Diversità fisiologica dei microrganismi

Tutte le cellule richiedono energia e una modalità per catturarla. L'energia può essere ottenuta in tre modi: dai composti chimici di natura organica, da quelli di natura inorganica o dalla luce. Alcuni microrganismi possono ottenere energia solo in presenza di ossigeno, e sono quindi chiamati aerobi, altri solo in assenza di ossigeno, e sono quindi chiamati anaerobi, altri ancora possono ottenere energia sia in assenza che in presenza di ossigeno. Questi organismi che ottengono energia dai composti organici sono chiamati chemiorganotrofi, come per esempio la maggior parte dei microrganismi coltivabili. L'energia è quindi ottenuta per ossidazione (rimozione di elettroni) dai composti e viene conservata all'interno della cellula sotto forma di molecole ad alta energia come l'adenosintrifosfato (ATP). Un certo numero di organismi possono ottenere energia, invece, dai composti inorganici. Questa forma di metabolismo è chiamata chemiolitrofia ed è caratteristica degli organismi chemiolitotrofi. I microrganismi fototrofi, invece, contengono pigmenti che consentono loro di usare la luce come fonte energetica e le loro cellule sono intensamente colorate. Nei procarioti si conoscono due principali forme di fototrofia: in una, chiamata fotosintesi ossigenica, viene prodotto ossigeno, ed è caratteristica dei cianobatteri. La seconda forma, la fotosintesi anossigenica, avviene nei batteri rossi e verdi e non porta alla formazione di ossigeno. Tuttavia entrambi i gruppi di fototrofi usano la luce per produrre ATP. Tutte le cellule richiedono invece carbonio come nutriente. Le cellule microbiche sono eterotrofe, quando richiedono uno o più composti organici come fonte di carbonio, o autotrofe, nel caso la CO2 sia la sola fonte di carbonio. I chemiorganotrofi sono chiaramente eterotrofi; al contrario molti chemiolitotrofi e di fatto tutti i fototrofi, sono autotrofi.