Какво е бактериална хомеостаза?

Хомеостазата се отнася до саморегулиращи се процеси, които живите организми използват, за да поддържат вътрешната си стабилност, като по този начин гарантират своето оцеляване. Бактериите също могат да се саморегулират, приспособявайки се към постоянно променящите се условия на околната среда, които ги заобикалят. Основните хомеостатични процеси, които гарантират оцеляването на бактериите, включват хомеостаза на желязо и метал, рН хомеостаза и мембранна липидна хомеостаза.

Желязото е жизненоважно за повечето бактерии, но в големи количества може да бъде токсично. Бактериите могат да постигнат хомеостаза на желязото дори в среда с ниски количества от този елемент. В тази ситуация някои бактерии използват специализирани протеини, които максимизират усвояването на желязото. Патогенните бактерии, живеещи в човешката кръв, могат да поддържат своята желязна хомеостаза, като използват хемоглобина на гостоприемника или други железни комплекси. Бактериите също имат протеини, като феритин, които са използвали за съхранение на желязото като вътреклетъчен резерв. Когато са в среда с токсични нива на желязо, бактериите използват своите протеини за детоксикация на желязо (Dps), които предпазват хромозомата им от увреждане.

В допълнение към желязото, бактериите могат да усетят външните нива на други елементи, като олово, кадмий и живак. Металните сензори са сложни протеини, открити в някои бактерии, които могат да усещат и регулират вътрешните нива както на токсичните тежки метали, така и на полезните метални йони. Човешкият патоген Mycobacterium tuberculosis и почвеното обитаване Streptomyces coelicolor имат повече от десет метални сензора.

Нивото на киселинност на дадено вещество се измерва чрез неговото pH. Въпреки че повечето видове бактерии се нуждаят от външни нива на рН близо до неутрални или 7, бактериите, наречени екстремофили, могат да живеят в среда със стойности на рН под 3, или киселинни, или над 11, или алкални. Бактериите имат механизми за усещане на външни промени в рН. Сложната рН хомеостаза на повечето бактерии им позволява да понасят външни стойности на рН, които са различни от техните вътрешни нива на киселинност.

Мембраната на бактериите съдържа различни видове протеини и липиди. Бактериите могат да регулират липидния състав на своите мембрани, като по този начин променят тяхната пропускливост. Способността на бактериите да контролират липидната конституция на своите мембрани се нарича мембранна липидна хомеостаза и им позволява да оцелеят в редица среди.