Microbiologie

Assimilatie=anabolisme

Alle elementen die de bacteriecel bevat moeten uiteraard ook in het medium worden aangeboden.

Het betreft de elementen koolstof (C), waterstof (H), zuurstof (O), stikstof (N), zwavel (S) en fosfor (P), ook wel CHONSP.

De koolstofbron (C)
Heterotrofe micro-organismen
Glucose of andere suikers zijn voor de cel een aanvoermogelijkheid voor koolstof. Dat betekent dat deze suikermoleculen behalve als energiebron ook de bouwstof kunnen zijn voor de aanmaak van alle organische stoffen in de cel.
Of een cel alle koolstofverbindingen met glucose als uitgangspunt kan maken hangt van het biosynthetisch vermogen van de bacterie. Zo is Escherichia coli in staat om met glucose als enige organische stof in het medium alle noodzakelijke biomoleculen zelf te maken. Op zo'n medium zal een melkzuurbacterie nooit kunnen groeien. Tegelijk met de koolstof krijgt de bacterie ook de waterstof en de zuurstofatomen binnen, elementen die in vrijwel alle organische stoffen aanwezig zijn en dus ook nodig.
Alle micro-organismen die een organische koolstofbron nodig hebbem voor de opbouw van hun celmateriaal noemen we heterotroof. Zie ook koolstofkringloop.

Dit in tegenstelling tot de micro-organismen die hun organische celbestanddelen (zelf) kunnen maken uit koolstofdioxide ( CO2), de zogenaamde autotrofe micro-organismen.
Voorbeelden van autotrofe micro-organismen zijn veel fotosynthetische micro-organismen ; de eukaryote algen, de prokaryote blauwalgen of cyanobacteriën en de prokaryote fotosynthetische bacteriën.
Hoewel deze autotrofe micro-organismen wel een belangrijke rol in de natuur spelen  worden ze op het lab weinig gekweekt, en wordt er  daarom hier verder geen aandacht aan besteed

Waterstof (H) en zuurstof (O) zitten al in de organische C-verbinding, deze twee elementen komen net als Koolstof in bijna alle organische verbindingen voor.

De stikstofbron (N)
In de bacteriecel zitten ook veel macromoleculen die stikstof bevatten. Dit zijn onder andere de eiwitten, het DNA, het RNA, de ATP-moleculen. Zie tabel bovenaan.

Ook hier geldt weer dat het biosynthetisch vermogen van de bacteriën sterk verschilt:

De toppers zijn de stikstofbindende bacterien die uit N₂ uit de lucht hun organisch stikstofverbindingen kunnen maken.Ze spelen een heel belangrijke rol in de stikstofkringloop.

Er zijn (koolstof)heterotrofe bacteriën die met nitraat als enige stikstofbron kunnen groeien, dat wil dus zeggen dat ze het stikstof uit nitraat kunnen gebruiken om alle stikstofverbindingen in de cel te maken. De eerste stap is de assimilatorische nitraatreductie waarbij nitraat gereduceerd tot ammonium. Ammonium is dan vervolgens de bouwstof voor aminozuren de bouwstenen van de eiwitten.

Uiteraard kost dit "doe het zelven" de bacterie veel energie. Geef je een aantal nodige stikstofverbindingen (bijvoorbeeld de aminozuren) kant en klaar of in een "prefab" uitvoering dan zal de bacterie harder groeien dan de bacterie die het met een minimaal medium moet stellen.
 
Bacteriën die helemaal niet kunnen doe het zelven zijn de melkzuurbacteriën. Deze moeten een medium hebben waarin alle aminozuren kant en klaar aanwezig zijn, anders kunnen ze geen eiwitten maken. Ook alle andere organische stikstofverbindingen moeten hun worden aangeboden anders zullen ze niet groeien.

In de praktijk krijgt de bacterie op het lab zijn stikstof in de vorm van pepton toegediend, dit zijn met enzymen verteerde grondstoffen zoals pepton uit vlees, pepton uit melk, pepton uit soja.Hierin zitten dan alle stikstof bevattende bouwstenen voor de cel.

Zwavel(S)
Zwavel komt onder andere voor in eiwitten, het zit in een zwavelhoudend aminozuur. Met dit aminozuur zijn extra bindingen in het eiwit mogelijk, waardoor het eiwit steviger wordt en beter bestand is tegen verhitting. Zwavel kan als sulfaat worden gegeven, maar kan ook door het micro-organisme uit het pepton worden betrokken in "kant en klare vorm".

Fosfaat (P)
Fosfaat is nodig voor ATP, DNA, RNA en fosfolipiden, het kan in fosfaatvorm worden toegediend maar ook door het micro-organisme uit de nucleïnezuren (aanwezig in pepton) worden gehaald. Fosfaat, een belangrijk bestanddeel van kunstmest, is een delfstof, waarvan de voorraden steeds schaarser worden.
Klik hier voor meer informatie over de fosfaatketen.

Overige elementen
Daarnaast heeft een bacterie nog wat andere elementen nodig in kleinere hoeveelheden, zoals ijzer (Fe), en magnesium (Mg) (functioneel in enzymen)

Naast deze elementen kunnen een aantal andere elementen ook niet gemist worden, de nodige concentraties zijn echter nog veel lager, zo laag dat ze vaak apart hoeven worden toegediend als andere natuurlijke ingrediënten aanwezig zijn. Ze gaan bij de receptuur meestal pas een rol spelen als het medium geen natuurlijke ingrediënten bevat zoals pepton of gistextract.

De meest bekende zijn : Natrium (Na), Kalium (K), Calcium (Ca), Koper(Cu), IJzer (Fe),Mangaan (Mn), Zink (Zn).

Lees meer over algemene media.