Door A.P. Mentzer Bijgewerkt op 30 augustus 2022

AlexRaths/iStock/GettyImages

Hoewel bacteriën vaak in verband worden gebracht met ziekten, zijn ze onmisbaar voor ecosystemen. Door organische en anorganische moleculen te consumeren en te transformeren, maken ze voedingsstoffen vrij uit dode materie, verteren ze voedsel in de ingewanden van dieren, zetten ze stikstof uit de lucht om in ammoniak, voorzien ze planten van essentiële elementen en voorzien ze zelfs de lucht van zuurstof. Twee sleutelfactoren bepalen de voeding van bacteriën:of ze hun eigen voedsel kunnen synthetiseren (autotrofie) of afhankelijk zijn van externe organische moleculen (heterotrofie), en de energiebron die hun metabolische reacties aandrijft.

Autotrofe versus heterotrofe voeding

Autotrofen bouwen hun eigen organische verbindingen op uit koolstofdioxide, terwijl heterotrofen voorgevormd organisch materiaal zoals glucose moeten opnemen. Beide strategieën zijn afhankelijk van licht of chemische energie om de noodzakelijke biochemische routes aan te sturen.

Fototrofe bacteriën

Fototrofen maken gebruik van zonlicht. Fotoheterotrofen gebruiken licht voor energie, maar hebben nog steeds organische moleculen nodig als koolstofbron. Fotoautotrofen zetten, net als cyanobacteriën, zonlicht en CO₂ via fotosynthese om in koolhydraten en spelen een cruciale rol bij de zuurstofproductie en primaire productie in aquatische omgevingen.

Chemotrofe bacteriën

Chemotrofen verkrijgen energie uit redoxreacties waarbij anorganische verbindingen betrokken zijn. Chemoheterotrofen verbruiken organische of anorganische substraten voor zowel energie als koolstof, terwijl chemoautotrofen koolhydraten genereren uit CO₂ met behulp van chemische energie – een proces dat bekend staat als chemosynthese. Dit pad ondersteunt het leven in habitats waar zonlicht afwezig is, zoals diepzeeopeningen.

Bacteriële celstructuur en opname van voedingsstoffen

Bacteriële cellen worden begrensd door een celenvelop die bestaat uit een binnenste cytoplasmatisch membraan en een stijve buitenste celwand die vorm verleent. In tegenstelling tot eukaryoten missen ze membraangebonden organellen en kernen, waardoor endocytose en fagocytose worden uitgesloten. De verwerving van voedingsstoffen wordt gemedieerd door passieve diffusie, gefaciliteerde diffusie door membraaneiwitten en actief transport dat ATP verbruikt om moleculen tegen concentratiegradiënten in te bewegen. Veel bacteriën scheiden enzymen buiten de cel af om complexe substraten vooraf af te breken, waardoor een efficiënte opname van de resulterende kleine moleculen mogelijk wordt.