למרות המוניטין שלהם כמחוללי מחלות, חיידקים רבים ממלאים תפקיד חיוני במערכות אקולוגיות פשוט על ידי הזנה ומטבוליזם של מולקולות אורגניות ואורגניות בסביבתם. תרומתם כוללת שחרור חומרים מזינים המאוחסנים בחומר אורגני במהלך הפירוק, פירוק מזון במעיים של בעלי חיים במהלך העיכול, קיבוע חנקן בקרקע על ידי המרת N2 גז לאמוניה, מה שהופך חומרים מזינים לזרימת שורשי האדמה ומשחרר חמצן לאטמוספרה. שני גורמים קובעים את האופן שבו חיידקים משיגים חומרים מזינים: היכולת לייצר מזון בעצמם או ההסתמכות צריכת מולקולות אורגניות שנוצרו מראש ושנית, סוג האנרגיה לה הם זקוקים לתגובות כימיות אלו מתרחש.
הטרוטרופים ואוטוטרופים
שני אמצעים כלליים מאפשרים לרכוש מזון לכל האורגניזמים, כולל חיידקים: הטרוטרופי ואוטוטרופי. הטרוטרופים חייבים לצרוך חומר אורגני, כגון גלוקוז, מחוץ לתא כדי להשיג אנרגיה. זה קורה בצריכה ישירה של פחמן בצורה של מולקולות פחמימות. אוטוטרופים משיגים חומרים מזינים על ידי ייצור חומרים אורגניים משלהם כאשר הם לוקחים פחמן דו חמצני והופכים אותו לפחמימות.
מקור אנרגיה קלה
חיידקים דורשים מקור אנרגיה חיצוני בצורת אנרגיית אור או אנרגיה כימית כדי לתדלק את חילוף החומרים שלהם, וזה גורם נוסף שקובע את שיטת האכלה שלהם. פוטרופים הם חיידקים המשתמשים באנרגיית אור. הן פוטו-הטרוטרופים והן פוטוטוטרופים דורשים אור שמש. פוטו-הטרוטרופים משתמשים באור השמש בכדי לספק אנרגיה ולצרוך תרכובות אורגניות מסביבתם למקור הפחמן שלהם. פוטו אוטוטרופים, כמו ציאאנובקטריה, משתמשים באנרגיית אור בצורה של אור שמש ופחמן דו חמצני מהסביבה שלהם ולהשתמש בשניהם כדי לייצר פחמימות בתהליך פוטוסינתזה.
מקור אנרגיה כימית
במקום אור שמש, ישנם חיידקים המסתמכים על תגובות עם תרכובות כימיות אנאורגניות למקור האנרגיה שלהם. חיידקים המונעים על ידי אנרגיה כימית מכונים כימוטרופים. Chemoheterotrophs משתמשים בתרכובות אורגניות או אורגניות כמקור אנרגיה. כמו פוטו-הטרוטרופים, עליהם גם לצרוך פחמימות בצורה של תרכובות אורגניות. כימוטוטרופים משתמשים באנרגיה כימית כדי לייצר פחמימות מפחמן דו חמצני בתהליך קריאה כימוסינתזה.
מבנה תאי חיידקים
תאי חיידקים קשורים במעטפת תאים המורכבת מקרום ציטופלזמי פנימי ודופן תא חיצוני. דופן התא נוקשה וכמו דופן התא בתאי הצמח, נותן לחיידקים את צורתם. בניגוד לתאי צמחים, בעלי חיים, פרוטיסטים או פטריות, לחיידקים אין אברונים הקשורים לקרום או גרעין. המחסור באברונים מונע מחיידקים לבלוע חלקיקים דרך אנדוציטוזיס או פגוציטוזיס, טכניקות המשמשות תאים אוקריוטים לעטוף חומרים חיצוניים ולהביאם לתא.
ספיגת חומרים מזינים
חיידקים מסתמכים על דיפוזיה כדי להעביר מולקולות לתא דרך הממברנה הציטופלזמית. חיידקים גם מפרישים אנזימים כדי להמיס מולקולות מחוץ לתא כדי לאפשר להם לעבור דרך הממברנה באמצעות דיפוזיה, תהליך בו מולקולות עוברות מאזור בריכוז גבוה יותר לאזור נמוך יותר ריכוז. לפעמים דיפוזיה פשוטה זקוקה לסיוע מחלבונים כדי לאפשר למולקולות לעבור לתא, תהליך שנקרא דיפוזיה מקלה. שיטה אחרת - הובלה פעילה - דורשת אנרגיה להובלת מולקולות כדי להתגבר על שיפוע הריכוז ולאפשר לחלקיקים לעבור דרך הממברנה.