Гомеостаз относится к саморегулирующимся процессам, которые живые организмы используют для поддержания своей внутренней стабильности, что гарантирует их выживание. Бактерии также могут саморегулироваться, приспосабливаясь к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. Основные гомеостатические процессы, которые гарантируют выживание бактерий, включают гомеостаз железа и металлов, гомеостаз pH и гомеостаз мембранных липидов.
Гомеостаз железа
Железо жизненно важно для большинства бактерий, но в больших количествах может быть токсичным. Бактерии могут достигать гомеостаза железа даже в средах с низким содержанием этого элемента. В этой ситуации некоторые бактерии используют специализированные белки, которые максимизируют усвоение железа. Патогенные бактерии, живущие в крови человека, могут поддерживать свой гомеостаз железа, используя гемоглобин хозяина или другие комплексы железа. У бактерий также есть белки, такие как ферритин, который они использовали для хранения железа в качестве внутриклеточного резерва. Находясь в среде с токсичным уровнем железа, бактерии используют свои белки детоксикации железа (Dps), которые защищают их хромосомы от повреждений.
Металлический гомеостаз
Помимо железа, бактерии могут определять внешние уровни других элементов, таких как свинец, кадмий и ртуть. Металлические сенсоры - это сложные белки, обнаруженные в некоторых бактериях, которые могут определять и регулировать внутренние уровни как токсичных тяжелых металлов, так и ионов полезных металлов. Возбудитель человека Mycobacterium tuberculosis и почвенный обитатель Streptomyces coelicolor имеют более десяти металлических сенсоров.
PH гомеостаз
Уровень кислотности вещества измеряется его pH. Хотя большинству видов бактерий требуются внешние уровни pH, близкие к нейтральным или 7, бактерии, называемые экстремофилами, могут жить в средах со значениями pH ниже 3, кислотными или выше 11 или щелочными. Бактерии обладают механизмами восприятия внешних изменений pH. Сложный гомеостаз pH большинства бактерий позволяет им переносить внешние значения pH, которые отличаются от их внутреннего уровня кислотности.
Гомеостаз мембранных липидов
Мембрана бактерий содержит разные типы белков и липидов. Бактерии могут регулировать липидный состав своих мембран, тем самым изменяя их проницаемость. Способность бактерий контролировать липидный состав своих мембран называется гомеостазом липидов мембран и позволяет им выживать в самых разных средах.