أنماط الأيض Patterns of Metabolism

يجب أن تلبي الأحياء الدقيقة Microorganisms متطلبات غذائية nutritional requirements معينة للنمو. بالإضافة إلى الماء، الذي يمثل ضرورة مطلقة، فإنها تحتاج إلى مواد غذائية يمكن أن تخدم كمصادر للطاقة energy sources ومواد خام لتخليق مكونات الخلية. تشمل هذه بشكل عام البروتينات proteins للمركبات التركيبية structural compounds، الإنزيمات enzymes، والكربوهيدرات carbohydrates للطاقة energy، وسلسلة من الفيتامينات vitamins، المعادن minerals، والأملاح غير العضوية inorganic salts.

يوجد نمطين مختلفين لتلبية الاحتياجات الأيضية للكائن الحي. يسمى هذين النمطين ذاتية التغذية autotrophy ومتباينة التغذية heterotrophy. تستند بشكل رئيسي على مصدر الكربون carbon المستخدم لصنع مكونات الخلية.

1- ذاتيات التغذية Autotrophs

يشار إلى الكائنات الحية التي تصنع غذائها من مصادر كربونية بسيطة مثل CO₂ باسم ذاتيات التغذية autotrophs (auto = "ذاتي self"؛ troph = "تغذية nourish").

أ- ذاتيات التغذية الضوئية photoautotrophs

تلك التي تستخدم الضوء light كمصدر للطاقة energy source، مثل السيانوبكتيريا cyanobacteria، هي ذاتيات التغذية الضوئية photoautotrophs. أحياء دقيقة، بما في ذلك السيانوبكتيريا والطحالب algae، يمكن أن تنفذ عملية البناء الضوئي photosynthesis باستخدام الماء water وتنتج غاز الأكسجين oxygen gas (البناء الضوئي الأكسجيني oxygenic photosynthesis)، بينما تنفذ أنواع بكتيرية أخرى البناء الضوئي اللاأكسجيني anoxygenic photosynthesis، تستخدم كبريتيد الهيدروجين hydrogen sulfide (H₂S) بدلاً من الماء وتنتج حبيبات الكبريت sulfur granules (S) بدلاً من غاز الأكسجين (وبالتالي لاأكسجيني anoxygenic).

                            الضوء

2H₂S + CO₂   →   Carbohydrates + H₂O + 2S

ب- ذاتيات التغذية الكيمائية  chemoautotrophs

مجموعة أخرى من ذاتيات التغذية لا تستخدم الضوء كمصدر للطاقة. بدلا من ذلك، تستخدم مركبات غير عضوية inorganic compounds ويشار إليها باسم ذاتيات التغذية الكيمائية  chemoautotrophs. على سبيل المثال، تحول أنواع النيتروموناس Nitrosomonas أيونات الأمونيوم ammonium ions (⁺NH₄) إلى أيونات النتريت nitrite ions (^-NO₂) تحت الظروف الهوائية aerobic conditions، وبالتالي تحصل على أدينوسين ثلاثي الفوسفات adenosine triphosphate (ATP). ثم يحول جنس النيتروباكتر Nitrobacter أيونات النتريت إلى أيونات النترات nitrate ions (^-NO₃)، أيضا كآلية لتوليد ATP. بالإضافة إلى توفير الطاقة لكلا النوعين البكتيريين، هذه التفاعلات reactions لها أهمية كبيرة في البيئة environment باعتبارها جزء حاسم من دورة النيتروجين nitrogen cycle. من خلال الحفاظ على النيتروجين في التربة في شكل نترات أو أمونيا، فإنه يمكن استخدامها من قبل النباتات الخضراء green plants لتشكيل الأحماض الأمينية amino acids.

2- متباينات التغذية Heterotrophs

العديد من الأحياء الدقيقة هي متباينات التغذية heterotrophs (hetero = "أخرى other"). تحصل هذه الكائنات متباينة التغذية على الطاقة والكربون في واحدة من طريقتين.

أ- متباينات التغذية الضوئية photoheterotrophs

تستخدم متباينات التغذية الضوئية photoheterotrophs الضوء كمصدر للطاقة، ومركبات عضوية مسبقة التشكيل preformed organic compounds مثل الأحماض الدهنية والكحولات alcohols كمصادر للكربون. تشمل متباينات التغذية الضوئية بعض البكتيريا الخضراء غير الكبريتية green nonsulfur bacteria وبعض البكتيريا الأرجوانية غير الكبريتية purple nonsulfur bacteria.

ب- متباينات التغذية الكيميائية chemoheterotrophs

تستخدم متباينات التغذية الكيميائية chemoheterotrophs مركبات عضوية مسبقة التشكيل كمصادر للطاقة والكربون. الجلوكوز Glucose هو مثال واحد. تلك الأحياء الدقيقة متباينة التغذية الكيميائية chemoheterotrophic microorganisms التي تتغذى حصريا على مواد عضوية ميتة dead organic matter تسمى عادة مترممات saprobes. في المقابل، متباينات التغذية الكيميائية التي تتغذى على مواد عضوية حية living organic matter، مثل الأنسجة البشرية human tissues، تعرف عادة باسم طفيليات parasites. يستخدم المصطلح ممرض pathogen اذا كان الطفيل يسبب المرض disease في الكائن الحي العائل host organism.