Čo je homeostáza baktérií?

Homeostáza sa týka samoregulačných procesov, ktoré živé organizmy používajú na udržanie svojej vnútornej stability, a tým zaručujú ich prežitie. Baktérie sa tiež môžu samoregulovať a prispôsobovať sa neustále sa meniacim podmienkam prostredia, ktoré ich obklopujú. Medzi hlavné homeostatické procesy, ktoré zaručujú prežitie baktérií, patrí homeostáza železa a kovov, homeostáza pH a homeostáza membránových lipidov.

Železo je životne dôležité pre väčšinu baktérií, ale vo vysokých množstvách môže byť toxické. Baktérie môžu dosiahnuť homeostázu železa aj v prostrediach s malým množstvom tohto prvku. V tejto situácii niektoré baktérie používajú špecializované proteíny, ktoré maximalizujú absorpciu železa. Patogénne baktérie žijúce v ľudskej krvi si môžu udržiavať homeostázu železa pomocou hemoglobínu hostiteľa alebo iných komplexov železa. Baktérie tiež obsahujú proteíny, napríklad feritín, ktoré používali na ukladanie železa ako intracelulárnej rezervy. V prostredí s toxickými hladinami železa používajú baktérie svoje detoxikačné proteíny (Dps), ktoré chránia ich chromozóm pred poškodením.

Okrem železa môžu baktérie vnímať aj vonkajšie hladiny ďalších prvkov, ako je olovo, kadmium a ortuť. Senzory kovov sú komplexné proteíny nachádzajúce sa v niektorých baktériách, ktoré dokážu snímať a regulovať vnútornú hladinu toxických ťažkých kovov aj prospešných iónov kovov. Ľudský patogén Mycobacterium tuberculosis a pôda žijúca Streptomyces coelicolor majú viac ako desať kovových senzorov.

Úroveň kyslosti látky sa meria prostredníctvom jej pH. Aj keď väčšina druhov baktérií vyžaduje externé hodnoty pH blízke neutrálnym alebo 7, baktérie nazývané extremofily môžu žiť v prostredí s hodnotami pH pod 3, kyslými alebo nad 11 alebo zásadami. Baktérie majú mechanizmy na snímanie vonkajších zmien pH. Komplexná homeostáza pH väčšiny baktérií im umožňuje tolerovať vonkajšie hodnoty pH, ktoré sa líšia od ich vnútorných úrovní kyslosti.

Membrána baktérií obsahuje rôzne druhy bielkovín a lipidov. Baktérie môžu upraviť lipidové zloženie svojich membrán, a tak zmeniť ich priepustnosť. Schopnosť baktérií riadiť zloženie lipidov v ich membránach sa nazýva homeostáza membránových lipidov a umožňuje im prežiť v širokom rozmedzí prostredí.