BAKTERIÁLNY METABOLIZMUS: TYPY A ICH VLASTNOSTI - BIOLÓGIE - 2026

Bakteriálna metabolizmus zahŕňa rad chemických reakcií nutných pre život týchto organizmov. Metabolizmus sa delí na degradačné alebo katabolické reakcie a syntézu alebo anabolické reakcie.

Tieto organizmy vykazujú obdivuhodnú flexibilitu, pokiaľ ide o ich biochemické dráhy, pretože sú schopné využívať rôzne zdroje uhlíka a energie. Typ metabolizmu určuje ekologickú úlohu každého mikroorganizmu.

Zdroj: pixabay.com

Rovnako ako eukaryotické línie, baktérie sa skladajú hlavne z vody (približne 80%) a zvyšok v suchej hmotnosti tvoria proteíny, nukleové kyseliny, polysacharidy, lipidy, peptidoglykán a ďalšie štruktúry. Bakteriálny metabolizmus sa snaží dosiahnuť syntézu týchto zlúčenín pomocou energie z katabolizmu.

Bakteriálny metabolizmus sa príliš nelíši od chemických reakcií prítomných v iných zložitejších skupinách organizmov. Napríklad, bežné metabolické cesty existujú takmer vo všetkých živých veciach, ako je rozklad glukózy alebo glykolýza.

Presné poznanie výživových podmienok, ktoré baktérie potrebujú na pestovanie, je nevyhnutné na vytvorenie kultivačného média.

Druhy metabolizmu a ich vlastnosti

Metabolizmus baktérií je mimoriadne rozmanitý. Tieto jednobunkové organizmy majú rôzne metabolické „životné štýly“, ktoré im umožňujú žiť v oblastiach s kyslíkom alebo bez kyslíka a tiež sa líšia medzi zdrojom uhlíka a energie, ktorú používajú.

Táto biochemická plasticita im umožnila kolonizovať rad rozmanitých biotopov a hrať rôzne úlohy v ekosystémoch, v ktorých obývajú. Opíšeme dve klasifikácie metabolizmu, prvá súvisí s využívaním kyslíka a druhá so štyrmi výživovými kategóriami.

Použitie kyslíka: anaeróbne alebo aeróbne

Metabolizmus možno klasifikovať ako aeróbny alebo anaeróbny. V prípade prokaryot, ktoré sú úplne anaeróbne (alebo povinné anaeróby), je kyslík analogický jedu. Preto musia žiť v prostrediach úplne bez toho.

V kategórii aerotolerantných anaeróbov sú baktérie schopné tolerovať kyslíkové prostredie, ale nie sú schopné bunkového dýchania - kyslík nie je konečným elektrónovým akceptorom.

Niektoré druhy môžu alebo nemusia používať kyslík a sú „fakultatívne“, pretože sú schopné striedať tieto dva metabolizmy. Vo všeobecnosti sa rozhodnutie týka environmentálnych podmienok.

Na druhej strane, máme skupinu povinných aerobov. Ako už názov napovedá, tieto organizmy sa nemôžu vyvíjať v neprítomnosti kyslíka, pretože je to nevyhnutné pre bunkové dýchanie.

Živiny: základné a stopové prvky

Pri metabolických reakciách baktérie získavajú živiny zo svojho prostredia, aby extrahovali energiu potrebnú na ich vývoj a údržbu. Živina je látka, ktorá sa musí začleniť, aby sa zabezpečilo jej prežitie prostredníctvom dodávky energie.

Energia z absorbovaných živín sa používa na syntézu základných zložiek prokaryotických buniek.

Živiny možno klasifikovať ako základné alebo zásadité, ktoré zahŕňajú zdroje uhlíka, molekuly dusíka a fosfor. Medzi ďalšie živiny patria rôzne ióny, napríklad vápnik, draslík a horčík.

Stopové prvky sa vyžadujú iba v stopových alebo stopových množstvách. Medzi nimi je okrem iného železo, meď, kobalt.

Niektoré baktérie nie sú schopné syntetizovať konkrétnu aminokyselinu alebo určitý vitamín. Tieto prvky sa nazývajú rastové faktory. Logicky sú rastové faktory značne variabilné a vo veľkej miere závisia od typu organizmu.

Výživové kategórie

Baktérie je možné klasifikovať do kategórií výživy s prihliadnutím na zdroj uhlíka, ktorý používajú a odkiaľ získavajú energiu.

Uhlík sa môže získavať z organických alebo anorganických zdrojov. Používajú sa pojmy autotrofy alebo lithotrofy, zatiaľ čo druhá skupina sa nazýva heterotrofy alebo organotrofy.

Autotrofy môžu používať oxid uhličitý ako zdroj uhlíka a heterotrofy vyžadujú pre metabolizmus organický uhlík.

Na druhej strane existuje druhá klasifikácia týkajúca sa príjmu energie. Ak je organizmus schopný využívať energiu zo slnka, klasifikujeme ju do kategórie fototrofov. Naopak, ak sa energia získava z chemických reakcií, jedná sa o chemotrofné organizmy.

Ak skombinujeme tieto dve klasifikácie, získame štyri hlavné kategórie výživy baktérií (týka sa to aj iných organizmov): fotoautotrofy, fotoheterotrofy, chemoautotrofy a chemoheterotrofy. Nižšie popíšeme každú bakteriálnu metabolickú kapacitu:

Photoautotrophs

Tieto organizmy vykonávajú fotosyntézu, kde svetlo je zdrojom energie a oxid uhličitý je zdrojom uhlíka.

Podobne ako rastliny, aj táto bakteriálna skupina obsahuje pigment chlorofyl a, ktorý jej umožňuje produkovať kyslík prúdom elektrónov. Existuje tiež pigmentová bakteriochlorofyl, ktorý neuvoľňuje kyslík vo fotosyntetickom procese.

Photoheterotrophs

Ako zdroj energie môžu používať slnečné svetlo, ale neobracajú sa na oxid uhličitý. Namiesto toho používajú alkoholy, mastné kyseliny, organické kyseliny a uhľohydráty. Najvýznamnejšie príklady sú zelené bezsírne a fialové bezsírové baktérie.

chemoautotrophs

Nazýva sa tiež chemoautotrof. Energiu získavajú oxidáciou anorganických látok, ktorými fixujú oxid uhličitý. Sú bežné u hydroterminálnych respirátorov v hlbokom oceáne.

Chemoheterotrophs

V druhom prípade je zdrojom uhlíka a energie obvykle ten istý prvok, napríklad glukóza.

aplikácia

Znalosť bakteriálneho metabolizmu významne prispela k oblasti klinickej mikrobiológie. Dizajn optimálnych kultivačných médií určených na rast určitého patogénu je založený na jeho metabolizme.

Okrem toho existujú desiatky biochemických testov, ktoré vedú k identifikácii neznámeho bakteriálneho organizmu. Tieto protokoly umožňujú vytvorenie veľmi spoľahlivého taxonomického usporiadania.

Napríklad katabolický profil bakteriálnej kultúry môže byť rozpoznaný použitím Hugh-Leifsonovho oxidačného / fermentačného testu.

Táto metodika zahŕňa rast v polotuhom médiu s glukózou a indikátorom pH. Oxidačné baktérie teda degradujú glukózu, čo je reakcia, ktorá sa pozoruje vďaka zmene farby indikátora.

Podobne je možné určiť, ktoré dráhy baktérie sú predmetom záujmu testovaním ich rastu na rôznych substrátoch. Niektoré z týchto testov sú: hodnotenie fermentačnej dráhy glukózy, detekcia kataláz, reakcia cytochróm oxidáz.

Referencie

1. Negroni, M. (2009). Stomatologická mikrobiológia. Panamerican Medical Ed.
2. Prats, G. (2006). Klinická mikrobiológia. Panamerican Medical Ed.
3. Rodríguez, J. Á. G., Picazo, JJ, a de la Garza, JJP (1999). Kompendium lekárskej mikrobiológie. Elsevier Španielsko.
4. Sadava, D., a Purves, WH (2009). Život: Biológia. Panamerican Medical Ed.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, a Case, CL (2007). Úvod do mikrobiológie. Panamerican Medical Ed.