Úvod

Z širšího pohledu můžeme metabolismus definovat jako tok hmoty, energie a informace živým systémem, přičemž mezi jednotlivými složkami existuje vzájemná souvislost. Základními biologickými ději v bakteriální buňce jsou – replikace genetické informace (udržování, zdvojování a předávání potomkům) a realizace genetické informace a její transformace ve struktury a funkce buňky.

Tok informace představuje:1) replikaci DNA, 2) transkripci, 3) translaci, 4) příjem informací z prostředí, 5) přenos vnější informace na genom a tím modulaci procesů 2 a 3, příp. i 1; a 6) poskytování informací pro své okolí díky tvorbě metabolitů, antibiotik a adhesinů.

Tok energie je proces, kdy volná energie přijatá z vnějšího prostředí jako světelné záření (fototrofní bakterie) nebo redukované chemické molekuly (chemotrofní bakterie) je přeměněna na biologickou práci buňky a teplo, které odchází zpět do prostředí. Přijatá energie je transformovatelná do řady forem, přičemž centrální postavení má energie protonového gradientu na membráně a energie molekuly adenosintrifosfátu (ATP). Obě formy jsou vzájemně převeditelné: z energie protonového gradientu může vznikat ATP a současně štěpením ATP může vznikat protonový gradient.

Tok hmoty zahrnuje: 1) rozklad živin přijatých z prostředí na malé molekuly a metabolity, které slouží pro 2) syntézu aminokyselin, nukleových bazí a dalších stavebních kamenů nové biomasy a jejich polymerizaci v makromolekuly; 3) produkci redukujících molekul NAD(P)H₂ a 4) produkci potřebné energie, tj. syntézu ATP.

Intenzita metabolismu mikroorganismů je silně ovlivněna podmínkami vnějšího prostředí, zejména přísunem živin, teplotou a pH prostředí. Za optimálních podmínek je velmi intenzivní, např. Escherichia coli dvojnásobí svoji buněčnou hmotu za 20 minut, kvasinky Saccharomyces cerevisiae do dvou hodin. Obrovská biosyntetická aktivita mikroorganismů je mimo jiné dána tím, že přijímají živiny celým povrchem těla, mají velmi bohatě vyvinutý proteosyntetický aparát (vysoký obsah ribosomů a RNA) a velmi aktivní katabolismus zajišťující dostatek energie.

Nedostatek živin má za následek zastavení rozmnožování a zpomalení metabolismu, který slouží pouze k zachování základních životních funkcí. Energie je získávána z rezervních látek, příp. i buněčných struktur, dochází k tzv. samospravování buňky až smrti. Nízké teploty metabolismus zpomalují a prodlužují životnost buněk při hladovění, rychlé zamražení metabolismus zastaví a buňky dlouhodobě přežívají. Negativní vliv na metabolismus mají i teploty vyšší než optimální, které způsobují poškození enzymů a následnou smrt buňky.

Z pohledu potravinářské mikrobiologie mají největší význam chemoorganotrofní mikroorganismy.