Ako sa živia baktérie?

Napriek svojej povesti patogénov spôsobujúcich choroby hrá veľa baktérií v ekosystémoch zásadnú úlohu tým, že sa živia a metabolizujú organické a anorganické molekuly vo svojom prostredí. Medzi ich príspevky patrí uvoľňovanie živín uložených v organickom materiáli počas rozkladu, rozklad potravy v črevách zvierat počas trávenia, fixácia dusíka v pôde premenou N₂ plyn na amoniak, sprístupňuje živiny koreňom rastlín v pôde a uvoľňuje kyslík do atmosféry. Spôsob, akým baktérie získavajú živiny, určujú dva faktory: schopnosť vyrábať si vlastné jedlo alebo závislosť od nich spotrebováva predtvarované organické molekuly a po druhé, druh energie, ktorú potrebujú na tieto chemické reakcie nastať.

Dva všeobecné spôsoby umožňujú obstaranie potravy pre všetky organizmy vrátane baktérií: heterotrofné a autotrofné. Heterotrofy musia na získanie energie konzumovať organický materiál, napríklad glukózu, zvonku bunky. K tomu dochádza priamou spotrebou uhlíka vo forme molekúl sacharidov. Autotrofy získavajú živiny produkciou vlastných organických materiálov, keď prijímajú oxid uhličitý a premieňajú ho na sacharidy.

Baktérie potrebujú na podporu svojho metabolizmu externý zdroj energie vo forme svetelnej energie alebo chemickej energie, čo je ďalší faktor, ktorý určuje ich spôsob stravovania. Fototrofy sú baktérie, ktoré využívajú svetelnú energiu. Fotoheterotrofy aj fotoautotrofy vyžadujú slnečné svetlo. Fotoheterotrofy používajú slnečné svetlo na dodávanie energie a na konzumáciu organických zlúčenín z ich prostredia ako zdroja uhlíka. Fotoautotrofy, ako napríklad sinice, využívajú svetelnú energiu vo forme slnečného žiarenia a oxidu uhličitého z ich prostredia a obe ich používajú na výrobu sacharidov procesom fotosyntéza.

Namiesto slnečného žiarenia sa niektoré baktérie ako zdroj energie spoliehajú na reakcie s anorganickými chemickými zlúčeninami. Baktérie napájané chemickou energiou sú známe ako chemotrofy. Chemoheterotrofy používajú ako zdroj energie organické alebo anorganické zlúčeniny. Rovnako ako fotoheterotrofy musia aj oni konzumovať sacharidy vo forme organických zlúčenín. Chemoautotrofy používajú chemickú energiu na výrobu sacharidov z oxidu uhličitého v procese nazývanom chemosyntéza.

Bakteriálne bunky sú spojené bunkovým plášťom, ktorý sa skladá z vnútornej cytoplazmatickej membrány a vonkajšej bunkovej steny. Bunková stena je tuhá a podobne ako bunková stena v rastlinných bunkách dáva tvar baktériám. Na rozdiel od buniek rastlín, živočíchov, proteínov alebo húb, baktérie nemajú na membránu viazané organely alebo jadro. Nedostatok organel bráni baktériám v pohlcovaní častíc endocytózou alebo fagocytózou, čo sú techniky používané eukaryotickými bunkami na obalenie vonkajších materiálov a ich prenos do bunky.

Baktérie sa spoliehajú na difúziu, aby presunuli molekuly do bunky cez cytoplazmatickú membránu. Baktérie tiež vylučujú enzýmy, ktoré rozpúšťajú molekuly mimo bunky, aby im umožnili prejsť cez membránu difúziou, procesom, pri ktorom sa molekuly pohybujú z oblasti s vyššou koncentráciou do oblasti s nižšou koncentrácia. Niekedy jednoduchá difúzia vyžaduje pomoc proteínov, aby umožnila molekulám prejsť do bunky, čo je proces nazývaný uľahčená difúzia. Ďalšia metóda - aktívny transport - vyžaduje energiu na transport molekúl, aby prekonali koncentračný gradient a umožnili časticiam prejsť cez membránu.