Hvordan mates bakterier?

Til tross for sitt rykte som sykdomsfremkallende patogener, spiller mange bakterier en viktig rolle i økosystemer bare ved å mate på og metabolisere organiske og uorganiske molekyler i deres miljø. Deres bidrag inkluderer frigjøring av næringsstoffer som er lagret i organisk materiale under spaltning, nedbrytning av mat i tarmen til dyr under fordøyelsen, fiksering av nitrogen i jorda ved omdanning av N₂ gass ​​til ammoniakk, noe som gjør næringsstoffer tilgjengelig for å plante røtter i jord og frigjør oksygen i atmosfæren. To faktorer bestemmer måten bakterier får næringsstoffer på: evnen til å produsere sin egen mat eller avhengigheten av forbruker preformede organiske molekyler og for det andre den typen energi de trenger for disse kjemiske reaksjonene skje.

To generelle måter tillater anskaffelse av mat til alle organismer, inkludert bakterier: heterotrofe og autotrofe. Heterotrofer må konsumere organisk materiale, for eksempel glukose, utenfor cellen for å skaffe energi. Dette skjer ved direkte forbruk av karbon i form av karbohydratmolekyler. Autotrofer skaffer næringsstoffer ved å produsere sine egne organiske materialer når de tar inn karbondioksid og omdanner det til karbohydrater.

Bakterier krever en ekstern energikilde i form av lysenergi eller kjemisk energi for å drive stoffskiftet, noe som er en annen faktor som bestemmer fôringsmetoden. Fototrofer er bakterier som bruker lysenergi. Både fotoheterotrofer og fotoautotrofer krever sollys. Photoheterotrofer bruker sollys for å skaffe energi og konsumere organiske forbindelser fra omgivelsene til sin kullkilde. Fotoautotrofer, som cyanobakterier, bruker lysenergi i form av sollys og karbondioksid fra sitt miljø og bruke dem begge til å produsere karbohydrater gjennom prosessen med fotosyntese.

I stedet for sollys stoler noen bakterier på reaksjoner med uorganiske kjemiske forbindelser for sin energikilde. Bakterier drevet av kjemisk energi er kjent som kjemotrofer. Chemoheterotrophs bruker organiske eller uorganiske forbindelser som en energikilde. Som fotoheterotrofer må de også konsumere karbohydrater i form av organiske forbindelser. Kjemioautotrofer bruker kjemisk energi til å produsere karbohydrater fra karbondioksid i en prosess som kalles kjemosyntese.

Bakterieceller er bundet av en cellehylse som består av en indre cytoplasmisk membran og en ytre cellevegg. Celleveggen er stiv og, som cellevegg i planteceller, gir bakteriene sin form. I motsetning til plante-, dyre-, protist- eller soppceller har ikke bakterier membranbundne organeller eller en kjerne. Mangelen på organeller hindrer bakterier i å sluke partikler gjennom endocytose eller fagocytose, teknikker som brukes av eukaryote celler for å omslutte eksterne materialer og bringe dem inn i cellen.

Bakterier er avhengige av diffusjon for å flytte molekyler inn i cellen gjennom den cytoplasmatiske membranen. Bakterier skiller også ut enzymer for å oppløse molekyler utenfor cellen slik at de kan passere gjennom membranen via diffusjon, en prosess der molekyler beveger seg fra et område med høyere konsentrasjon til et område med lavere konsentrasjon. Noen ganger trenger enkel diffusjon hjelp fra proteiner for å la molekyler passere inn i cellen, en prosess som kalles forenklet diffusjon. En annen metode - aktiv transport - krever energi for å transportere molekyler for å overvinne konsentrasjonsgradienten og la partikler passere gjennom membranen.