細菌の代謝は、これらの生物の生活に必要な一連の化学反応が含まれます。代謝は、分解または異化反応、および合成または同化反応に分けられます。
これらの生物は、生化学的経路の点で見事な柔軟性を示し、さまざまな炭素源とエネルギー源を使用することができます。代謝の種類は、各微生物の生態学的役割を決定します。
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真核生物の系統と同様に、細菌は主に水（約80％）で構成され、残りは乾燥重量で、タンパク質、核酸、多糖類、脂質、ペプチドグリカンおよびその他の構造で構成されます。細菌の代謝は、異化作用のエネルギーを使用して、これらの化合物の合成を達成するように機能します。
細菌の代謝は、他のより複雑な生物群に存在する化学反応と大差ありません。たとえば、グルコース分解や解糖経路など、ほとんどすべての生物には共通の代謝経路があります。
細菌が成長するために必要な栄養状態の正確な知識は、培地を作成するために不可欠です。
代謝の種類とその特徴
細菌の代謝は非常に多様です。これらの単細胞生物にはさまざまな代謝「ライフスタイル」があり、酸素のある場所またはない場所で生活することができ、炭素源と使用するエネルギーとの間でも異なります。
この生化学的可塑性により、一連のさまざまな生息地に植民地化し、生息する生態系でさまざまな役割を果たすことができます。代謝の2つの分類について説明します。1つ目は酸素利用に関連し、2つ目は4つの栄養カテゴリに関連しています。
酸素の使用：嫌気性または好気性
代謝は好気性または嫌気性に分類できます。完全に嫌気性（または偏性嫌気性菌）である原核生物の場合、酸素は毒に似ています。したがって、彼らは完全にそれのない環境で生活する必要があります。
好気性嫌気性菌の範疇では、細菌は酸素環境に耐えることができますが、細胞呼吸はできません-酸素は最終的な電子受容体ではありません。
特定の種は酸素を使用する場合と使用しない場合があり、2つの代謝を交互に変化させることができるため、「通性」です。一般に、決定は環境条件に関連しています。
もう1つの極端な例として、偏性好気性生物のグループがあります。名前が示すように、これらの生物は細胞呼吸に不可欠であるため、酸素がない場合は発生できません。
栄養素：必須成分と微量元素
代謝反応では、細菌は環境から栄養素を取り、それらの発達と維持に必要なエネルギーを抽出します。栄養素は、エネルギーの供給を通じてその生存を保証するために組み込まれなければならない物質です。
吸収された栄養素からのエネルギーは、原核細胞の基本的なコンポーネントの合成に使用されます。
栄養素は、炭素源、窒素分子、およびリンを含む必須または基本に分類できます。他の栄養素には、カルシウム、カリウム、マグネシウムなどのさまざまなイオンが含まれます。
微量元素は、微量または微量でのみ必要です。その中には、鉄、銅、コバルトなどがあります。
特定の細菌は特定のアミノ酸または特定のビタミンを合成することができません。これらの要素は成長因子と呼ばれます。論理的には、成長因子は大きく変動し、生物の種類に大きく依存します。
栄養カテゴリー
細菌は、使用する炭素源とエネルギー源を考慮して、栄養カテゴリに分類できます。
炭素は有機または無機源から採取できます。他のグループは従属栄養生物または有機栄養生物と呼ばれるが、独立栄養生物またはリソトロフという用語が使用されている。
独立栄養生物は二酸化炭素を炭素源として使用でき、従属栄養生物は代謝に有機炭素を必要とします。
一方、エネルギー摂取量に関連する2つ目の分類があります。生物が太陽からのエネルギーを利用できる場合、光合成生物のカテゴリーに分類します。対照的に、エネルギーが化学反応から抽出される場合、それらは化学栄養生物です。
これら2つの分類を組み合わせると、細菌の4つの主要な栄養カテゴリ（他の生物にも当てはまります）が得られます。以下では、細菌の代謝能力のそれぞれについて説明します。
光独立栄養生物
これらの生物は光合成を行います。光はエネルギーの源であり、二酸化炭素は炭素の源です。
植物と同様に、この細菌グループには色素クロロフィルaがあり、電子の流れによって酸素を生成することができます。また、光合成過程で酸素を放出しないバクテリオクロロフィル色素もあります。
光従属栄養生物
彼らは太陽光をエネルギー源として使うことができますが、二酸化炭素にはなりません。代わりに、アルコール、脂肪酸、有機酸、炭水化物を使用しています。最も顕著な例は、緑の非硫黄細菌と紫の非硫黄細菌です。
化学独立栄養生物
化学独立栄養菌とも呼ばれます。彼らは、二酸化炭素を固定する無機物質の酸化を通じてエネルギーを得ています。それらは深海のハイドロターミナル人工呼吸器で一般的です。
化学従属栄養菌
後者の場合、炭素とエネルギーの供給源は通常同じ要素、例えばグルコースです。
用途
細菌代謝の知識は、臨床微生物学の分野に多大な貢献をしています。関心のあるいくつかの病原体の増殖のために設計された最適な培地の設計は、その代謝に基づいています。
さらに、いくつかの未知の細菌生物の同定につながる数十の生化学的試験があります。これらのプロトコルにより、非常に信頼性の高い分類フレーミングを確立できます。
たとえば、細菌培養の異化プロファイルは、ヒュー-レイフソン酸化/発酵試験を適用することで認識できます。
この方法論には、グルコースとpH指示薬を含む半固体培地での増殖が含まれます。したがって、酸化細菌はグルコースを分解します。これは、インジケーターの色の変化のおかげで観察される反応です。
同様に、対象となる細菌が異なる基質上での増殖をテストすることにより、目的の細菌が使用する経路を確立することが可能です。これらのテストの一部は、とりわけ、グルコースの発酵経路の評価、カタラーゼの検出、チトクロームオキシダーゼの反応などです。
参考文献
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