Hoofdstuk 4: Voedings- en fysische vereisten voor microbiële groei
Metabole diversiteit
Voeding zijn gemetaboliseerde nutriënten met als doel: (1) katabolisme (generatie van energie via
afbraak processen); en (2) anabolisme (energie gebruiken voor synthese van celmateriaal). Er is een
grote metabole diversiteit, want er is een grote verscheidenheid aan energie- en koolstofbronnen.
Sommige micro-organismen hebben een grote variëteit aan voedingscomponenten, andere hebben
eerder een beperkte keuze. De groei van alle levende organismen vereist een energiebron, een
koolstofbron en een reducerende stof of een elektronen donor. We kunnen bacteriën indelen op
basis van energiebron: (1) fototrofen halen hun energie uit licht; en (2) chemotrofen halen hun
energie uit afbraak van substraten. Daarnaast kunnen we de bacteriën indelen op basis van
koolstofbron: (1) autotrofen gebruiken CO2; en (2) heterotrofen gebruiken organische substraten.
Als laatste kunnen we bacteriën indelen op basis van elektronen donor: (1) lithotrofen gebruiken
anorganische moleculen, bijvoorbeeld H2, H2S, S, Fe2+, NO2-, …; en (2) organotrofen gebruiken
organische moleculen, bijvoorbeeld NAD(P)H, lactaat, … (dit is wat wij als mensen kennen). Met deze
onderverdeling kunnen we bacteriën in vier groepen onderverdelen op basis van voeding: (1)
Fotoautotrofen (fotolithotrofen): Zij gebruiken licht als energiebron, CO 2 als koolstofbron en H2, H2S
of H2O als elektronen donor en reduceren CO 2 tot koolhydraat: bijvoorbeeld fotosynthetische
cyanobacteriën of zwavelbacteriën; (2) Fotoheterotrofen (foto-organotrofen): Zij gebruiken licht als
energiebron, organische componenten uit de omgeving als koolstofbron en organische componenten
of H2 als elektronen donor: bijvoorbeeld fotosynthetiserende niet-zwavelbacteriën en heliobacteriën;
(3) Chemoautotrofen (chemolithotrofen): Zij gebruiken gereduceerde, anorganische substraten als
energiebron en als elektronen donor (H 2, NH3, H2S, Fe2+, …), als koolstofbron gebruiken zij CO 2. Tot
deze groep behoren onder andere vele archaea, Fe 2+- en Mn2+-oxiderende bacteriën, nitrificerende
bacteriën, …; (4) Chemoheterotrofen (chemo-organotrofen): Zij gebruiken organische substraten als
energie- en koolstofbron én als elektronen donor. Tot deze groep behoren de meeste bacteriën.
Daarnaast kunnen bacteriën nog een obligate (gebonden aan
strikte eisen, bijvoorbeeld obligaat autotroof: enkel CO2 als
koolstofbron) of een facultatieve levensstijl hebben (onder
strikte condities mogelijk, maar ook in andere omstandigheden,
bijvoorbeeld vele autotrofen zijn ook heterotroof). Wat
belangrijk is, is een auxotroof: Dit is een mutant die het
vermogen heeft verloren om bepaalde metabolieten te
synthetiseren terwijl de parentale stam deze nog wel
synthetiseert! Auxotrofe bacteriën zullen dus vreemde
moleculen moeten eten voor energie. Maar, ondanks deze
metabole diversiteit, zien we een constante verdeling van
elementen in het drooggewicht van micro-organismen! Dit is
onafhankelijk van de soort en de voedingsbron van de micro-organismen.
Voedingselementen of -vereisten
De groei vereist de volgende (belangrijkste) elementen:
Koolstof (C – 50%): Kernelement in functionele, biologische moleculen. De bron is CO 2, CH4 of
complexere organische stoffen
Zuurstof (O – 20%): Het aantal zuurstofatomen is gelijk in aeroben en in anaeroben! De bron
is H2O, O2 of organische componenten. Aeroben gebruiken O 2 als terminale elektronen
acceptor; Anaeroben gebruiken relatief meer geoxideerde substraten
Stikstof (N – 14%): Element van aminozuren, nucleotiden en celwandcomponenten (de
aminozuren van de peptidoglycaan laag én NAM en NAG zijn aminosuikers). De bron is N 2,
NH3, NO3- of organische N-bronnen
Waterstof (H – 8%): Structureel atoom in organische moleculen, belangrijk in het
energieproductie proces om de H-gradiënt op te bouwen om ATP te produceren
Daarnaast zijn er elementen die minder voorkomen, maar nog steeds heel belangrijk zijn:
Pagina 1 van 6