Nutritia si metabolismul bacteriilor

Nutritia si metabolismul bacteriilor

Nutritia reprezinta totalitatea proceselor prin care bacteriile isi procura substantele energetice si plastice necesare. Aceasta corespunde de altfel, cu notiunea de anabolism, dar nu cu cea de metabolism care cuprinde si pe cea de catabolism. Prezentarea separata a acestor procese nu este posibila, deoarece in realitate acestea au unele puncte comune, din care (prin mecanismele de autoreglare ale bacteriilor) procesele pot fi orientate fie spre catabolism, fie spre anabolism. Prin aceste procese de interactiune rezulta un echilibru dinamic, care mentine celula bacteriana ca un tot unitar, cu proprietatea de a-si pastra identitatea, datorita descompunerii substantelor proprii sau straine (cu eliberare de energie) in vederea asimilarii (cu consum de energie) a unor substante proprii. Bacteriile fiind vietuitoare cu un ritm de crestere si multiplicare foarte intense vor avea si un metabolism activ, cu un consum ridicat de energie pe care bacteriile si-o procura prin intermediul reactiilor chimice exoergice, motiv pentru care sunt denumite organisme chemotrofe. Bacteriile pot fi , din punct de vedere al nutritiei chemolitotrofe (autotrofe) si chemoorganotrofe (heterotrofe). Deci bacteriile se impart, dupa substantele nutritive folosite in scopul asigurarii surselor de carbon si azot in autotrofe si heterotrofe. Bacteriile autotrofe folosesc ca sursa de C si N componente in exclusivitate anorganice, asemanandu-se in acest sens cu plantele verzi. Sunt bacterii lipsite de patogenitate pentru animale si om. Ca sursa de carbon utilizeaza CO, CO₂ si carbonati, iar sursa de N folosesc NH₃, nitriti si nitrati. Astfel, bacteriile din genul Nitrosomas oxideaza NH₃ in nitriti, iar cele din genul Nitrobacter oxideaza nitritii si nitratii. Aceste specii bacteriene au o contributie majora la imbogatirea solului in compusi azotati. Cu ajutorul energiei obtinute din aceste reactii se reduce CO₂ (unica sursa de C) transformandu-se in formaldehida sau acetilaldehida, care impreuna cu NH₃ stau la baza sintetizarii aminoacizilor. Bacteriile heterotrofe utilizeaza in vederea satisfacerii necesitatilor de carbon, o multime de compusi organici ai acestuia, iar pentru acoperirea necesitatilor de N folosesc de asemenea o serie de compusi organici si chiar anorganici. Un numar restrans de bacterii heterotrofe ca sursa de C pot folosi CO₂, iar ca sursa de N, unele heterotrofe pot folosi azotul atmosferic elementar, altele utilizeaza NH₃, nitritii, sarurile de amoniu si compusii organici mai complecsi, cum ar fi aminoacizii, polipeptidele, proteinele etc. In raport cu particularitatile metabolice, intre heterotrofe se individualizeaza grupul bacteriilor prototrofe. Acestea isi asigura sursele de C prin metabolizarea carbohidratilor, iar sursele de N pe seama exclusiv a unor componente anorganice, in special prin metabolizarea N molecular atmosferic. Dintre prototrofe, un rol foarte important in natura il au bacteriile din genul Azobacter, care traiesc libere in sol si ape, precum si cele din genul Rhisobium, care traiesc in sol, in simbioza cu plantele leguminoase, fiind localizate preponderent in nodozitatile formate la nivelul radacinilor. Din randul heterotrofelor mai fac parte si bacteriile auxotrofe. Multiplicarea acestora este dependenta de prezenta in mediu a unuia sau mai multor acizi aminati, pe care bacteriile respective nu-i pot sintetiza (monoauxotrofe, dependente de un anumit acid aminat; diauxotrofe, triauxotrofe, poliauxotrofe, dependente de doi, trei, respectiv mai multi acizi aminati). Spre exemplu, Salmonella typhi necesita prezenta in mediu a triptofanului, iar Leuconostoc mesenteroides prezenta a 17 aminoacizi in mediu. Cresterea si multiplicarea unor bacterii heterotrofe poate fi dependenta de prezenta in mediu a unor componente cu rol de factori de crestere, care actioneaza ca biocatalizatori: tiamina (vit. B₁), riboflavina (vit. B₂), piridoxina (vit. B₆), biotina (vit.H), nicotinamida (vit. PP), hemina (factorul X), fosfopiridin-nucleotida (factorul V). Peretele bacterian este o formatiune suficient de poroasa, care permite patrunderea fara dificultate a substantelor chimice cu o structura relativ simpla. Complexele macromoleculare vor trebui degradate enzimatic in prealabil, in componente moleculare constitutive. Patrunderea substantelor nutritive prin membrana citoplasmatica este un proces complex si foarte selectiv. Unele substante solubile in lipide sau cu molecule in lant pot traversa membrana citoplasmatica prin mecanisme nespecifice, strecurandu-se prin porii retelei lipoproteice. Alte substante, care in mediu se gasesc in concentratii mai mari decat in celula, pot patrunde prin procese de difuziune. Majoritatea metabolitilor patrund in celula prin procese de transport selectiv. Aceasta necesita fixarea prealabila a moleculelor respective pe anumite zone combinate ale membranei citoplasmatice. Transportul prin membrana este apoi mediat de permeaze, care asigura penetratia substantelor respective, chiar daca in celula acestea se gasesc in concentratie mai mare decat in mediu.