I tider av fest, använder många mikroorganismer olika strategier för att avsätta sin överflödig mat för magra tider. En anmärkningsvärd strategi är bildandet av interna energireservoarer, såsom polyhydroxialkanoater (PHA). PHA är kedjor av kolatomer som syntetiseras från olika organiska föreningar, inklusive sockerarter och fettsyror.

1. Energiöverskott:När bakterier befinner sig i en miljö rik på näringsämnen konsumerar de ofta mer än de omedelbart behöver. Denna överskottsenergi används sedan för att syntetisera PHA.

2. PHA-syntasenzymer:Bakterier har specialiserade enzymer som kallas PHA-syntaser, som är ansvariga för att syntetisera PHA-polymerer. Dessa enzymer polymeriserar olika kortkedjiga acyl-CoA-molekyler för att skapa långa kedjor av PHA.

3. Kolkälla:Kolatomerna som används för att bygga PHA-kedjor härrör från nedbrytningen av kolhydrater, fettsyror och andra organiska föreningar som finns i miljön.

4. Förvaringsgranulat:PHA lagras som granulat i bakteriers cytoplasma. Dessa granuler kan uppta upp till 90 % av cellens volym och fungerar som energireserver.

5. Magra tider:När det blir ont om mat bryter bakterierna ner PHA-granulatet för att få kol och energi. De lagrade PHA-molekylerna bryts ner till mindre enheter (monomerer) av specifika PHA-depolymeraser och omvandlas till acetyl-CoA, en central metabolisk mellanprodukt som kan användas som energikälla.

6. Anpassning och överlevnad:Förmågan att ackumulera PHA under tider av överflöd gör att bakterier kan överleva under perioder av näringsbrist. Denna fysiologiska anpassning är särskilt avgörande när bakterier står inför fluktuerande miljöförhållanden eller oförutsägbar tillgång till näringsämnen. Genom att bilda en reserv av PHA kan bakterier upprätthålla cellulära processer och upprätthålla sig själva tills mer gynnsamma förhållanden återvänder.

7. Industriella tillämpningar:Produktionen av PHA har fått stort intresse i olika industrier. På grund av sin biologiska nedbrytbarhet och mångsidighet används PHA vid tillverkning av bland annat bioplaster, beläggningar och filmer.

Sammantaget är skapandet av PHA-reserver en smart anpassning som används av bakterier för att hantera fluktuationer i näringstillgänglighet. Genom att lagra överskottsenergi i dessa kolrika granuler säkerställer bakterier sin överlevnad och potentiella tillväxt när förhållandena blir mindre gynnsamma.