Mikä on bakteerien homeostaasi?

Homeostaasilla tarkoitetaan itsesäätyviä prosesseja, joita elävät organismit käyttävät sisäisen vakautensa ylläpitämiseksi ja takaavat siten selviytymisen. Bakteerit voivat myös säätyä itsestään sopeutuen niitä ympäröiviin jatkuvasti muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Tärkeimmät homeostaattiset prosessit, jotka takaavat bakteerien selviytymisen, ovat rauta- ja metallihomeostaasi, pH-homeostaasi ja membraanilipidihostostaasi.

Rauta on elintärkeää useimmille bakteereille, mutta suurina määrinä voi olla myrkyllistä. Bakteerit voivat saavuttaa raudan homeostaasin jopa ympäristöissä, joissa tätä ainetta on vähän. Tässä tilanteessa jotkut bakteerit käyttävät erikoistuneita proteiineja, jotka maksimoivat raudan imeytymisen. Ihmisen veressä elävät patogeeniset bakteerit voivat ylläpitää raudan homeostaasiaan käyttämällä isännän hemoglobiinia tai muita rautakomplekseja. Bakteereilla on myös proteiineja, kuten ferritiini, joita ne käyttivät varastoimaan rautaa solunsisäisenä varantona. Kun ympäristössä on myrkyllistä rautapitoisuutta, bakteerit käyttävät raudan vieroitusproteiineja (Dps), jotka suojaavat kromosomia vaurioilta.

Raudan lisäksi bakteerit voivat havaita muiden alkuaineiden, kuten lyijyn, kadmiumin ja elohopean, ulkoisen tason. Metallianturit ovat monimutkaisia ​​proteiineja, joita esiintyy joissakin bakteereissa, jotka voivat havaita ja säätää sekä myrkyllisten raskasmetallien että hyödyllisten metalli-ionien sisäisiä tasoja. Ihmisen taudinaiheuttajassa Mycobacterium tuberculosis ja maaperässä Streptomyces coelicolor on yli kymmenen metallianturia.

Aineen happamuus mitataan sen pH: n avulla. Vaikka useimmat bakteerilajit vaativat ulkoisia pH-tasoja lähellä neutraalia tai 7: ää, bakteerit, joita kutsutaan ääreisfileiksi, voivat elää ympäristöissä, joiden pH-arvot ovat alle 3 tai happamia tai yli 11, tai emäksiä. Bakteereilla on mekanismeja pH: n ulkoisten muutosten havaitsemiseksi. Useimpien bakteerien monimutkainen pH-homeostaasi antaa niille mahdollisuuden sietää ulkoisia pH-arvoja, jotka poikkeavat niiden sisäisestä happamuudesta.

Bakteerikalvo sisältää erityyppisiä proteiineja ja lipidejä. Bakteerit voivat säätää kalvojensa lipidikoostumusta muuttamalla siten niiden läpäisevyyttä. Bakteerien kykyä hallita membraaniensa lipidirakennetta kutsutaan membraanilipidihomeostaasiksi ja se antaa niiden selviytyä monissa ympäristöissä.