METABOLIZM BAKTERII: RODZAJE I ICH CECHY - BIOLOGIA - 2026

Metabolizmu bakterii zawiera szereg reakcji chemicznych niezbędnych do życia tych organizmów. Metabolizm dzieli się na reakcje degradacyjne lub kataboliczne oraz syntezę lub reakcje anaboliczne.

Organizmy te wykazują godną podziwu elastyczność pod względem swoich szlaków biochemicznych, będąc zdolnymi do wykorzystywania różnych źródeł węgla i energii. Rodzaj metabolizmu determinuje ekologiczną rolę każdego mikroorganizmu.

Źródło: pixabay.com

Podobnie jak linie eukariotyczne, bakterie składają się głównie z wody (około 80%), a reszta w suchej masie składa się z białek, kwasów nukleinowych, polisacharydów, lipidów, peptydoglikanów i innych struktur. Metabolizm bakteryjny działa na rzecz syntezy tych związków, wykorzystując energię z katabolizmu.

Metabolizm bakterii nie różni się zbytnio od reakcji chemicznych zachodzących w innych, bardziej złożonych grupach organizmów. Na przykład w prawie wszystkich żywych organizmach istnieją wspólne szlaki metaboliczne, takie jak rozkład glukozy lub szlak glikolizy.

Dokładna wiedza na temat warunków odżywiania potrzebnych bakteriom do wzrostu jest niezbędna do tworzenia pożywek hodowlanych.

Rodzaje metabolizmu i ich charakterystyka

Metabolizm bakterii jest niezwykle zróżnicowany. Te jednokomórkowe organizmy mają różnorodne metaboliczne „style życia”, które pozwalają im żyć na obszarach z tlenem lub bez, a także różnią się źródłem węgla i energii, z której korzystają.

Ta plastyczność biochemiczna pozwoliła im skolonizować szereg różnorodnych siedlisk i odgrywać różne role w ekosystemach, w których żyją. Opiszemy dwie klasyfikacje metabolizmu, pierwsza związana jest z wykorzystaniem tlenu, a druga z czterema kategoriami żywieniowymi.

Użycie tlenu: beztlenowe lub tlenowe

Metabolizm można podzielić na tlenowy lub beztlenowy. W przypadku prokariotów, które są w pełni beztlenowe (lub bezwzględnie beztlenowe), tlen jest analogiczny do trucizny. Dlatego muszą żyć w środowisku całkowicie od niego wolnym.

W kategorii beztlenowców tolerujących tlen, bakterie są w stanie tolerować środowiska tlenowe, ale nie są zdolne do oddychania komórkowego - tlen nie jest ostatecznym akceptorem elektronów.

Niektóre gatunki mogą, ale nie muszą, używać tlenu i są „fakultatywne”, ponieważ są zdolne do przemienności obu metabolizmów. Generalnie decyzja jest związana z warunkami środowiskowymi.

Na drugim biegunie mamy grupę aerobów obligatoryjnych. Jak sama nazwa wskazuje, organizmy te nie mogą rozwijać się bez tlenu, ponieważ jest on niezbędny do oddychania komórkowego.

Składniki odżywcze: niezbędne i mikroelementy

W reakcjach metabolicznych bakterie pobierają składniki odżywcze ze swojego środowiska, aby wydobyć energię niezbędną do ich rozwoju i utrzymania. Składnik odżywczy to substancja, którą należy wprowadzić, aby zapewnić jej przetrwanie poprzez dostarczanie energii.

Energia z wchłoniętych składników odżywczych wykorzystywana jest do syntezy podstawowych składników komórki prokariotycznej.

Składniki odżywcze można sklasyfikować jako niezbędne lub podstawowe, które obejmują źródła węgla, cząsteczki azotu i fosfor. Inne składniki odżywcze obejmują różne jony, takie jak wapń, potas i magnez.

Pierwiastki śladowe są wymagane tylko w ilościach śladowych lub śladowych. Wśród nich jest między innymi żelazo, miedź, kobalt.

Niektóre bakterie nie są zdolne do syntezy określonego aminokwasu lub określonej witaminy. Te elementy nazywane są czynnikami wzrostu. Logicznie rzecz biorąc, czynniki wzrostu są bardzo zmienne i w dużej mierze zależą od rodzaju organizmu.

Kategorie żywieniowe

Bakterie można podzielić na kategorie żywieniowe, biorąc pod uwagę źródło węgla, z którego korzystają i skąd czerpią energię.

Węgiel można pobrać ze źródeł organicznych lub nieorganicznych. Używa się terminów autotrofy lub litotrofy, podczas gdy druga grupa nazywa się heterotrofami lub organotrofami.

Autotrofy mogą wykorzystywać dwutlenek węgla jako źródło węgla, a heterotrofy wymagają węgla organicznego do metabolizmu.

Z drugiej strony istnieje druga klasyfikacja związana ze spożyciem energii. Jeśli organizm jest w stanie wykorzystać energię słoneczną, klasyfikujemy go w kategorii fototrofów. Natomiast jeśli energia jest pozyskiwana z reakcji chemicznych, są to organizmy chemotroficzne.

Jeśli połączymy te dwie klasyfikacje, otrzymamy cztery główne kategorie żywieniowe bakterii (dotyczy to również innych organizmów): fotoautotrofy, fotoheterotrofy, chemoautotrofy i chemoheterotrofy. Poniżej opiszemy każdą ze zdolności metabolicznych bakterii:

Fotoautotrofy

Organizmy te przeprowadzają fotosyntezę, w której światło jest źródłem energii, a dwutlenek węgla jest źródłem węgla.

Podobnie jak rośliny, ta grupa bakterii zawiera pigment chlorofil a, który umożliwia jej wytwarzanie tlenu poprzez przepływ elektronów. Występuje również pigment bakteriochlorofil, który nie uwalnia tlenu w procesie fotosyntezy.

Fotoheterotrofy

Mogą używać światła słonecznego jako źródła energii, ale nie zamieniają się w dwutlenek węgla. Zamiast tego używają alkoholi, kwasów tłuszczowych, kwasów organicznych i węglowodanów. Najbardziej znanymi przykładami są zielone bakterie bezsiarkowe i fioletowe bezsiarkowe.

Chemoautotrofy

Nazywany również chemoautotrofami. Pozyskują swoją energię poprzez utlenianie substancji nieorganicznych, za pomocą których wiążą dwutlenek węgla. Są powszechne w respiratorach hydroterminalnych w głębokim oceanie.

Chemoheterotrofy

W tym drugim przypadku źródłem węgla i energii jest zwykle ten sam pierwiastek, na przykład glukoza.

Aplikacje

Znajomość metabolizmu bakterii wniosła ogromny wkład w obszar mikrobiologii klinicznej. Projekt optymalnej pożywki hodowlanej zaprojektowanej do wzrostu niektórych interesujących patogenów opiera się na jego metabolizmie.

Ponadto istnieją dziesiątki testów biochemicznych, które prowadzą do identyfikacji jakiegoś nieznanego organizmu bakteryjnego. Protokoły te pozwalają na stworzenie niezwykle niezawodnych ram taksonomicznych.

Na przykład profil kataboliczny kultury bakteryjnej można rozpoznać, stosując test utleniania / fermentacji Hugh-Leifson.

Ta metodologia obejmuje wzrost w półstałej pożywce z glukozą i wskaźnikiem pH. W ten sposób bakterie utleniające rozkładają glukozę, co jest reakcją obserwowaną dzięki zmianie koloru wskaźnika.

Podobnie można ustalić, które szlaki wykorzystują bakterie będące przedmiotem zainteresowania, testując ich wzrost na różnych podłożach. Niektóre z tych testów to m.in .: ocena szlaku fermentacji glukozy, wykrywanie katalazy, reakcja oksydaz cytochromowych.

Bibliografia

1. Negroni, M. (2009). Mikrobiologia stomatologiczna. Panamerican Medical Ed.
2. Prats, G. (2006). Mikrobiologia kliniczna. Panamerican Medical Ed.
3. Rodríguez, J. Á. G., Picazo, JJ i de la Garza, JJP (1999). Kompendium Mikrobiologii Lekarskiej. Elsevier Hiszpania.
4. Sadava, D. i Purves, WH (2009). Życie: nauka biologii. Panamerican Medical Ed.
5. Tortora, GJ, Funke, BR i Case, CL (2007). Wprowadzenie do mikrobiologii. Panamerican Medical Ed.