Kaip maitinasi bakterijos?

Nepaisant jų, kaip ligų sukėlėjų, reputacijos, daugelis bakterijų vaidina svarbų vaidmenį ekosistemose, tiesiog maitindamos ir metabolizuodamos organines ir neorganines molekules savo aplinkoje. Jų indėlis apima skilimo metu organinėse medžiagose laikomų maistinių medžiagų išskyrimą, maisto skaidymą gyvūnų žarnyne virškinimo metu, azoto fiksavimą dirvožemyje konvertuojant N₂ dujos į amoniaką, todėl dirvožemio augalų šaknys gali gauti maistinių medžiagų ir išskiria deguonį į atmosferą. Bakterijos gauna maistines medžiagas būdą lemia du veiksniai: gebėjimas gaminti savo maistą arba pasitikėjimas jais sunaudojant iš anksto suformuotas organines molekules ir, antra, energijos rūšį, kurios jiems reikia šioms cheminėms reakcijoms atsirasti.

Dvi bendrosios priemonės leidžia įsigyti maisto visiems organizmams, įskaitant bakterijas: heterotrofinį ir autotrofinį. Norėdami gauti energijos, heterotrofai turi sunaudoti organines medžiagas, tokias kaip gliukozė, iš ląstelės išorės. Tai įvyksta tiesiogiai vartojant anglį angliavandenių molekulių pavidalu. Autotrofai maistines medžiagas gauna patys gamindami organines medžiagas, kai ima anglies dioksidą ir paverčia angliavandeniais.

Bakterijoms reikalingas išorinis energijos šaltinis šviesos ar cheminės energijos pavidalu, kad būtų skatinamas jų metabolizmas, o tai yra dar vienas veiksnys, lemiantis jų maitinimo būdą. Fototrofai yra bakterijos, naudojančios šviesos energiją. Tiek fotoheterotrofams, tiek fotoautotrofams reikalinga saulės šviesa. Fotoheterotrofai naudoja saulės šviesą energijai gauti ir iš savo aplinkos anglies šaltiniui vartoti organinius junginius. Fotoautotrofai, kaip ir cianobakterijos, naudoja šviesos energiją saulės spindulių ir anglies dioksido pavidalu iš savo aplinkos ir juos abu naudodami angliavandeniams gaminti fotosintezė.

Vietoj saulės šviesos kai kurios bakterijos energijos šaltiniu remiasi reakcijomis su neorganiniais cheminiais junginiais. Cheminės energijos kuriamos bakterijos yra žinomos kaip chemotrofai. Chemoheterotrofuose organiniai arba neorganiniai junginiai naudojami kaip energijos šaltinis. Kaip fotoheterotrofai, jie taip pat turi vartoti angliavandenius organinių junginių pavidalu. Chemoautotrofai naudoja cheminę energiją angliavandeniams gaminti iš anglies dioksido, vadindami chemosintezę.

Bakterijų ląsteles suriša ląstelių apvalkalas, kurį sudaro vidinė citoplazminė membrana ir išorinė ląstelės sienelė. Ląstelių sienelė yra standi ir, kaip ir augalų ląstelių sienelė, suteikia bakterijoms jų formą. Skirtingai nuo augalų, gyvūnų, protistų ar grybelių ląstelių, bakterijos neturi su membrana susijusių organelių ar branduolio. Organelų trūkumas neleidžia bakterijoms įsisavinti dalelių per endocitozę ar fagocitozę - metodus, kuriuos eukariotinės ląstelės naudoja išorinėms medžiagoms apgaubti ir patekti į ląstelę.

Bakterijos remiasi difuzija, norėdamos pernešti molekules į ląstelę per citoplazminę membraną. Bakterijos taip pat išskiria fermentus, kad ištirptų molekulės už ląstelės ribų, kad jos galėtų praeiti pro membraną difuzijos būdu - procesas, kai molekulės juda iš didesnės koncentracijos zonos į mažesnės zoną susikaupimas. Kartais paprastai difuzijai reikia baltymų pagalbos, kad molekulės galėtų patekti į ląstelę - procesas vadinamas palengvinta difuzija. Kitas metodas - aktyvus transportas - reikalauja energijos molekulėms pernešti, kad įveiktų koncentracijos gradientą ir leistų dalelėms praeiti per membraną.