La nutrición microbiana es un aspecto de la fisiología microbiana que trata sobre los monómeros o ingredientes precursores de monómeros que la célula necesita para crecer. Estos compuestos químicos son los nutrientes.
Carbono y nitrógeno
Todas las células necesitan carbono y la mayoría de los procariotas requieren compuestos orgánicos como fuente de carbono. En término de peso seco, una célula típica contiene aproximadamente 50% de carbono.
De los procariontes heterótrofos hay las que asimilan aminoácidos, ácidos grasos, ácidos orgánicos, los azúcares, las bases nitrógenadas, los compuestos aromáticos y un sinfín de compuestos más. Por el otro lado, los autótrofos, son capaces de construir todas sus estructuras orgánicas a partir de dióxido de carbono (CO2) con la energía obtenida de la luz o de compuestos inorgánicos.
Después del carbono, el nitrógeno es el siguiente elemento más abundante en la célula. Conforma alrededor del 12% del peso seco de una bacteria típica, dado que es un elemento importante en las proteínas, en los ácidos nucleicos y otros constituyentes celulares. La mayor parte del nitrógeno natural disponible está en forma inorgánica como amoniaco (NH3), nitratos (NO3-) o N2. La mayor parte de las bacterias son capaces de usar amoniaco como única fuente de nitrógeno y muchas otras pueden usar nitratos.
Otros macronutrientes: P, S, K, Mg, Ca, Na
Son elementos esenciales que se requieren en menores cantidades que el C y el N.
- El fósforo (
P) se presenta en la naturaleza en forma de fosfatos orgánicos e inorgánicos y la célula lo necesita fundamentalmente para la síntesis de los ácidos nucleicos y los fosfolípidos. - El azufre (
S) se requiere porque es un componente estructural de los aminoácidos cisteína y metionina y porque se presenta en ciertas vitaminas como la tiamina, la biotina y el ácido lipoico, así como en el coenzima A. - El potasio (
K) es necesario en todos los organismos. Una gran diversidad de enzimas, incluyendo varias implicadas en la síntesis de proteínas, lo requieren específicamente. - El magnesio (
Mg) funciona como estabilizador de los ribosomas de las membranas celulares y los ácidos nucleicos y también se necesita para la actividad de muchas enzimas. - El calcio (
Ca) ayuda a estabilizar la pared celular bacteriana y juega un papel importante en la termorresistencia de las endosporas. - El sodio (
Na) es necesario para algunos microorganismos aunque no para todos y su necesidad suele ser un reflejo del hábitat del microorganismo.
Hierro y elementos traza
Los microorganismos necesitan varios metales para crecer.
El hierro juega un papel fundamental en la respiración celular y representa un elemento clave de los citocromos y de las proteínas implicadas en el transporte de electrones que contienen hierro y azufre.
Para obtener hierro de algunos minerales, las células producen agentes quelantes de hierro llamados sideróforos Que solubilizan el hierro y lo transportan dentro de la célula. Existen muchos otros agentes capaces de unir hierro. Algunas bacterias producen sideróforos fenólicos que son estructuralmente complejos llamados enterobactinas.
Algunos procariontes pueden crecer en ausencia total de hierro, como las bacterias Lactobacilus plantarum y Borrelia burgdorferii. El Mn2+ sustituye en estas bacterias al hierro como componente metálico de los enzimas que normalmente contienen Fe2+.
Factores de crecimiento
Los factores de crecimiento son compuestos orgánicos que, como los micronutrientes, se necesitan en muy pequeñas cantidades y sólo en el caso de algunas células. Los factores de crecimiento incluyen vitaminas, aminoácidos, purinas y pirimidinas. Aunque la mayor parte de los microorganismos son capaces de sintetizar estos compuestos, algunos requieren uno o más preformados en el medio. Las vitaminas son los factores de crecimiento que se necesitan más frecuentemente.