Di A.P. Mentzer Aggiornato il 30 agosto 2022
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Anche se spesso associati alle malattie, i batteri sono indispensabili per gli ecosistemi. Consumando e trasformando molecole organiche e inorganiche, rilasciano nutrienti dalla materia morta, digeriscono il cibo nell'intestino degli animali, fissano l'azoto atmosferico in ammoniaca, forniscono alle piante elementi essenziali e persino ossigenano l'aria. Due fattori chiave governano la nutrizione dei batteri:se possono sintetizzare il proprio cibo (autotrofia) o dipendere da molecole organiche esterne (eterotrofia) e la fonte di energia che alimenta le loro reazioni metaboliche.
Gli autotrofi costruiscono i propri composti organici a partire dall'anidride carbonica, mentre gli eterotrofi devono ingerire materiale organico preformato come il glucosio. Entrambe le strategie si basano sulla luce o sull'energia chimica per guidare i percorsi biochimici necessari.
I fototrofi sfruttano la luce solare. I fotoeterotrofi usano la luce per produrre energia ma richiedono ancora molecole organiche come fonte di carbonio. I fotoautotrofi, come i cianobatteri, convertono la luce solare e la CO₂ in carboidrati attraverso la fotosintesi, svolgendo un ruolo fondamentale nella produzione di ossigeno e nella produzione primaria negli ambienti acquatici.
I chemiotrofi ottengono energia dalle reazioni redox che coinvolgono composti inorganici. I chemioeterotrofi consumano substrati organici o inorganici sia per produrre energia che per carbonio, mentre i chemioautotrofi generano carboidrati dalla CO₂ utilizzando energia chimica, un processo noto come chemiosintesi. Questo percorso sostiene la vita negli habitat in cui la luce solare è assente, come le sorgenti marine profonde.
Le cellule batteriche sono delimitate da un involucro cellulare comprendente una membrana citoplasmatica interna e una parete cellulare esterna rigida che conferisce forma. A differenza degli eucarioti, sono privi di organelli e nuclei legati alla membrana, che precludono l'endocitosi e la fagocitosi. L’acquisizione dei nutrienti è mediata dalla diffusione passiva, dalla diffusione facilitata attraverso le proteine di membrana e dal trasporto attivo che consuma ATP per spostare le molecole contro gradienti di concentrazione. Molti batteri secernono enzimi all'esterno della cellula per pre-decomporre substrati complessi, consentendo un assorbimento efficiente delle piccole molecole risultanti.
