كيف تتغذى البكتيريا؟

على الرغم من سمعتها باعتبارها مسببات الأمراض المسببة للأمراض ، تلعب العديد من البكتيريا دورًا حيويًا في النظم البيئية ببساطة عن طريق التغذية على الجزيئات العضوية وغير العضوية في بيئتها واستقلابها. تشمل مساهماتهم إطلاق العناصر الغذائية المخزنة في المواد العضوية أثناء التحلل ، وتحطيم الطعام في أمعاء الحيوانات أثناء الهضم ، وتثبيت النيتروجين في التربة عن طريق تحويل النيتروجين.₂ الغاز إلى الأمونيا ، مما يجعل المغذيات متاحة لزراعة جذور التربة وإطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي. هناك عاملان يحددان الطريقة التي تحصل بها البكتيريا على العناصر الغذائية: القدرة على إنتاج طعامها أو الاعتماد عليها استهلاك الجزيئات العضوية مسبقة التشكيل ، وثانيًا ، نوع الطاقة التي يحتاجونها لهذه التفاعلات الكيميائية تحدث.

وسيلتان عامتان تسمحان بشراء الغذاء لجميع الكائنات الحية ، بما في ذلك البكتيريا: غيرية التغذية وذاتية التغذية. يجب أن تستهلك الكائنات غير المتجانسة المواد العضوية ، مثل الجلوكوز ، من خارج الخلية للحصول على الطاقة. يحدث هذا من خلال الاستهلاك المباشر للكربون في شكل جزيئات الكربوهيدرات. يحصل autotrophs على العناصر الغذائية عن طريق إنتاج المواد العضوية الخاصة بهم عندما يأخذون ثاني أكسيد الكربون ويحولونه إلى كربوهيدرات.

تتطلب البكتيريا مصدرًا خارجيًا للطاقة على شكل طاقة ضوئية أو طاقة كيميائية لتغذية عملية الأيض ، وهو عامل آخر يحدد طريقة تغذيتها. Phototrophs هي بكتيريا تستخدم الطاقة الضوئية. تتطلب كل من الصور المتجانسة الضوئية والتغذية الضوئية ضوء الشمس. تستخدم التغذية الضوئية ضوء الشمس لتوفير الطاقة واستهلاك المركبات العضوية من بيئتها كمصدر للكربون. تستخدم التغذية الضوئية ، مثل البكتيريا الزرقاء ، الطاقة الضوئية في شكل ضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون من بيئتهم واستخدامها على حد سواء لإنتاج الكربوهيدرات من خلال عملية البناء الضوئي.

بدلاً من ضوء الشمس ، تعتمد بعض البكتيريا على التفاعلات مع المركبات الكيميائية غير العضوية كمصدر للطاقة. تُعرف البكتيريا التي تغذيها الطاقة الكيميائية باسم التغذية الكيميائية. تستخدم المواد الغذائية الكيميائية مركبات عضوية أو غير عضوية كمصدر للطاقة. مثلها مثل المواد الغذائية الضوئية ، يجب أن تستهلك أيضًا الكربوهيدرات في شكل مركبات عضوية. تستخدم Chemoautotrophs الطاقة الكيميائية لإنتاج الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون في عملية تسمى التخليق الكيميائي.

ترتبط الخلايا البكتيرية بغلاف خلوي يتكون من غشاء هيولي داخلي وجدار خلوي خارجي. جدار الخلية صلب ، ومثل جدار الخلية في الخلايا النباتية ، يعطي البكتيريا شكلها. على عكس الخلايا النباتية أو الحيوانية أو الأولية أو الفطرية ، لا تحتوي البكتيريا على عضيات أو نواة مرتبطة بالغشاء. يمنع نقص العضيات البكتيريا من ابتلاع الجزيئات من خلال الالتقام الخلوي أو البلعمة ، وهي التقنيات التي تستخدمها الخلايا حقيقية النواة لتغليف المواد الخارجية وإدخالها إلى الخلية.

تعتمد البكتيريا على الانتشار لتحريك الجزيئات إلى الخلية من خلال الغشاء السيتوبلازمي. تفرز البكتيريا أيضًا الإنزيمات لإذابة الجزيئات خارج الخلية للسماح لها بالمرور عبر الغشاء عن طريق الانتشار ، وهي عملية تنتقل فيها الجزيئات من منطقة ذات تركيز أعلى إلى منطقة أقل تركيز. يحتاج الانتشار البسيط أحيانًا إلى مساعدة من البروتينات للسماح للجزيئات بالمرور إلى الخلية ، وهي عملية تسمى الانتشار الميسر. طريقة أخرى - النقل النشط - تتطلب طاقة لنقل الجزيئات للتغلب على تدرج التركيز والسماح للجسيمات بالمرور عبر الغشاء.