Hvordan fodrer bakterier?

På trods af deres ry som sygdomsfremkaldende patogener spiller mange bakterier en vigtig rolle i økosystemer simpelthen ved at fodre på og metabolisere organiske og uorganiske molekyler i deres miljø. Deres bidrag inkluderer frigivelse af næringsstoffer, der er lagret i organisk materiale under nedbrydning, nedbrydning af mad i tarmen hos dyr under fordøjelsen, fiksering af kvælstof i jorden ved omdannelse af N₂ gas til ammoniak, der gør næringsstoffer tilgængelige for at plante rødder i jorden og frigiver ilt i atmosfæren. To faktorer bestemmer, hvordan bakterier får næringsstoffer: evnen til at producere deres egen mad eller afhængigheden af forbruge præformede organiske molekyler og for det andet den type energi, de har brug for til disse kemiske reaktioner forekomme.

To generelle metoder giver mulighed for at skaffe mad til alle organismer, herunder bakterier: heterotrofe og autotrofe. Heterotrofer skal forbruge organisk materiale, såsom glukose, uden for cellen for at opnå energi. Dette sker ved direkte forbrug af kulstof i form af kulhydratmolekyler. Autotrofer får næringsstoffer ved at producere deres egne organiske materialer, når de optager kuldioxid og omdanner det til kulhydrater.

Bakterier kræver en ekstern energikilde i form af lysenergi eller kemisk energi for at give brændstof til deres stofskifte, hvilket er en anden faktor, der bestemmer deres fodringsmetode. Fototrofer er bakterier, der bruger lysenergi. Både fotoheterotrofer og fotoautotrofer kræver sollys. Photoheterotrofer bruger sollys til at levere energi og forbruge organiske forbindelser fra deres miljø til deres kulstofkilde. Fotoautotrofer, som cyanobakterier, anvender lysenergi i form af sollys og kuldioxid fra deres miljø og bruge dem begge til at producere kulhydrater gennem processen med fotosyntese.

I stedet for sollys er nogle bakterier afhængige af reaktioner med uorganiske kemiske forbindelser for deres energikilde. Bakterier drevet af kemisk energi er kendt som kemotrofer. Chemoheterotrophs bruger organiske eller uorganiske forbindelser som energikilde. Ligesom fotoheterotrofer skal de også forbruge kulhydrater i form af organiske forbindelser. Chemoautotrophs bruger kemisk energi til at producere kulhydrater fra kuldioxid i en proces kaldet kemosyntese.

Bakterieceller er bundet af en cellehylster, der består af en indre cytoplasmisk membran og en ydre cellevæg. Cellevæggen er stiv og giver, ligesom cellevæggen i planteceller, bakterier deres form. I modsætning til plante-, dyre-, protist- eller svampeceller har bakterier ikke membranbundne organeller eller en kerne. Manglen på organeller forhindrer bakterier i at opsluge partikler gennem endocytose eller fagocytose, teknikker, der bruges af eukaryote celler til at omslutte eksterne materialer og bringe dem ind i cellen.

Bakterier er afhængige af diffusion for at flytte molekyler ind i cellen gennem den cytoplasmatiske membran. Bakterier udskiller også enzymer for at opløse molekyler uden for cellen for at lade dem passere gennem membranen via diffusion, en proces hvor molekyler bevæger sig fra et område med højere koncentration til et område med lavere koncentration. Nogle gange har simpel diffusion brug for hjælp fra proteiner for at tillade molekyler at passere ind i cellen, en proces kaldet faciliteret diffusion. En anden metode - aktiv transport - kræver energi til at transportere molekyler for at overvinde koncentrationsgradienten og lade partikler passere gennem membranen.