Hvordan bakterier skaber en sparegris til de magre tider

I festtider anvender mange mikroorganismer forskellige strategier til at afsætte deres overskydende mad til magre tider. En bemærkelsesværdig strategi er dannelsen af ​​interne energireservoirer, såsom polyhydroxyalkanoater (PHA'er). PHA'er er kæder af kulstofatomer, der er syntetiseret fra forskellige organiske forbindelser, herunder sukkerarter og fedtsyrer.

1. Energioverskud:Når bakterier befinder sig i et miljø rigt på næringsstoffer, indtager de ofte mere, end de umiddelbart har brug for. Denne overskydende energi bruges derefter til at syntetisere PHA'er.

2. PHA-syntaseenzymer:Bakterier besidder specialiserede enzymer kaldet PHA-syntaser, som er ansvarlige for at syntetisere PHA-polymerer. Disse enzymer polymeriserer forskellige kortkædede acyl-CoA-molekyler for at skabe lange kæder af PHA'er.

3. Kulstofkilde:Kulstofatomerne, der bruges til at bygge PHA-kæder, stammer fra nedbrydningen af ​​kulhydrater, fedtsyrer og andre organiske forbindelser, der er til stede i miljøet.

4. Opbevaringsgranulat:PHA'er opbevares som granulat i bakteriers cytoplasma. Disse granuler kan optage op til 90 % af cellens volumen og fungerer som energireserver.

5. Magre tider:Når mad bliver knap, nedbryder bakterierne PHA-granulatet for at opnå kulstof og energi. De lagrede PHA-molekyler nedbrydes til mindre enheder (monomerer) af specifikke PHA-depolymeraser og omdannes til acetyl-CoA, et centralt metabolisk mellemprodukt, der kan bruges som energikilde.

6. Tilpasning og overlevelse:Evnen til at akkumulere PHA'er i tider med overflod tillader bakterier at overleve gennem perioder med mangel på næringsstoffer. Denne fysiologiske tilpasning er særlig afgørende, når bakterier står over for svingende miljøforhold eller uforudsigelig adgang til næringsstoffer. Ved at danne en reserve af PHA'er kan bakterier opretholde cellulære processer og opretholde sig selv, indtil mere gunstige forhold vender tilbage.

7. Industrielle applikationer:Produktionen af ​​PHA'er har vundet betydelig interesse i forskellige industrier. På grund af deres biologiske nedbrydelighed og alsidighed bruges PHA'er til blandt andet produktion af bioplast, belægninger og film.

Overordnet set er oprettelsen af ​​PHA-reserver en smart tilpasning, der anvendes af bakterier til at styre udsving i næringsstoftilgængeligheden. Ved at lagre overskydende energi i disse kulstofrige granula sikrer bakterier deres overlevelse og potentielle vækst, når forholdene bliver mindre gunstige.