תוֹכֶן
למרות המוניטין שלהם כפתוגנים הגורמים למחלות, חיידקים רבים ממלאים תפקיד חיוני במערכות אקולוגיות פשוט על ידי ניזון וחילוף חומרים של מולקולות אורגניות ואי-אורגניות בסביבתם. התרומות שלהם כוללות שחרור חומרים מזינים המאוחסנים בחומר אורגני במהלך הפירוק, פירוק מזון במעיים של בעלי חיים במהלך העיכול, קיבוע חנקן באדמה על ידי המרת N2 גז לאמוניה, מה שמנגיש חומרים מזינים לשורשים צמחיים באדמה ומשחרר חמצן לאטמוספרה. שני גורמים קובעים את הדרך בה חיידקים משיגים חומרים מזינים: היכולת לייצר מזון משלהם או להסתמך על צריכת מולקולות אורגניות מעוצבות מראש, ושנית, סוג האנרגיה שהם דורשים להתרחשויות כימיות אלה.
הטרוטרופים ואוטוטרופים
שני אמצעים כלליים מאפשרים להשיג מזון לכל האורגניזמים, כולל חיידקים: הטרוטרופי ואוטוטרופי. ההטרוטרופים חייבים לצרוך חומר אורגני, כמו גלוקוזה, מחוץ לתא כדי להשיג אנרגיה. זה מתרחש על ידי צריכה ישירה של פחמן בצורה של מולקולות פחמימות. אוטוטרופים משיגים חומרים מזינים על ידי ייצור חומרים אורגניים משלהם כאשר הם נוטלים פחמן דו חמצני וממירים אותו לפחמימות.
מקור אנרגיה אור
חיידקים דורשים מקור אנרגיה חיצוני בצורה של אנרגיית אור או אנרגיה כימית כדי לתדלק את חילוף החומרים שלהם, שהוא גורם נוסף שקובע את שיטת האכלה שלהם. פוטוטרופים הם חיידקים המשתמשים באנרגיית אור. גם פוטו-אוטוטרופים וגם פוטו-פוטרופיים דורשים אור שמש. Photoheterotrophs משתמשים באור שמש בכדי לספק אנרגיה ולצרוך תרכובות אורגניות מסביבתם למקור הפחמן שלהם. פוטו-אוטוטרופים, כמו ציאנובקטריה, מנצלים אנרגיית אור בצורה של אור שמש ופחמן דו-חמצני מסביבתם ומשתמשים בשניהם כדי לייצר פחמימות בתהליך הפוטוסינתזה.
מקור אנרגיה כימית
במקום אור שמש, ישנם חיידקים המסתמכים על תגובות עם תרכובות כימיות אנאורגניות עבור מקור האנרגיה שלהם. חיידקים המונעים על ידי אנרגיה כימית מכונים כימוטרופים. כימותרוטרופים משתמשים בתרכובות אורגניות או אורגניות כמקור אנרגיה. בדומה לפוטווטרוטרופים, עליהם גם לצרוך פחמימות בצורה של תרכובות אורגניות. כימואוטוטרופים משתמשים באנרגיה כימית כדי לייצר פחמימות מפחמן דו חמצני בתהליך המכונה כימוסינתזה.
מבנה תאים של חיידקים
תאים חיידקיים קשורים במעטפת תא המורכבת מממברנה ציטופלסמית פנימית ודופן תא חיצונית. דופן התא נוקשה וכמו קיר התא בתאי הצמח נותן לחיידקים את צורתם. בשונה מתאי צמח, בעלי חיים, פרוטסט או פטריות, לחיידקים אין אברונים הקשורים לקרום או גרעין. היעדר האברונים מונע מחיידקים לעטוף חלקיקים באמצעות אנדוציטוזיס או פגוציטוזיס, טכניקות בהן משתמשים התאים האוקריוטיים כדי לעטוף חומרים חיצוניים ולהכניסם לתא.
ספיגת תזונה
חיידקים מסתמכים על דיפוזיה כדי להעביר מולקולות לתא דרך הממברנה הציטופלסמית. חיידקים מפרישים גם אנזימים לפיזור מולקולות מחוץ לתא בכדי לאפשר להם לעבור דרך הממברנה באמצעות דיפוזיה, תהליך בו מולקולות עוברות מאזור בריכוז גבוה יותר לאזור בעל ריכוז נמוך יותר. לפעמים דיפוזיה פשוטה זקוקה לסיוע מחלבונים בכדי לאפשר למולקולות לעבור לתא, תהליך הנקרא דיפוזיה מקלה. שיטה אחרת - הובלה אקטיבית - דורשת אנרגיה להובלת מולקולות כדי להתגבר על מדרגת הריכוז ולאפשר לחלקיקים לעבור דרך הממברנה.