Cum se hrănesc bacteriile?

În ciuda reputației lor ca agenți patogeni care cauzează boli, multe bacterii joacă un rol vital în ecosisteme pur și simplu hrănindu-se și metabolizând molecule organice și anorganice din mediul lor. Contribuțiile lor includ eliberarea substanțelor nutritive stocate în materialul organic în timpul descompunerii, descompunerea alimentelor din intestinul animalelor în timpul digestiei, fixarea azotului în sol prin conversia N₂ gaz la amoniac, punând la dispoziție substanțele nutritive pentru a planta rădăcinile din sol și eliberarea de oxigen în atmosferă. Doi factori determină modul în care bacteriile obțin substanțe nutritive: capacitatea de a-și produce propriile alimente sau dependența de ele consumând molecule organice preformate și în al doilea rând, tipul de energie de care au nevoie pentru aceste reacții chimice apar.

Două mijloace generale permit obținerea de alimente pentru toate organismele, inclusiv bacteriile: heterotrofe și autotrofe. Heterotrofii trebuie să consume material organic, cum ar fi glucoza, din afara celulei pentru a obține energie. Acest lucru se întâmplă prin consumul direct de carbon sub formă de molecule de carbohidrați. Autotrofii obțin substanțe nutritive producând propriile lor materiale organice atunci când iau dioxid de carbon și îl transformă în carbohidrați.

Bacteriile necesită o sursă de energie externă sub formă de energie luminoasă sau energie chimică pentru a alimenta metabolismul lor, care este un alt factor care determină metoda lor de hrănire. Fototrofele sunt bacterii care folosesc energia luminii. Atât fotoheterotrofii, cât și fotoautotrofii necesită lumina soarelui. Fotoheterotrofii folosesc lumina soarelui pentru a furniza energie și a consuma compuși organici din mediul lor pentru sursa lor de carbon. Fotoautotrofele, precum cianobacteriile, utilizează energie luminoasă sub formă de lumină solară și dioxid de carbon din mediul lor și le folosesc pe amândouă pentru a produce carbohidrați prin procesul de fotosinteză.

În loc de lumina soarelui, unele bacterii se bazează pe reacții cu compuși chimici anorganici pentru sursa lor de energie. Bacteriile alimentate de energia chimică sunt cunoscute sub numele de chemotrofe. Chemoheterotrofii folosesc compuși organici sau anorganici ca sursă de energie. La fel ca fotoheterotrofii, aceștia trebuie să consume și carbohidrați sub formă de compuși organici. Chimiautotrofii folosesc energia chimică pentru a produce carbohidrați din dioxidul de carbon într-un proces numit chemosinteză.

Celulele bacteriene sunt legate de un înveliș celular care constă dintr-o membrană citoplasmatică interioară și un perete celular exterior. Peretele celular este rigid și, la fel ca peretele celular din celulele vegetale, dă bacteriilor forma lor. Spre deosebire de celulele vegetale, animale, protiste sau fungice, bacteriile nu au organite legate de membrană sau un nucleu. Lipsa de organite împiedică bacteriile să înghită particule prin endocitoză sau fagocitoză, tehnici utilizate de celulele eucariote pentru a înveli materiale externe și a le aduce în celulă.

Bacteriile se bazează pe difuzie pentru a muta moleculele în celulă prin membrana citoplasmatică. De asemenea, bacteriile excreta enzime pentru a dizolva moleculele din afara celulei pentru a le permite să treacă prin membrană prin difuzie, un proces în care moleculele se deplasează dintr-o zonă de concentrație mai mare într-o zonă mai mică concentraţie. Uneori, difuzia simplă are nevoie de asistență din partea proteinelor pentru a permite moleculelor să treacă în celulă, un proces numit difuzie facilitată. O altă metodă - transportul activ - necesită energie pentru a transporta moleculele pentru a depăși gradientul de concentrație și pentru a permite particulelor să treacă prin membrană.