Mikrobni metabolizam

Mikrobni metabolizam je proces kojim mikrobi dobijaju energiju i nutrijente (e.g. ugljenik) koji su im neophodni da žive i da se reprodukuju. Mikrobi koriste mnoštvo različitih tipova metaboličkih strategija i vrste se obično mogu međusobno diferencirati na osnovu njihovih metaboličkih karakteristika. Specifična metabolička svojstva mikroba su glavni faktori u određivanju mikrobne ekološke niše, i često omogućavaju datom mikrobu da bude koristan u industrijskim procesima ili odgovoran za biogeohemijske cikluse.^[1]

Svi mikrobni metabolizmi se mogu grupisati koristeći tri principa:

1. Način na koji organizmi dobijaju ugljenik za sintetisanje ćelijske mase:

• autotrofni – ugljenik se dobija iz ugljen-dioksida (${\displaystyle {\ce {CO2}}}$)^[2]
• heterotrofni – ugljenik se dobija iz organskih jedinjenja^[3]
• miksotrofni – ugljenik se dobija iz organskih jedinjenja i putem fiksacije ugljen-dioksida^[4]

2. Način na koji organizmi dobijaju redukujuće ekvivalente koristeći bilo energiju konzervacije ili biosintetičke reakcije:

• litotrofni – redukujući ekvivalenti se dobijaju iz neorganskih jedinjenja
• organotrofni – redukujući ekvivalenti se dobijaju iz organskih jedinjenja

3. Način na koji organizmi dobijaju energiju za život i rast:

• hemotrofni – energija se dobija iz spoljašnjih hemijskih jedinjenja
• fototrofni – energija se dobija iz svetlosti

U praksi se ovi termini slobodno kombinuju. Tipični primeri su:

• hemolitoautotrofi dobijaju energiju putem oksidacije neorganskih jedinjenja i ugljenika iz fikacije ugljen-dioksida. Primeri: nutrifikacione bakterije, sumpor-oksidujuće bakterije, gvožđe-oksidujuće bakterije, nolgas bakterije
• fotolitoautotrofi dobijaju energiju iz svetla i ugljenika iz fiksacije ugljen-dioksida, koristeći redukujuće ekvivalente iz neorganskih jedinjenja. Primeri: modrozelene bakterije (voda (H
  2O) kao donor redukujućeg ekvivalenta), Chlorobiaceae, Chromatiaceae (vodonik sulfid (H
  2S) kao donor redukujućeg ekvivalenta), Chloroflexus (vodonik (H
  2) kao donor redukujućeg ekvivalenta)
• hemolitoheterotrofi dobijaju energiju iz oksidacije neorganskih jedinjenja, ali ne mogu da fiksiraju ugljen-dioksid (${\displaystyle {\ce {CO2}}}$). Primeri: neki pripadnici Thiobacilus, Beggiatoa, Nitrobacter spp., Wolinella (sa H
  2 kao donorom redukujućeg ekvivalenta), nolgas bakterije, sulfat-redukujuće bakterije
• hemoorganoheterotrofi dobijaju energiju, ugljenik i redukujuće ekvivalente za biosintetičke reakcije iz organskih jedinjenja. Primeri: većina bakterija, e. g. Escherichia coli, Bacillus spp., Actinobacteria
• fotoorganoheterotrofi dobijaju energiju iz svetlosti, a ugljenik i redukujuće ekvivalente za reakcije biosinteze iz organskih jedinjenja. Neke vrste su striktno heterotrofne, mnoge druge imaju i sposobnost fiksiranja ugljen-dioksida i miksotrofne su. Primeri: Rhodobacter, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum, Rhodomicrobium, Rhodocyclus, Heliobacterium, Chloroflexus (alternativno fotolitoautotrofima sa vodonikom)