Jak se bakterie krmí?

Navzdory své pověsti patogenů způsobujících choroby hraje mnoho bakterií v ekosystémech zásadní roli jednoduše tím, že se živí a metabolizuje organické a anorganické molekuly ve svém prostředí. Jejich příspěvky zahrnují uvolňování živin uložených v organickém materiálu během rozkladu, rozklad potravy ve střevech zvířat během trávení, fixaci dusíku v půdě přeměnou N₂ plynu na čpavek, čímž zpřístupňuje živiny kořenům rostlin v půdě a uvolňuje kyslík do atmosféry. Způsob, jakým bakterie získávají živiny, určují dva faktory: schopnost produkovat vlastní jídlo nebo spoléhání se na spotřebovávání předem vytvořených organických molekul a zadruhé druh energie, kterou pro tyto chemické reakce potřebují nastat.

Dva obecné způsoby umožňují získávání potravy pro všechny organismy, včetně bakterií: heterotrofní a autotrofní. Heterotrofové musí spotřebovávat organický materiál, jako je glukóza, zvnějšku buňky, aby získali energii. K tomu dochází přímou spotřebou uhlíku ve formě molekul sacharidů. Autotrofy získávají živiny produkcí vlastních organických materiálů, když přijímají oxid uhličitý a přeměňují ho na sacharidy.

Bakterie vyžadují externí zdroj energie ve formě světelné energie nebo chemické energie, která podporuje jejich metabolismus, což je další faktor, který určuje jejich způsob krmení. Fototrofy jsou bakterie, které využívají světelnou energii. Fotoheterotrofy i fotoautotrofy vyžadují sluneční světlo. Fotoheterotrofové využívají sluneční světlo k poskytování energie a ke konzumaci organických sloučenin ze svého prostředí jako zdroje uhlíku. Fotoautotrofy, stejně jako sinice, využívají světelnou energii ve formě slunečního světla a oxidu uhličitého z jejich prostředí a oba je použít k výrobě sacharidů procesem fotosyntéza.

Místo slunečního záření se některé bakterie spoléhají na zdroje energie na reakce s anorganickými chemickými sloučeninami. Bakterie napájené chemickou energií jsou známé jako chemotrofy. Chemoheterotrofy používají jako zdroj energie organické nebo anorganické sloučeniny. Stejně jako fotoheterotrofy musí také konzumovat sacharidy ve formě organických sloučenin. Chemoautotrofy používají chemickou energii k výrobě sacharidů z oxidu uhličitého v procesu nazývaném chemosyntéza.

Bakteriální buňky jsou vázány buněčným obalem, který se skládá z vnitřní cytoplazmatické membrány a vnější buněčné stěny. Buněčná stěna je tuhá a stejně jako buněčná stěna v rostlinných buňkách dává bakteriím jejich tvar. Na rozdíl od rostlinných, živočišných, protistických nebo houbových buněk nemají bakterie organely vázané na membránu nebo jádro. Nedostatek organel brání bakteriím pohlcovat částice endocytózou nebo fagocytózou, což jsou techniky používané eukaryotickými buňkami k obalení vnějších materiálů a jejich přivedení do buňky.

Bakterie se spoléhají na difúzi k pohybu molekul do buňky přes cytoplazmatickou membránu. Bakterie také vylučují enzymy, aby rozpustily molekuly mimo buňku a umožnily jim tak projít membránou prostřednictvím difúze, procesu, při kterém se molekuly pohybují z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrace. Někdy jednoduchá difúze vyžaduje pomoc proteinů, aby molekuly mohly procházet do buňky, což je proces nazývaný usnadněná difúze. Další metoda - aktivní transport - vyžaduje energii k transportu molekul k překonání koncentračního gradientu a umožnění průchodu částic membránou.