PIANTE
ALGHE
- Briofite
Prive di semi
- Piante vascolari
(ANIMALI)
Con semi Gimnosperme
Angiosperme
ORGANISMI AUTOTROFI ED ETEROTROFI
TUTTI GLI ORGANISMI SINTETIZZANO LE MOLECOLE
ORGANICHE DEL PROPRIO CORPO
ORGANISMI AUTOTROFI
si nutrono esclusivamente di
sostanze INORGANICHE
(autòs = da sé, trefo = nutro)
ORGANISMI
FOTOAUTOTROFI
utilizzano l’energia
luminosa (FOTOSINTESI)
ORGANISMI ETEROTROFI
necessitano di
sostanze ORGANICHE
(eteros = altro)
ORGANISMI
CHEMOLITOTROFI
utilizzano l’energia immagazzinata in
COMPOSTI INORGANICI
OSSIDABILI
ORGANISMI AUTOTROFI
energia
CO2
CO2
Sostanze
organiche
La fotosintesi
O2
acqua
sali
minerali
ORGANISMI ETEROTROFI
CO2
acqua
La respirazione
O2
…. però anche le piante respirano
Sostanze
organiche
I fattori limitanti
Acqua
Tutti gli organismi
Nutrienti organici
Eterotrofi
Luce
Fotoautotrofi
Sostanze inorganiche ridotte
chemoautotrofi
Temperatura
Domini
Regni
alcuni
PROCARIOTI
ETEROTROFI
ARCHAEA
BATTERI
FUNGHI
PROTISTI
EUCARIOTI
PIANTE
ALGHE
- Briofite
Prive di semi
- Piante vascolari
(ANIMALI)
Con semi Gimnosperme
Angiosperme
Domini
Regni
solo alcuni
PROCARIOTI
ARCHAEA
BATTERI
AUTOTROFI
FUNGHI
PROTISTI
EUCARIOTI
PIANTE
ALGHE
- Briofite
Prive di semi
- Piante vascolari
(ANIMALI)
Con semi Gimnosperme
Angiosperme
PIANTE TERRESTRI
NON VASCOLARI:
BRIOFITE, es MUSCHI
POSSONO COLONIZZARE MATERIALI LAPIDEI
• Organismi pionieri
• Sopravvivono con livelli elevati di T e di irraggiamento solare
• Adattamento a basse intensità luminose
(grotte: fino a 1/2875 della luce esterna)
• Sopravvivenza in vita latente
Tortula muralis: i rizoidi penetrano nella matrice cristallina di calcari fino a 5 mm
Porosità
pH:
specie acidofile, basifile, indifferenti
DEGRADO DI FONTANE ARTISTICHE
MUSCHI INCROSTANTI
Trattengono il bicarbonato di calcio presente nelle acque e formano incrostazioni
Fontana dei draghi di Villa d’Este (Tivoli)
Incrostazioni spesse alcuni decimetri
ORGANISMI FOTOSINTETICI: PIANTE TERRESTRI
VASCOLARI
PRIVE DI SEMI:
PTERIDOFITE,
es FELCI
VASCOLARI CON SEMI
GIMNOSPERME
ANGIOSPERME
-sufficiente contenuto d’acqua
-illuminazione adeguata per l’attività fotosintetica
-Substrato adatto (ritenzione di umidità, penetrazione meccanica)
CLIMI TROPICALI
Rovine abbazia gotica
(Bruxelles)
EDERA
Colorazione per rilascio
di sostanze organiche
sinistra edificio di Bombay,
destra tempio kmer di Ta Prom (Cambogia)
SPECIE ERBACEE
Parietaria
Fam. Urticaceae
Sonchus
Capparis
Fam. Capparaceae
Le radici possono penetrare fino a
10-20 m di profondità
+ rovi, gramigna, ecc.
Cimbalaria
Fam. Scrofulariaceae
SPECIE ARBOREE
- Robinia pseudoacacia
- Ailantus altissima
- Ulmus minor
- Pinus pinea
- Quercus ilex
-…
CRESCITA SECONDARIA
DELLE RADICI
danni meccanici
RADICI: DANNI MECCANICI
- le radici crescono nelle zone con minore resistenza (malta, sotto intonaci, )
- entità del danno dipende - dal tipo di substrato (mosaici, bassorilievi, ..)
- dal tipo di infestante
RADICI: DANNI CHIMICI
- escrezione di H+ soprattutto dalle zone apicali (attacco di silicati e carbonati)
che vengono scambiati con cationi, attraverso una rete di particelle colloidali
(contatto-scambio)
- escrezione di CO2
- rilascio di essudati
SCAMBIO CATIONICO
OLTRE ALLE PIANTE TERRESTRI, ANCHE GLI ALTRI GRUPPI
DI ORGANISMI VIVENTI POSSONO ESSERE COINVOLTI
NEL BIODETERIORAMENTO
Domini
Regni
PROCARIOTI
ARCHAEA
BATTERI
FUNGHI
PROTISTI
EUCARIOTI
PIANTE
(ALGHE)
- Briofite
Prive di semi
- Piante vascolari
(ANIMALI)
Con semi Gimnosperme
Angiosperme
BATTERI: ETEROTROFI o AUTOTROFI
bacilli
cocchi
spirilli
catenella di bacilli
BATTERI: ETEROTROFI o AUTOTROFI
Confronto batterio fotosintetico-cellula eucariote vegetale
Batteri: 0,2-10 µm
Cell. euc.: 10-100 µm
negli eubatteri: PEPTIDOGLUCANO
molecole simili a cellulosa
piccoli peptidi
FLAGELLI
~20 nm
GLICOCALICE
aderente alle membrane
glicoproteine (mucillaginoso)
funzione di adesione
GUAINA (fibrillare)
non aderente alle membrane
polisaccaridi, trattiene l’acqua
movimenti di scivolamento
può contenere sostanze minerali, pigmenti
DIVISIONE CELLULARE
fissione binaria
DIVERSITA’ METABOLICA
TOLLERANZA ALL’OSSIGENO E ALLA TEMPERATURA
AEROBI
ANAEROBI
OBBLIGATI
FACOLTATIVI
PSICROFILI (≤ O°C)
TERMOFILI (< 80°C)
TERMOFILI ESTREMI (> 100°C)
ACQUISIZIONE DI ENERGIA e CARBONIO
AUTOTROFI FOTOSINTETICI
CHEMIOSINTETICI
ETEROTROFI (la maggior parte), soprattutto saprofiti
BATTERI ETEROTROFI
substrato
ENZIMI
ENZIMI
substrato
ENZIMI
ENZIMI
demolizione
assorbimento
substrato
ENZIMI
Sono proteine, generalmente globulari, che catalizzano reazioni chimiche,senza
entrare a far parte dei prodotti della reazione stessa.
Si legano temporaneamente ad uno o più reagenti (substrato) della reazione che
catalizzano e aumentano enormemente la velocità di reazione.
Si legano ad almeno uno dei reagenti con forze non covalenti
C’è una complementarietà tridimensionale tra la configurazione del substrato e
quella dell’enzima
Sono quindi dei CATALIZZATORI con ALTA SPECIFICITÀ
Possono essere intracellulari o extracellulari
La loro attività è influenzata da pH e da temperatura
ENZIMI
MODELLO “CHIAVE-SERRATURA”
enzima
sito
attivo
substrato
complesso enzima-substrato
CONFORMAZIONE SPAZIALE di una proteina globulare
Una proteina è costituita da una sequenza di amminoacidi
ENZIMI
SITO ATTIVO
COMPLESSO ENZIMA-SUBSTRATO
ENZIMI
Esempio:
LISOZIMA
enzima della saliva e lacrime
funziona da antibiotico
naturale, taglia le catene
polisaccaridiche della parete
cellulare dei batteri
S = substrato
E = enzima
P = prodotto
Alcuni esempi
BATTERI ETEROTROFI
gruppo PSEUDOMONAS
• crescono a pH neutro,
• sono mesofili
• hanno richieste nutrizionali molto semplici
Ampia gamma di composti
organici usati come fonte di C e
di energia: zuccheri, acidi
grassi, trigliceridi, alcoli,
composti aromatici,
amminoacidi, proteine, …
Alcuni esempi
BATTERI ETEROTROFI
CELLULOSOLITICI
es. Citophaga
AMILOLITICI
es. Bacillus, Clostridium
LIPOLITICI
es. Bacillus, Clostridium,
Alcaligenes (oss. H2), Staphylocccus
PROTEOLITICI
es. Pseudomonas, Sarcina, Streptomyces
Alcuni esempi
BATTERI ETEROTROFI
ATTINOMICETI
Utilizzano una grande varietà di sostanze organiche
(amido, proteine, grassi, cellulosa, lignine, gomme,…)
Producono antibiotici (streptomicina, neomicina, tetracicline, eritromicina, ….)
micelio
PISA
CAMPOSANTO
MONUMENTALE
Restauro degli affreschi distaccati
dalle pareti dei corridoi interni
USO DI PSEUDOMONAS NEL RESTAURO
Affreschi del Cimitero Monumentale di Pisa (XIV sec.)
• 1944: colpiti da una bomba e salvati mediante distacco (incollaggio a
tessuto di cotone con colla animale)
• 1960: ricollocamento e restauro, alterazioni (rigonfiamento e distacco)
della pellicola pittorica
• 1980: nuovo restauro per rimuovere colle animali, difficili da eliminare
con mezzi chimici e meccanici
Tentativo di rimozione mediante batteri
Fotoanni
anni‘80
‘80- Come
- la superficie
degli
affreschi
è diventata
illeggibile a
Foto
si vede la
superficie
degli
affreschipraticamente
è diventata praticamente
causa delle
muffedelle
e delle
efflorescenze
saline causate
daicausate
materiali
illeggibile
a causa
muffe
e delle efflorescenze
saline
daiimpiegati
materialinel
precedente
impiegati
nelrestauro.
precedente restauro.
Foto anni ‘80 – Altri problemi derivano da un generalizzato annerimento dovuto anche ai forti
Foto anni
‘80 –generalizzato
annerimento
dovuto
anche
ai fortiutilizzata
depositi di
depositi
di particolato
atmosferico
e dai residui
di colla
animale
perparticolato
il distacco dal
atmosferico
e
dai
residui
di
colla
animale
utilizzata
per
il
distacco
dal
muro.
muro.
Foto anno 2001 - sollevamenti
di superficie
pittorica,
causati
dal degrado
della della
caseina
e dallae
Altri sollevamenti
di superficie
pittorica,
causati
dal degrado
caseina
presenza
di residui
di colla
nello strappo
dal muro.
dalla presenza
di residui
diutilizzata
colla utilizzata
nello strappo
dal muro.
“BIORESTAURO”
- Identificazione dei materiali organici utilizzati, loro modificazioni
(gas cromatografia, spettrometria di massa, pirolisi/GC-MS)
- Selezione dei ceppi batterici:
Colonie di
Pseudomonas stutzeri
su substrato agarizzato
“Conversione di S. Efisio e battaglia”
di Spinello Aretino (3,5 x 7,8 m2)
Vantaggi
rispetto all’uso
di enzimi
enzimi costitutivi
batteri
enzimi inducibili
Costo minore