Wat is homeostase van bacteriën?

Homeostase verwijst naar zelfregulerende processen die levende organismen gebruiken om hun interne stabiliteit te behouden en zo hun overleving te garanderen. Bacteriën kunnen zichzelf ook reguleren en zich aanpassen aan de steeds veranderende omgevingscondities die hen omringen. De belangrijkste homeostatische processen die het voortbestaan ​​van bacteriën garanderen, zijn onder meer ijzer- en metaalhomeostase, pH-homeostase en membraanlipidehomeostase.

IJzer is van vitaal belang voor de meeste bacteriën, maar kan in grote hoeveelheden giftig zijn. Bacteriën kunnen ijzerhomeostase bereiken, zelfs in omgevingen met lage hoeveelheden van dit element. In deze situatie gebruiken sommige bacteriën gespecialiseerde eiwitten, die de opname van ijzer maximaliseren. Pathogene bacteriën die in het menselijk bloed leven, kunnen hun ijzerhomeostase behouden door gebruik te maken van de hemoglobine van de gastheer of andere ijzercomplexen. Bacteriën hebben ook eiwitten, zoals ferritine, die ze gebruikten om ijzer op te slaan als intracellulaire reserve. In omgevingen met toxische niveaus van ijzer gebruiken bacteriën hun ijzerontgiftingseiwitten (Dps), die hun chromosoom tegen beschadiging beschermen.

Naast ijzer kunnen bacteriën de externe niveaus van andere elementen waarnemen, zoals lood, cadmium en kwik. Metaalsensoren zijn complexe eiwitten die in sommige bacteriën worden aangetroffen en die de interne niveaus van zowel giftige zware metalen als nuttige metaalionen kunnen detecteren en reguleren. De menselijke ziekteverwekker Mycobacterium tuberculosis en de in de bodem levende Streptomyces coelicolor hebben meer dan tien metalen sensoren.

De zuurgraad van een stof wordt gemeten aan de hand van de pH. Hoewel de meeste bacteriesoorten een externe pH-waarde van bijna neutraal of 7 vereisen, kunnen bacteriën die extremofielen worden genoemd, leven in omgevingen met een pH-waarde van minder dan 3, of zuur, of hoger dan 11, of alkalisch. Bacteriën hebben mechanismen om externe veranderingen in pH waar te nemen. De complexe pH-homeostase van de meeste bacteriën stelt hen in staat om externe pH-waarden te verdragen die verschillen van hun interne zuurgraad.

Het membraan van bacteriën bevat verschillende soorten eiwitten en lipiden. Bacteriën kunnen de lipidensamenstelling van hun membranen aanpassen, waardoor hun permeabiliteit verandert. Het vermogen van bacteriën om de lipidensamenstelling van hun membranen te controleren, wordt membraanlipidehomeostase genoemd en stelt hen in staat te overleven in een groot aantal verschillende omgevingen.