BAKTERIÁLNÍ METABOLISMUS: TYPY A JEJICH VLASTNOSTI - BIOLOGIE - 2025

Bakteriální metabolismus zahrnuje řadu chemických reakcí nutných pro život těchto organismů. Metabolismus je rozdělen na degradační nebo katabolické reakce a syntézu nebo anabolické reakce.

Tyto organismy vykazují obdivuhodnou flexibilitu, pokud jde o jejich biochemické dráhy, protože jsou schopny využívat různé zdroje uhlíku a energie. Typ metabolismu určuje ekologickou roli každého mikroorganismu.

Zdroj: pixabay.com

Stejně jako eukaryotické linie se bakterie skládají hlavně z vody (asi 80%) a zbytek v suché hmotnosti tvoří proteiny, nukleové kyseliny, polysacharidy, lipidy, peptidoglykan a další struktury. Bakteriální metabolismus usiluje o dosažení syntézy těchto sloučenin pomocí energie z katabolismu.

Bakteriální metabolismus se příliš neliší od chemických reakcí přítomných v jiných složitějších skupinách organismů. Například existují běžné metabolické cesty téměř ve všech živých věcech, jako je rozpad glukózy nebo glykolýza.

Přesná znalost nutričních podmínek, které bakterie potřebují k růstu, je nezbytná pro vytvoření kultivačního média.

Druhy metabolismu a jejich vlastnosti

Metabolismus bakterií je mimořádně rozmanitý. Tyto jednobuněčné organismy mají řadu metabolických „životních stylů“, které jim umožňují žít v oblastech s kyslíkem nebo bez kyslíku a také se liší mezi zdrojem uhlíku a energií, kterou používají.

Tato biochemická plasticita jim umožnila kolonizovat řadu různých stanovišť a hrát různé role v ekosystémech, které obývají. Popíšeme dvě klasifikace metabolismu, první souvisí s využitím kyslíku a druhá se čtyřmi výživovými kategoriemi.

Použití kyslíku: anaerobní nebo aerobní

Metabolismus lze klasifikovat jako aerobní nebo anaerobní. Pro prokaryoty, které jsou plně anaerobní (nebo závazné anaeroby), je kyslík analogický jedu. Proto musí žít v prostředích zcela bez toho.

V kategorii aerotolerantních anaerobů jsou bakterie schopny tolerovat kyslíkové prostředí, ale nejsou schopné buněčného dýchání - kyslík není konečným elektronovým akceptorem.

Některé druhy mohou nebo nemusí používat kyslík a jsou „fakultativní“, protože jsou schopné střídat dva metabolismy. Obecně se rozhodnutí týká podmínek prostředí.

Na druhé straně máme skupinu povinných aerobů. Jak název napovídá, tyto organismy se nemohou vyvíjet v nepřítomnosti kyslíku, protože je to nezbytné pro buněčné dýchání.

Živiny: základy a stopové prvky

Při metabolických reakcích odebírají bakterie ze svého prostředí živiny, aby získaly energii nezbytnou pro jejich vývoj a údržbu. Živina je látka, která musí být začleněna, aby zajistila její přežití prostřednictvím dodávky energie.

Energie z absorbovaných živin se používá k syntéze základních složek prokaryotické buňky.

Živiny lze klasifikovat jako základní nebo základní látky, které zahrnují zdroje uhlíku, molekuly dusíku a fosfor. Mezi další živiny patří různé ionty, jako je vápník, draslík a hořčík.

Stopové prvky jsou vyžadovány pouze ve stopových nebo trasovacích částkách. Mezi nimi je mimo jiné železo, měď, kobalt.

Některé bakterie nejsou schopné syntetizovat konkrétní aminokyselinu nebo určitý vitamin. Tyto prvky se nazývají růstové faktory. Logicky jsou růstové faktory velmi proměnlivé a do značné míry závisí na typu organismu.

Nutriční kategorie

Bakterie lze rozdělit do kategorií výživy s ohledem na zdroj uhlíku, který používají a odkud získávají energii.

Uhlík lze odebírat z organických nebo anorganických zdrojů. Používají se termíny autotrofy nebo lithotrofy, zatímco druhá skupina se nazývá heterotrofy nebo organotrofy.

Autotrofy mohou používat oxid uhličitý jako zdroj uhlíku a heterotrofy vyžadují organický uhlík pro metabolismus.

Na druhé straně existuje druhá klasifikace týkající se příjmu energie. Pokud je organismus schopen využívat energii ze slunce, klasifikujeme ji do kategorie fototrofů. Naopak, pokud je energie extrahována z chemických reakcí, jedná se o chemotrofní organismy.

Pokud zkombinujeme tyto dvě klasifikace, získáme čtyři hlavní nutriční kategorie bakterií (platí také pro jiné organismy): fotoautotrofy, fotoheterotrofy, chemoautotrofy a chemoheterotrofy. Níže popíšeme každou bakteriální metabolickou kapacitu:

Fotoautotrofy

Tyto organismy provádějí fotosyntézu, kde světlo je zdrojem energie a oxid uhličitý je zdrojem uhlíku.

Stejně jako rostliny má tato bakteriální skupina pigment chlorofyl a, který jí umožňuje vytvářet kyslík proudem elektronů. Existuje také pigmentová bakteriochlorofyl, který neuvolňuje kyslík ve fotosyntetickém procesu.

Fotoheterotrofy

Jako zdroj energie mohou použít sluneční světlo, ale neobracejí se na oxid uhličitý. Místo toho používají alkoholy, mastné kyseliny, organické kyseliny a uhlohydráty. Nejvýznamnějšími příklady jsou zelené bezsírové a fialové bezsírové bakterie.

Chemoautotrofy

Nazývá se také chemoautotrofy. Svou energii získávají oxidací anorganických látek, kterými fixují oxid uhličitý. Oni jsou obyčejní v hydroterminal respirátory v hlubokém oceánu.

Chemoheterotrofy

V druhém případě je zdroj uhlíku a energie obvykle stejný prvek, například glukóza.

Aplikace

Znalost bakteriálního metabolismu významně přispěla do oblasti klinické mikrobiologie. Návrh optimálního kultivačního média navrženého pro růst určitého patogenu je založen na jeho metabolismu.

Kromě toho existují desítky biochemických testů, které vedou k identifikaci neznámého bakteriálního organismu. Tyto protokoly umožňují vytvoření velmi spolehlivého taxonomického rámce.

Například katabolický profil bakteriální kultury může být rozpoznán použitím Hugh-Leifsonova oxidačního / fermentačního testu.

Tato metodika zahrnuje růst v polotuhém médiu s glukózou a indikátorem pH. Oxidační bakterie tedy degradují glukózu, což je reakce, která je pozorována díky změně barvy indikátoru.

Podobně je možné určit, které cesty bakterie používají, a to testováním jejich růstu na různých substrátech. Některé z těchto testů jsou: hodnocení fermentační dráhy glukózy, detekce kataláz, reakce cytochrom oxidáz.

Reference

1. Negroni, M. (2009). Stomatologická mikrobiologie. Panamerican Medical Ed.
2. Prats, G. (2006). Klinická mikrobiologie. Panamerican Medical Ed.
3. Rodríguez, J. Á. G., Picazo, JJ, & de la Garza, JJP (1999). Přehled lékařské mikrobiologie. Elsevier Španělsko.
4. Sadava, D., a Purves, WH (2009). Life: The Science of Biology. Panamerican Medical Ed.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, a Case, CL (2007). Úvod do mikrobiologie. Panamerican Medical Ed.