TERMOFILE BAKTERIER: EGENSKABER, LEVESTEDER, MAD - BIOLOGI - 2025

De termofile bakterier er dem, der har evnen til at vokse i miljøer med temperaturer over 50 ° C. Disse mikroorganismeres levesteder er meget fjendtlige steder, såsom hydrotermiske ventilationsåbninger, vulkanske områder, varme kilder og ørkener, blandt andre. Afhængig af det temperaturområde, de understøtter, klassificeres disse mikroorganismer som termofile, ekstreme termofile og hypertermofile.

Termofile trives i et temperaturområde mellem 50 og 68 ° C, hvor deres optimale væksttemperatur er mere end 60 ° C. Ekstreme termofile vokser i et område fra 35 til 70 ° C med en optimal temperatur på 65 ° C, og hypertermofile lever i et temperaturområde fra 60 til 115 ° C, med optimal vækst ved ≥80 ° C.

Billede til venstre: Miljø, hvor termofile bakterier lever. Billedet til højre: figurativ gengivelse af termofile bakterier. Kilde: Venstre billede pxher, højre billede pixabay

Som eksempler på termofile bakterier generelt kan følgende nævnes: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis og Thermus aquaticus, blandt andre.

Disse mikroorganismer har specielle strukturelle egenskaber, der giver dem evnen til at modstå høje temperaturer. Faktisk er deres morfologi så forskellige, at de ikke kan udvikle sig ved lavere temperaturer.

egenskaber

Termofile bakterier har en række egenskaber, der gør dem tilpasset til miljøer med meget høje temperaturer.

På den ene side har cellemembranen af ​​disse bakterier en stor mængde langkædede mættede lipider. Dette gør det muligt for dem at klare høje temperaturer og opretholde tilstrækkelig permeabilitet og fleksibilitet, idet de formår at udveksle stoffer med miljøet uden at ødelægge sig selv.

På den anden side, selv om det er kendt, at proteiner normalt denaturerer ved høje temperaturer, har proteinerne, der er til stede i termofile bakterier, kovalente bindinger, der interagerer hydrofobt. Denne egenskab giver stabilitet til denne type bakterier.

Ligeledes er de enzymer, der produceres af termofile bakterier, termostabile proteiner, da de kan udøve deres funktioner i de fjendtlige miljøer, hvor disse bakterier udvikler sig, uden at miste deres konfiguration.

I forhold til deres vækstkurve har termofile bakterier en høj reproduktionshastighed, men har en kortere halveringstid end andre klasser af mikroorganismer.

Brugbarhed af termofile bakterier i industrien

I dag bruger forskellige typer industrier enzymer af bakteriel oprindelse til at udføre forskellige processer. Nogle af dem kommer fra termofile bakterier.

Blandt de enzymer, der hyppigst isoleres fra termofile bakterier med mulige industrielle anvendelser, er enzymer a-amylaser, xylanaser, DNA-polymerase, katalaser og serinproteaser, alle termostabile.

Disse enzymer er specielle, fordi de er i stand til at virke ved høje temperaturer, hvor andre lignende enzymer fremstillet af mesofile bakterier vil denaturere.

Derfor er de ideelle til processer, der kræver høje temperaturer eller i processer, hvor det er vigtigt at minimere spredningen af ​​mesofile bakterier.

eksempler

Som et eksempel på brugen af ​​enzymer fra termofile bakterier i industrien kan vi nævne brugen af ​​DNA-polymerase (taq-polymerase) i polymerasekædereaktionsteknikken (PCR).

Denne teknik denaturerer DNA ved høje temperaturer uden risikoen for, at taq-polymerase-enzymet er beskadiget. Den første anvendte taq-polymerase blev isoleret fra arten Thermus aquaticus.

På den anden side kan termofile bakterier bruges til at minimere skaden forårsaget af miljøforurening.

For eksempel har forskning afsløret, at nogle termofile bakterier kan eliminere forbindelser, der er giftige for miljøet. Sådan er tilfældet med polychlorobiphenyl (et forurenende stof, der findes i blandt andet plastmaterialer og kølemidler).

Dette er muligt takket være det faktum, at visse termofile bakterier kan bruge elementer som biphenyl, 4-chlorobiphenyl og benzoesyre som en kulstofkilde. Derfor nedbryder de polychlorerede biphenyler og fjerner dem fra miljøet.

På den anden side er disse bakterier fremragende til genanvendelse af elementer som kvælstof og svovl i jorden. På grund af dette kan de bruges til naturligt at befrugte jorden uden behov for kunstig (kemisk) gødning.

Ligeledes foreslår nogle forskere brugen af ​​termofile bakterier til at få stoffer, der genererer alternativ energi, såsom biogas, biodiesel og bioethanol gennem hydrolyse af agroindustrielt affald, hvilket favoriserer bioremediation processer.

Habitat

Miljøet for termofile bakterier består af jordlige eller marine steder, der er kendetegnet ved deres høje temperaturer. Andre faktorer, der ledsager temperaturen, er pH i mediet, koncentrationen af ​​salte og de kemiske forbindelser (organiske og uorganiske), der kan være til stede.

Afhængig af mediets specifikke egenskaber, vil en bestemt type termofile bakterier eller en anden udvikles i det.

Blandt de mest almindelige levesteder for denne type bakterier kan følgende nævnes: hydrotermiske ventilationsåbninger, vulkanske områder, varme kilder og ørkener.

Fodring

Termofile bakterier kræver generelt, at komplekse kulturmedier vokser. Blandt de næringsstoffer, de kan kræve, er følgende: gærekstrakt, trypton, casaminosyrer, glutamat, prolin, serin, cellobiose, trehalose, saccharose, acetat og pyruvat.

En agar, der bruges til isolering af nogle termofile bakterier, er Luria-Ber-tani-agar. Indeholder hydrolyseret casein, gærekstrakt, NaCl, agar og destilleret vand med en pH-værdi indstillet til 7,0 ± 0,2.

Termofile bakterier som forurenende stoffer i forarbejdede fødevarer

De fleste termofile bakterier er saprofytiske og forårsager ikke sygdom hos mennesker. Ved fremstilling af fødevarer kan der dog være faktorer, der favoriserer spredning af termofile mikroorganismer, som kan være skadelige.

For at give et eksempel i fremstillingen af ​​mejeriprodukter anvendes pasteurisering som en metode til dekontaminering af fødevarer. Denne metode skal garantere hygiejnisk kvalitet; det er dog ikke idiotsikkert, fordi sporulerede termofile bakterier kan overleve denne proces.

Dette skyldes, at selv om den vegetative celle for de fleste sporulerede bakterier ikke er varmebestandig, er sporerne det.

Der er sporulerede bakterier, der repræsenterer en reel fare for konsum. For eksempel sporerne af følgende arter: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Varer med lavt syreindhold angribes normalt af sporedannende anaerobe termofile bakterier, såsom Geobacillus stearothermophilus. Denne bakterie gærer kulhydrater og producerer en ubehagelig sur smag på grund af produktionen af ​​kortkædede fedtsyrer.

Ligeledes kan konsumeret mad med høj syre være forurenet med Clostridium thermosaccharolyticum. Denne mikroorganisme er stærkt saccharolytisk og forårsager udbuling af dåsen på grund af høj gasproduktion.

Desulfotomaculum nigrificans angriber på sin side også dåse. Selvom dåsen ikke viser nogen tegn på manipulation, kan man ved lugt af dåsen lugte en stærk sur lugt og en sorte mad observeres. Den sorte farve skyldes, at bakterierne producerer hydrogensulfid, som igen reagerer med jernet i beholderen og danner en forbindelse med denne farve.

Endelig forårsager Bacillus cereus og Clostridium perfringens madforgiftning, og Clostridium botulinum udskiller et kraftigt neurotoksin i mad, der, når det indtages, forårsager død.

Eksempler på termofile bakterier

Rhodothermus obamensis

Marine bakterier, Gram-negativ, heterotrof, aerob og hyperthermophil bacillus.

Slægten Caldicellulosiruptor

Anaerobe bakterier, Gram-positive, ekstreme termofile, sporulerede.

Thermomicrobium klasse

De er aerobe hypertermofile bakterier, heterotrofiske, med variabel gram.

Rhodothermus marinus

Gram negativ, aerob, ekstrem termofil og halofil bacillus. Dens produktion af termostabile enzymer er blevet undersøgt, især til hydrolysering af polysaccharider og til DNA-syntese, begge af interesse for industrien.

Deferribacter desulfuricans

Anaerobe bakterier, ekstrem termofile, heterotrofiske, reducerende svovl, nitrat og arsenat.

Marinithermus

Gram-negative stænger eller filamenter, ekstrem termofile, strenge aerobe heterotrofiske.

Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum

Marine arter, hyperthermophilic, anaerob, Gram negativ, kemolytoautotrophic (sulfat reducerende), ikke sporuleret.

Thermus aquaticus

Gram negative, hyperthermophilic, heterotrophic og aerobic bakterier. Det syntetiserer et termostabilt enzym anvendt i PCR kaldet taq DNA-polymerase.

Sulfurivirga caldicuralii

Ekstrem termofil, mikroaerofil kemolytoautotrof, thiosulfatoxidant.

Geobacillus

Gram positive, sporulerede, ekstreme termofile stænger. Dets sporer bruges i mikrobiologilaboratorier som en biologisk kontrol til vurdering af autoklavens funktion.

Køn

Arterne i denne slægt er kendetegnet ved at være Gram-negativ, hypertermofil, selv om deres vækstområde er bred, af det marine liv, de danner ikke sporer, de er obligatoriske anaerober eller mikroaerofile.

Sammenligningstabel mellem de mest relevante arter

Kilde: Udarbejdet af forfatteren Msc. Marielsa Gil.

Referencer

1. Gallut P. Isolering og kultur af mikroorganismer forbundet med oncoider fra hydrotermiske kilder fra Santispac, Bahía Concepción, BCS, México. Speciale for at få graden Master of Science. Biologisk forskningscenter. 2016. Fås på: cibnor.repositorioinstitucional.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjansson JK. Rhodothermus marinus: fysiologi og molekylærbiologi. Extremofiler. 2006; 10 (1): 1-16. Fås på: cbi.nlm.nih.gov.
3. Thermus aquaticus. " Wikipedia, The Free Encyclopedia. 24. nov. 2018, 10:28 UTC. 9. maj 2019, 01:55 da.wikipedia.or
4. Thwaite J, Atkins H. Sterilisationstest-baciller. In Medical Microbiology (Attende udgave).
5. Reyes T. Marin bakteriel biologisk mangfoldighed: nye dyrkbare taxaer. Speciale, der skal kvalificere sig til titlen Doctor in Biotechnology. Institut for Mikrobiologi og Økologi. 2012. Fås på: Valencia-universitetet.
6. Sako Y, Takai K, Ishida Y, Uchida A, Katayama Y. Rhodothermus obamensis sp. nov., en moderne afstamning af ekstremt termofile marine bakterier. Int J Syst Bacteriol. 19 nitti seks; 46 (4): 1099-104.
7. Ríos M. Neida, Crespo M. Carla F., Terrazas S. Luis E., Alvarez A. María T. Isolering af termofile anaerobe stammer, der producerer cellulaser og hemicellulaser involveret i produktionen af ​​Bioethanol ved hjælp af traditionel kultur og isolationsteknikker og ikke traditionel. BIOFARBO. 2007; 15 (1): 43-50. Fås på: magazinebolivianas.org.b