Mikrobiologie

U bakterií je známo velké množství různých metabolických procesů, pravděpodobně mnohem víc než u eukaryotických organismů.Tradičně byl typ metabolismu jedním ze základních znaků pro taxonomii bakterií, ale dnes se ví, že taxonomie založená na těchto znacích často neodpovídá skutečnému fylogenetickému vývoji.^[61] Metabolická aktivita je samozřejmě podmíněná obsahem biogenních prvků v substrátu (uhlík, dusík, síra, fosfor) a vhodného zdroje energie k biosyntetickým procesům. Auxotrofní druhy, tedy bakterie, které si neumí určitou sloučeninu syntetizovat, vyžadují též některé růstové faktory (vitamíny, aminokyseliny, purinové a pyrimidinové báze). Bakteriální metabolismus můžeme rozdělit podle tří kritérií: druh užívané energie, zdroj uhlíku a donor elektronů^. Dle druhu užívané energie se rozlišují bakterie fototrofní a chemotrofní, podle zdroje uhlíku na autotrofní a heterotrofní a dle donorů elektronů na litotrofní a organotrofní. Tyto termíny jsou vzájemně kombinovatelné, proto například cyanobakterie jsou fotoautotrofní.

K fototrofním bakteriím patří především již zmíněné cyanobakterie (sinice), dále zelené sirné bakterie, zelené nesirné bakterie, heliobacterie, purpurové bakterie a v r. 2007 popsané chloracidobakterie. Většina se označuje za fotoautotrofy, protože zpravidla získávají uhlík z anorganických zdrojů (oxid uhličitý). U těchto bakterií probíhá fotosyntéza, proces, který pohání energie z slunečního světla a jeho výsledkem je fixace uhlíku v organických sloučeninách za pomoci Calvinova cyklu. Donorem elektronů pro redukci NADP⁺ je buď voda (tzv. oxygenní fotosyntéza, uvolní se kyslík), nebo jiné látky (vodík, síra, thiosulfát, sirovodík), při nichž se kyslík neuvolňuje. Sinice využívají při fotosyntéze barviva chlorofylu a dalších pigmentů. Mimo fotoautotrofy existuje i několik fotoheterotrofů, které sice také fotosyntetizují, ale jako zdroje uhlíku užívají organických sloučenin (acetát, pyruvát).

Chemotrofní bakterie, tedy bakterie využívající energie organických sloučeni, mohou být rovněž dvojího typu. Takzvané chemoautotrofní totiž získávají uhlík z oxidu uhličitého a chemoheterotrofní z organických sloučenin. K chemoheterotrofním bakteriím řadíme například rozkladače v půdě (v podstatě saprofyty) nebo bakterie podílející se na kvasných procesech. Známe však rovněž mnoho chemoautotrofních skupin, například bakterie vodíkové, sirné, bakterie oxidující železo či síru, nitrifikační a další.

Bakterie díky svým unikátním metabolickým pochodům hrají významnou roli v koloběhu látek, a to zejména v koloběhu uhlíku, dusíku a síry. Tím, že se podílejí na rozkladu organických látek, vrací do atmosféry oxid uhličitý. Některé bakterie dokáží z atmosféry fixovat vzdušný dusík, jako například Rhizobium, či sinice Anabaena a Nostoc. Některé z těchto bakterií jsou rovněž obsaženy v hlízkách bobovitých rostlin. Významné jsou i bakterie, zapojené v přeměně dusíkatých látek na dusitany a dusičnany, případně zpět na vzdušný dusík.