Бактерии, как и все живые клетки, нуждаются в энергии и питательных веществах для построения белков и структурных мембран, а также управления биохимическими процессами. Бактериям необходимы источники углерода, азота, фосфора, железа и большого количества других молекул. Углерод, азот и вода используются в самых больших количествах. Питательные потребности бактерий могут быть сгруппированы в зависимости от источника углерода и энергии. Одни виды бактерий должны потреблять предварительно сформированные органические молекулы для получения энергии, в то время как другие бактерии могут генерировать свою собственную энергию из неорганических источников.
Автотрофы и гетеротрофы
У бактерий, как и других живых организмов есть два основных способа питания. Одни бактерии получают энергию, потребляя органические молекулы. Эти организмы являются гетеротрофами, как животные и грибы, питающиеся другими организмами. Есть также бактерии, которые производят пищу самостоятельно. Они преобразовывают световую энергию (фототрофы) или химические неорганические вещества (хемотрофы) в полезную энергию, необходимую для их существования. Эти бактерии являются автотрофами, как растения и водоросли.
Бактерии, питающиеся неорганическими соединениями
Некоторые автотрофные бактерии, называемые хемотрофами, синтезируют пищу из неорганических соединений посредством хемосинтеза. Двуокись углерода обычно является единственным источником клеточного углерода для хемосинтезирующих бактерий. Эти автотрофные микроорганизмы используют сероводород, аммиак или газообразный водород для восстановления углерода до необходимых углеводов. Нитрифицирующие бактерии, которые окисляют аммиак с образованием нитритов и нитратов, являются примером бактерий, использующих автотрофный способ питания, или, более конкретно, химиоавтотрофное питание.
Бактерии, потребляющие органические соединения
Гетеротрофным бактериям требуются органические источники углерода, такие как углеводы, жиры и аминокислоты. Примером могут служить сапрофитные бактерии. Они получают свое питание из отмершего органического вещества. Используя ферменты, эти бактерии расщепляют сложные соединения и используют питательные вещества для высвобождения энергии. Сапрофитные бактерии являются разложителями (редуцентами) и играют важную роль в экосистеме, выделяя более простые продукты, которые могут использовать растения и животные.
Бактерии, которые используют свет в качестве пищи
Фототрофные бактерии — автотрофы, поглощающие световую энергию, а затем используют ее в фотосинтезе для создания клеточной энергии. Есть два типа бактерий-фототрофов. Те, которые не производят кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза, называются анаэробными бактериями, а те, которые производят кислород, называются аэробными. Цианобактерии — это пример бактерий, осуществляющих фотоавтотрофное питание. Фототрофами могут быть как автотрофы, так и гетеротрофы. Гетеротрофные фототрофы потребляют органический углерод в дополнение к производству органических молекул посредством фотосинтеза.
Бактерии, питающиеся химическими веществами
Эти бактерии получают химическую энергию из окружающей среды и превращают ее в аденозинтрифосфат (АТФ) для использования в клетках. Эти бактерии также считаются хемотрофами и получают энергию в результате окислительно-восстановительных реакций неорганических соединений, таких как аммиак, сероводород и железо. Например, серные бактерии — хемоавтотрофы, которые производят энергию, окисляя сероводород до серы и воды. Этот процесс является формой хемосинтеза.
