Značilnosti termofilnih bakterij, habitat, hrana

The Termofilne bakterije To so tisti, ki se lahko razvijajo v okoljih s temperaturami, večjimi od 50 ° C. Habitati teh mikroorganizmov so zelo sovražni kraji, kot so hidrotermalni dimni, vulkanska območja, vroči izviri in puščave. Glede na temperaturno območje, ki ga podpirajo, so ti mikroorganizmi razvrščeni kot ekstremni in hipertermofilni termofili.

Termofili so razviti v temperaturnem območju med 50 in 68 ° C, kar je njihova optimalna temperatura rasti več kot 60 ° C. Ekstremni termofili rastejo v območju med 35 do 70 ° C, z optimalno temperaturo 65 ° C in hipertermofili živijo v temperaturnem intervalu med 60 in 115 ° C, z optimalno rastjo pri ≥80 ° C.

Slika na levi: okolje, kjer živijo termofilne bakterije. Prava slika: figurativni prikaz termofilnih bakterij. Vir: PXHER leva slika, desna slika Pixabay

Kot primeri termofilnih bakterij na splošno lahko omenjamo naslednje: GeobAcillus stearotermophilus, deferribacter desulfuricans, Marinithermus Hidrotermalis, in Thermus aquaticus, med ostalimi.

Ti mikroorganizmi imajo posebne strukturne značilnosti, ki jim omogočajo, da zdržijo visoko temperaturo. Pravzaprav je njihova morfologija tako drugačna, da se ne morejo razvijati pri manjših temperaturah.

[TOC]

Značilnosti

Termofilne bakterije imajo vrsto značilnosti, zaradi katerih so prilagojeni okoljem z zelo visokimi temperaturami.

Po eni strani ima celična membrana teh bakterij veliko število dolgih verižnih nasičenih lipidov. To jim omogoča, da se spopadajo z visokimi temperaturami in ohranjajo ustrezno prepustnost in prožnost, pri čemer uspejo izmenjati snovi z okoljem, ne da bi uničili.

Po drugi strani pa je znano, da so beljakovine običajno denaturirane pri visokih temperaturah, beljakovine, prisotne v termofilnih bakterijah. Ta funkcija zagotavlja stabilnost te vrste bakterij.

Prav tako so encimi, ki jih proizvajajo termofilne bakterije.

V zvezi z njihovo krivuljo rasti imajo termofilne bakterije visoko stopnjo razmnoževanja, vendar imajo krajše polovico kot druge vrste mikroorganizmov.

Uporabnost termofilnih bakterij v industriji

Danes različne vrste panog uporabljajo encime bakterijskega izvora za izvajanje različnih procesov. Nekatere od njih izvirajo iz termofilnih bakterij.

Vam lahko služi: porphyromonas gingivalis: značilnosti, morfologija, življenjski cikel

Med najpogosteje izolirani encimi termofilnih bakterij z možnimi aplikacijami na industrijski ravni so A-amilaze, ksilainaza, polimeraza, konflake in serinske protea.

Ti encimi so posebni, ker lahko delujejo pri visokih temperaturah, kjer bi bili drugi podobni encimi, ki jih izdelujejo mezofilne bakterije.

Zato so idealni za procese, ki zahtevajo visoke temperature ali procese, kjer je bistvenega pomena za zmanjšanje širjenja mezofilnih bakterij.

Primeri

Kot primer uporabe encimov termofilnih bakterij v industriji lahko v tehniki verižne reakcije polimeraze omenimo uporabo DNK polimeraze (TAQ polimeraza).

Ta tehnika denaturira DNK pri visokih temperaturah, brez tveganja, da je encim taq polimeraza poškodovana. Prva uporabljena polimeraza Taq smo izolirali iz vrste Thermus aquaticus.

Po drugi strani se lahko uporabijo termofilne bakterije za zmanjšanje škode, ki jo povzroča onesnaževanje z okoljem.

Na primer, nekatere raziskave so pokazale, da lahko nekatere termofilne bakterije odpravijo spojine, ki so strupene za okolje. Takšen je primer poliklorobifenil (snov onesnaževala, ki je prisotna v plastiki in hladilnih sredstvih, med drugimi spojinami).

To je mogoče, ker lahko nekatere termofilne bakterije uporabljajo elemente, kot so bifenil, 4-klorobifenil in benzojska kislina kot vir ogljika. Zato razgradijo poliklorobifenil in jih izločijo iz okolja.

Po drugi strani so te bakterije odlične za recikliranje elementov, kot sta dušik in žveplo na tleh. Zaradi tega se lahko uporabijo za naravno gnojenje zemlje brez potrebe po umetnih gnojilih (kemikalijah).

Nekateri raziskovalci predlagajo uporabo termofilnih bakterij za pridobivanje snovi, ki ustvarjajo alternativno energijo, kot so bioplini, biodizel in bioetanol s hidrolizo agroindustrijskih odpadkov, ki dajejo prednost bioremediacijskim procesom.

Habitat

Habitat termofilnih bakterij sestavljajo zemljišča ali morske kraje, za katere so značilne njihove visoke temperature. Drugi dejavniki, ki spremljajo temperaturo, so pH medija, koncentracija soli in kemičnih spojin (organskih in anorganskih), ki so lahko prisotni.

Glede na posebne značilnosti okolja se bo v njem razvila določena vrsta termofilnih bakterij ali drugih.

Med najpogostejšimi habitati za to vrsto bakterij je mogoče omeniti naslednje: hidrotermalni dimniki, vulkanska območja, vroči izviri in puščave.

Vam lahko služi: chrysophyta

Hranjenje

Običajno termofilne bakterije potrebujejo za rast zapletenih pridelkov. Med hranilnimi snovmi, ki lahko zahtevajo, so naslednje: ekstrakt kvasovk, triptone, kasaminokisline, glutamat, prolin, serin, cellobioza, trehaloza, saharoza, acetat in piruvat.

Agar, ki se uporablja za izolacijo nekaterih termofilnih bakterij, je agar Luria-Ber-Tani. Vsebuje hidroliziran kazein, ekstrakt kvasovk, NACL, agar in destilirano vodo s pH, prilagojeno na 7.0 ± 0.2.

Termofilne bakterije kot predelana onesnaževala s hrano

Večina termofilnih bakterij je saprofitov in ne povzročajo bolezni pri ljudeh. Vendar pa lahko pri proizvodnji hrane obstajajo dejavniki, ki dajejo prednost širjenju termofilnih mikroorganizmov, ki so lahko škodljivi.

Da bi navedli primer, se pri izdelavi mlečnih izdelkov pasterizacija uporablja kot metoda dekontaminacije hrane. Ta metoda naj bi zagotovila kakovost zdravja; Vendar ni nezmotljiva, ker lahko sporulirane termofilne bakterije preživijo ta proces.

To je zato, ker, čeprav vegetativna celica večine sporuliranih bakterij ni odporna na termore, so spore.

Obstajajo sporalirane bakterije, ki predstavljajo resnično nevarnost za prehrano ljudi. Na primer spore naslednjih vrst: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, themoanaerobacterium xylanolyticum, geobacillus  Stearothermophilus. 

Konzervirane izdelke z nizko kinoacidnostjo običajno napadajo anaerobne spore termofilne bakterije, kot so Geobacillus Stearothermophilus. Ta bakterija fermentira ogljikove hidrate in ustvari neprijeten kisli okus zaradi proizvodnje kratkih verižnih maščobnih kislin.

Prav tako je mogoče konzervirati z visoko kislinsko konzerviranje Clostridium thermosaccharolyticum. Ta mikroorganizem je zelo razpadel in ustvarja kolumacijo pločevinke za visoko proizvodnjo plina.

S svojim delom, Desulfotomaculum nigrificans Napada tudi konzervirano hrano. Čeprav pločevinka ne kaže nobenega znaka sprememb, je mogoče ob odkrivanju močnega vonja kisline zaznati in opaziti črno hrano. Črna barva je zato, ker bakterije proizvajajo sulfhidrično kislino, ki posledično reagira z železom posode, ki tvori spojino te barve.

Končno, Bacillus cereus in Clostridium perfringens proizvaja zastrupitev s hrano in Clostridium botulinum loči močan nevrotoksin v hrani, ki ob zaužitju povzroči smrt.

Lahko vam služi: Bacillus Clausii

Primeri termofilnih bakterij

Rhodothermus Obamensis

Morske bakterije, gram negativni bacil, heterotrof, aerobni in hipertermofil.

Žanr Cádicellulosiruptor

Anaerobne bakterije, pozitivne, ekstremne, sporulirane gram.

Razred Thermomicrobium

So aerobne hipertermofilne bakterije, heterotrofi, s spremenljivim gramom.

Rhodothermus marinus

Gram negativni, aerobni, skrajni in halofilni termofilni bacil. Njegova proizvodnja termostabilnih encimov je bila preučena, zlasti za hidroliziranje polisaharidov in za sintezo DNK, oba zanimanja za industrijo.

Deferribacter Desulfuricans

Anaerobne bakterije, ekstremni termofil, heterotrof, reduktor žvepla, nitrat in arzenat.

Marinithermus Hidrotermalis

Gram negativni bacili ali nitke, ekstremni termofil, strogi aerobni heterotrofni.

Temodesulfobacterium hidrogeniphilum

Morske vrste, hipertermofil, anaerobni, gram negativni, kemolitotrof (reduktor sulfata), ni sporuliran.

Thermus aquaticus

Gram negativni, hipertermofilni, heterotrofni in aerobne bakterije. Sintetizira termostabilni encim, ki se uporablja v tehniki PCR, imenovani Taq ADN polimeraza.

Kalikuralna sulfurivirga

Ekstremni termofil, mikroaerofilni kvimiolitrofil, tiosulfatni oksidanti.

Geobacillus Stearothermophilus Preden pokličete Bacillus stearotermophilus

Gram pozitiven bacil, sporuliran, ekstremni termofil. Njegove spore se uporabljajo v mikrobioloških laboratorijih kot biološki nadzor za oceno pravilnega delovanja avtoklava.

Spol Nautilia 

Za vrste tega rodu je značilno, da so gram negativne, hipertermofili, čeprav je njihov rastni razpon širok, morsko življenje, ne tvorijo spore, so zavezani anaerobi ali mikroaerofilni.

Primerjalna tabela med najpomembnejšo vrsto

Vir: Pripravil avtor MSC. Marielsa Gil.

Reference

1. Gallut P. Izolacija in gojenje mikroorganizmov, povezanih s onkoidi hidrotermalnih manimatov Santispac, Bahía Concepción, BCS, Mehika. Diplomsko delo, da bi pridobili magisterij iz znanosti. Biološki raziskovalni center. 2016. Na voljo na: Cibnor.Institucionalno skladišče.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson Go, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjardottir SH, Kristjanson JK. Rhodothermus marinus: fiziologija in molekularna biologija. Ekrajnofili. 2006; 10 (1): 1-16. Na voljo v: CBI.NLM.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov.
3. Thermus aquaticus." Wikipedia, brezplačna enciklopedija. 24. november 2018, 10:28 UTC. 9. maj 2019, 01:55.Wikipedija.Ali
4. Thwaite J, Atkins H. Sterilizacijski test Bacilli. V medicinski mikrobiologiji (osemtejna izdaja).
5. Kralji t. Biotska raznovrstnost morskih bakterij: novi obdelovalni taksoni. Diplomsko nalogo, da se odločite za naslov zdravnika v biotehnologiji. Oddelek za mikrobiologijo in ekologijo. 2012. Dostopno na: Univerza Valencia.
6. Sako Y, Takai K, Ishida in, Uchida A, Katayama in. Rhodothermus Obamensis sp. Nov., do sodobne linije izjemno termofilnih morskih bakterij. Int J Syst Bacteriol. Devetnajst devetdeset šest; 46 (4): 1099-104.
7. Reke m. Neida, crespo m. Carla f., Terrazas s. Luis e., Alvarez a. Maria t. Izolacija termofilnih anaerobnih sevov, ki proizvajajo celice in hemicelaze, ki sodelujejo pri proizvodnji bioetanola s pomočjo tradicionalnih in netradicionalnih tehnik in izolacijske tehnike. Biofarbo. 2007; 15 (1): 43-50. Na voljo v: Bolivijske revije.org.b