Що таке гомеостаз бактерій?

Гомеостаз відноситься до саморегулюючих процесів, які живі організми використовують для підтримки внутрішньої стабільності, гарантуючи тим самим своє виживання. Бактерії також можуть саморегулюватись, пристосовуючись до постійно мінливих умов навколишнього середовища, які їх оточують. Основні гомеостатичні процеси, що гарантують виживання бактерій, включають гомеостаз заліза та металів, гомеостаз рН та гомеостаз ліпідних мембран.

Залізо життєво важливе для більшості бактерій, але у великих кількостях може бути токсичним. Бактерії можуть досягти гомеостазу заліза навіть у середовищах з низькою кількістю цього елемента. У цій ситуації деякі бактерії використовують спеціалізовані білки, які максимізують засвоєння заліза. Патогенні бактерії, що живуть у крові людини, можуть підтримувати свій залізо гомеостаз, використовуючи гемоглобін хазяїна або інші комплекси заліза. Бактерії також мають білки, такі як феритин, який вони використовували для зберігання заліза як внутрішньоклітинного резерву. Перебуваючи в середовищі з токсичним рівнем заліза, бактерії використовують свої білки для детоксикації заліза (Dps), які захищають свою хромосому від пошкодження.

На додаток до заліза, бактерії можуть відчувати зовнішні рівні інших елементів, таких як свинець, кадмій та ртуть. Металеві сенсори - це складні білки, що містяться в деяких бактеріях, які можуть відчувати і регулювати внутрішній рівень як токсичних важких металів, так і корисних іонів металів. Патоген людини Mycobacterium tuberculosis і ґрунт Streptomyces coelicolor мають більше десяти металевих датчиків.

Рівень кислотності речовини вимірюється через її рН. Хоча більшості видів бактерій необхідний зовнішній рівень рН поблизу нейтрального або 7, бактерії, які називаються екстремофілами, можуть жити в середовищах із значеннями рН нижче 3, або в кислому, або вище 11, або в лузі. Бактерії мають механізми для виявлення зовнішніх змін рН. Складний гомеостаз рН більшості бактерій дозволяє їм переносити зовнішні значення рН, які відрізняються від їх внутрішнього рівня кислотності.

Мембрана бактерій містить різні типи білків і ліпідів. Бактерії можуть регулювати ліпідний склад своїх мембран, таким чином змінюючи їх проникність. Здатність бактерій контролювати ліпідну конституцію своїх мембран називається мембранним ліпідним гомеостазом і дозволяє їм виживати в різних середовищах.