Inhoud
Homeostase verwijst naar zelfregulerende processen die levende organismen gebruiken om hun interne stabiliteit te handhaven, waardoor hun overleving wordt gegarandeerd. Bacteriën kunnen ook zelfregulerend zijn en zich aanpassen aan de steeds veranderende omgevingscondities die hen omringen. De belangrijkste homeostatische processen die de overleving van bacteriën garanderen, zijn ijzer- en metaalhomeostase, pH-homeostase en membraanlipide-homeostase.
Iron Homeostasis
IJzer is van vitaal belang voor de meeste bacteriën, maar in grote hoeveelheden kan het giftig zijn. Bacteriën kunnen ijzeren homeostase bereiken, zelfs in omgevingen met lage hoeveelheden van dit element. In deze situatie gebruiken sommige bacteriën gespecialiseerde eiwitten, die de absorptie van ijzer maximaliseren. Pathogene bacteriën die in het menselijk bloed leven, kunnen hun ijzerhomeostase handhaven door de gastheren hemoglobine of andere ijzercomplexen te gebruiken. Bacteriën hebben ook eiwitten, zoals ferritine, die ze gebruikten om ijzer op te slaan als een intracellulaire reserve.In omgevingen met giftige niveaus van ijzer gebruiken bacteriën hun ijzerontgiftingseiwitten (Dps), die hun chromosoom tegen schade beschermen.
Metalen homeostase
Naast ijzer kunnen bacteriën de externe niveaus van andere elementen, zoals lood, cadmium en kwik, waarnemen. Metaalsensoren zijn complexe eiwitten die in sommige bacteriën voorkomen en die de interne niveaus van zowel giftige zware metalen als nuttige metaalionen kunnen detecteren en reguleren. De menselijke ziekteverwekker Mycobacterium tuberculosis en de in de bodem levende Streptomyces coelicolor hebben meer dan tien metalen sensoren.
PH Homeostase
De zuurgraad van een stof wordt gemeten aan de hand van de pH. Hoewel de meeste bacteriesoorten externe pH-waarden vereisen in de buurt van neutraal of 7, kunnen bacteriën die extremofielen worden genoemd, leven in omgevingen met pH-waarden onder 3, of zuur, of boven 11, of alkali. Bacteriën hebben mechanismen om externe veranderingen in pH waar te nemen. Door de complexe pH-homeostase van de meeste bacteriën kunnen ze externe pH-waarden verdragen die verschillen van hun interne zuurgraad.
Membraan Lipide Homeostase
Het membraan van bacteriën bevat verschillende soorten eiwitten en lipiden. Bacteriën kunnen de lipidesamenstelling van hun membranen aanpassen, waardoor hun permeabiliteit wordt gewijzigd. Het vermogen van bacteriën om de lipideconstitutie van hun membranen te beheersen, wordt membraanlipide homeostase genoemd en stelt hen in staat in een groot aantal omgevingen te overleven.