Comment les bactéries se nourrissent-elles ?

Malgré leur réputation d'agents pathogènes causant des maladies, de nombreuses bactéries jouent un rôle vital dans les écosystèmes simplement en se nourrissant et en métabolisant des molécules organiques et inorganiques dans leur environnement. Leurs contributions incluent la libération des nutriments stockés dans la matière organique lors de la décomposition, la décomposition des aliments dans l'intestin des animaux lors de la digestion, la fixation de l'azote dans le sol en convertissant l'azote₂ du gaz en ammoniac, rendant les nutriments disponibles pour les racines des plantes dans le sol et libérant de l'oxygène dans l'atmosphère. Deux facteurs déterminent la façon dont les bactéries obtiennent des nutriments: la capacité de produire leur propre nourriture ou la dépendance la consommation de molécules organiques préformées et, d'autre part, le type d'énergie dont elles ont besoin pour que ces réactions chimiques se produire.

Deux moyens généraux permettent de se procurer de la nourriture pour tous les organismes, y compris les bactéries: hétérotrophes et autotrophes. Les hétérotrophes doivent consommer de la matière organique, comme le glucose, provenant de l'extérieur de la cellule pour obtenir de l'énergie. Cela se produit par la consommation directe de carbone sous forme de molécules de glucides. Les autotrophes obtiennent des nutriments en produisant leurs propres matières organiques lorsqu'ils absorbent du dioxyde de carbone et le convertissent en glucides.

Les bactéries ont besoin d'une source d'énergie externe sous forme d'énergie lumineuse ou d'énergie chimique pour alimenter leur métabolisme, ce qui est un autre facteur qui détermine leur mode d'alimentation. Les phototrophes sont des bactéries qui utilisent l'énergie lumineuse. Les photohétérotrophes et les photoautotrophes ont besoin de la lumière du soleil. Les photohétérotrophes utilisent la lumière du soleil pour fournir de l'énergie et consomment des composés organiques de leur environnement pour leur source de carbone. Les photoautotrophes, comme les cyanobactéries, utilisent l'énergie lumineuse sous forme de lumière du soleil et de dioxyde de carbone de leur environnement et les utiliser à la fois pour produire des glucides à travers le processus de photosynthèse.

Au lieu de la lumière du soleil, certaines bactéries dépendent de réactions avec des composés chimiques inorganiques pour leur source d'énergie. Les bactéries alimentées par l'énergie chimique sont appelées chimiotrophes. Les chimiohétérotrophes utilisent des composés organiques ou inorganiques comme source d'énergie. Comme les photohétérotrophes, ils doivent également consommer des glucides sous forme de composés organiques. Les chimioautotrophes utilisent l'énergie chimique pour produire des glucides à partir de dioxyde de carbone dans un processus appelé chimiosynthèse.

Les cellules bactériennes sont liées par une enveloppe cellulaire constituée d'une membrane cytoplasmique interne et d'une paroi cellulaire externe. La paroi cellulaire est rigide et, comme la paroi cellulaire des cellules végétales, donne leur forme aux bactéries. Contrairement aux cellules végétales, animales, protistes ou fongiques, les bactéries n'ont pas d'organites liés à la membrane ou de noyau. L'absence d'organites empêche les bactéries d'engloutir les particules par endocytose ou phagocytose, techniques utilisées par les cellules eucaryotes pour envelopper les matériaux externes et les amener dans la cellule.

Les bactéries dépendent de la diffusion pour déplacer les molécules dans la cellule à travers la membrane cytoplasmique. Les bactéries excrètent également des enzymes pour dissoudre les molécules à l'extérieur de la cellule pour leur permettre de traverser la membrane par diffusion, un processus où les molécules se déplacent d'une zone de concentration plus élevée à une zone de plus faible concentration. Parfois, la diffusion simple a besoin de l'aide de protéines pour permettre aux molécules de passer dans la cellule, un processus appelé diffusion facilitée. Une autre méthode - le transport actif - nécessite de l'énergie pour transporter les molécules afin de surmonter le gradient de concentration et permettre aux particules de traverser la membrane.