ТЕРМОФИЛНЕ БАКТЕРИЈЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТАНИШТЕ, ХРАНА - БИОЛОГИЈА - 2025

У термофилни бактерија су они који имају способност да расте у срединама са температурама већим од 50 ° Ц. Станишта ових микроорганизама су веома непријатељска места, попут хидротермалних отвора, вулканских подручја, топлих извора и пустиња. У зависности од температурног опсега који подржавају, ови микроорганизми су класификовани као термофили, екстремни термофили и хипертермофили.

Термофили успевају у температурном опсегу између 50 и 68 ° Ц, чија је оптимална температура раста већа од 60 ° Ц. Екстремни термофили расту у опсегу од 35 до 70 ° Ц, са оптималном температуром од 65 ° Ц, а хипертермофили живе у температурном опсегу од 60 до 115 ° Ц, са оптималним растом од ≥80 ° Ц.

Слика са леве стране: Околина у којој живе термофилне бактерије. Слика десно: фигуративни приказ термофилних бактерија. Извор: Лева слика пкхере, десна слика пикабаи

Као примери термофилних бактерија уопште могу се навести: Геоб ациллус стеаротермопхилус, Деферрибацтер десулфурицанс, Маринитхермус хидротхермалис и Тхермус акуатицус, између осталих.

Ови микроорганизми имају посебне структурне карактеристике које им дају способност да издрже високе температуре. У ствари, њихова морфологија је толико различита да се не могу развијати на нижим температурама.

карактеристике

Термофилне бактерије имају низ карактеристика због којих се прилагођавају окружењима са врло високим температурама.

С једне стране, ћелијска мембрана ових бактерија има велику количину засићених липида дугог ланца. То им омогућава да се носе са високим температурама и одржавају одговарајућу пропустљивост и флексибилност, успевајући да размене супстанце са околином а да се не униште.

С друге стране, иако је познато да протеини углавном денатурају на високим температурама, протеини присутни у термофилним бактеријама поседују ковалентне везе које делују хидрофобно. Ова карактеристика пружа стабилност овој врсти бактерија.

Исто тако, ензими које производе термофилне бактерије су термостабилни протеини, јер могу извршавати своје функције у непријатељском окружењу у којем се те бактерије развијају, а да при томе не изгубе своју конфигурацију.

У односу на кривуљу раста, термофилне бактерије имају високу стопу репродукције, али имају краћи полуживот од осталих класа микроорганизама.

Корисност термофилних бактерија у индустрији

Данас различите врсте индустрије користе ензиме бактеријског поријекла за обављање различитих процеса. Неки од њих потичу од термофилних бактерија.

Међу ензимима који су најчешће изоловани од термофилних бактерија са могућом индустријском применом су ензими α-амилазе, ксиланазе, ДНК полимераза, каталазе и серинске протеазе, који су сви термостабилни.

Ови ензими су посебни јер могу да делују на високим температурама, где би се денатурали и други слични ензими које стварају мезофилне бактерије.

Због тога су идеални за процесе који захтевају високе температуре или за процесе у којима је неопходно да се смањи пролиферација мезофилних бактерија.

Примери

Као пример употребе ензима из термофилних бактерија у индустрији можемо поменути употребу ДНК полимеразе (так полимераза), у техници ланчане реакције полимеразе (ПЦР).

Овом техником денатура се ДНК на високим температурама, без ризика да се оштети ензим так полимеразе. Прва употребљена полимераза так изолована је из врсте Тхермус акуатицус.

Са друге стране, термофилне бактерије се могу користити да минимизирају штету узроковану загађивањем околине.

На пример, истраживање је открило да неке термофилне бактерије могу да елиминишу једињења која су токсична за животну средину. Такав је случај са полихлоробифенилом (загађујућа супстанца, између осталих једињења, присутна у пластици и расхладним средствима).

Ово је могуће захваљујући чињеници да одређене термофилне бактерије могу користити елементе као што су бифенил, 4-хлоробифенил и бензојева киселина као извор угљеника. Због тога они разграђују поликлороване бифениле, елиминишући их из окружења.

Са друге стране, ове бактерије су одличне у рециклирању елемената, као што су азот и сумпор у тлу. Због тога се могу користити за природно ђубрење земље без потребе за вештачким (хемијским) ђубривима.

Исто тако, неки истраживачи предлажу употребу термофилних бактерија за добијање супстанци које стварају алтернативну енергију, попут биоплина, биодизела и биоетанола хидролизом пољопривредно-индустријског отпада, фаворизујући процесе биоремедијације.

Станиште

Станиште термофилних бактерија сачињавају земаљска или морска места која су карактеристична по њиховим високим температурама. Остали фактори који прате температуру су пХ медијума, концентрација соли и хемијских једињења (органских и неорганских) која могу бити присутна.

У зависности од специфичних карактеристика медијума, у њему ће се развити одређена врста термофилних бактерија.

Међу најчешћим стаништима ове врсте бактерија могу се поменути следећи: хидротермални отвори, вулканска подручја, врели извори и пустиње.

Храњење

Термофилним бактеријама углавном је потребан раст сложених култура. Међу храњиве материје које могу бити потребне су: екстракт квасца, триптон, казамино киселине, глутамат, пролин, серин, целобиоза, трехалоза, сахароза, ацетат и пируват.

Агар коришћен за изоловање неких термофилних бактерија је Луриа-Бер-тани ​​агар. Садржи хидролизовани казеин, екстракт квасца, НаЦл, агар и дестиловану воду са пХ подешеним на 7,0 ± 0,2.

Термофилне бактерије као контаминанти прерађене хране

Већина термофилних бактерија је сапрофитна и не изазива болест код људи. Међутим, у производњи хране могу постојати фактори који фаворизују ширење термофилних микроорганизама, који могу бити штетни.

Да бисмо дали пример, у производњи млечних производа користи се пастеризација као метода деконтаминације хране. Ова метода треба да гарантује санитарни квалитет; међутим, није глупо јер спорулиране термофилне бактерије могу преживети овај процес.

То је зато што, иако вегетативне ћелије већине спорулираних бактерија нису отпорне на топлоту, споре су.

Постоје спорулиране бактерије које представљају стварну опасност за људску употребу. На пример, споре следећих врста: Бациллус цереус, Цлостридиум ботулинум, Цлостридиум перфрингенс, Тхермоанаеробацтериум киланолитицум, Геобациллус стеаротхермопхилус.

Конзервирана роба са ниским киселинама нормално је нападнута анаеробним термофилним бактеријама које стварају споре, као што је Геобациллус стеаротхермопхилус. Ова бактерија ферментира угљене хидрате и ствара непријатно кисео укус због производње кратколанчаних масних киселина.

Слично томе, конзервирана храна са високим киселинама може бити контаминирана Цлостридиум тхермосаццхаролитицум. Овај микроорганизам је високо сахаролитички и узрокује избочење лименке због велике производње гаса.

Са своје стране, Десулфотомацулум нигрифицанс такође напада конзервирану храну. Иако лименка не показује знаке неовлаштеног квара, приликом отклањања конзерве можете осетити снажан кисели мирис и примети се поцрњена храна. Црна боја је последица чињенице да бактерије производе водоник-сулфид, који заузврат реагира са гвожђем у посуди, формирајући једињење ове боје.

Коначно, Бациллус цереус и Цлостридиум перфрингенс изазивају тровање храном, а Цлостридиум ботулинум излучује снажан неуротоксин у храни који, кад се конзумира, изазове смрт.

Примери термофилних бактерија

Рходотхермус обаменсис

Морске бактерије, грам негативне, хетеротрофне, аеробне и хипертермофилне бактерије.

Род Цалдицеллулосируптор

Анаеробне бактерије, Грам позитивне, екстремно термофилне, спорулиране.

Класа термикробиоба

Они су аеробне хипертермофилне бактерије, хетеротрофне, са променљивим Грамом.

Рходотхермус маринус

Грам негативан, аеробни, екстремно термофилни и халофилни бацил. Проучавана је његова производња термостабилних ензима, посебно за хидролизу полисахарида и за синтезу ДНК, који су од интереса за индустрију.

Деферрибацтер десулфурицанс

Анаеробне бактерије, екстремно термофилне, хетеротрофне, смањују сумпор, нитрат и арсенат.

Маринитхермус

Грам негативне шипке или филаменти, екстремно термофилни, строго аеробни хетеротрофни.

Тхермодесулфобацтериум хидрогенипхилум

Морске врсте, хипертермофилне, анаеробне, грам негативне, хемолитоаутотрофне (смањење сулфата), нису спориле.

Тхермус акуатицус

Грам негативне, хипертермофилне, хетеротрофне и аеробне бактерије. Синтетизује термостабилни ензим који се користи у ПЦР-у, а зове се так ДНА полимераза.

Сулфуривирга цалдицуралии

Екстремни термофилни, микроаерофилни хемолитоаутотрофни, тиосулфат оксидант.

Геобациллус

Грам позитивне, споризиране, екстремне термофилне шипке. Његове споре се користе у микробиолошким лабораторијама као биолошка контрола за процену исправног функционисања аутоклава.

Пол

За врсте овог рода карактерише то што су грамно негативне, хипертермофилне, иако им је опсег раста широк, морски живот, не формирају споре, они су облигати анаероби или микроаерофили.

Упоредна табела између најрелевантнијих врста

Извор: Припремио аутор мр. Мариелса Гил.

Референце

1. Галлут П. Изолација и култура микроорганизама повезаних са онкоидима из хидротермалних извора Сантиспац, Бахиа Цонцепцион, БЦС, Мекицо. Теза за стицање дипломе магистра наука. Биологицал Ресеарцх Центер. 2016. Доступно на: цибнор.репоситориоинституционал.
2. Бјорнсдоттир СХ, Блондал Т, Хреггвидссон ГО, Еггертссон Г, Петурсдоттир С, Хјорлеифсдоттир С, Тхорбјарнардоттир СХ, Кристјанссон ЈК. Рходотхермус маринус: физиологија и молекуларна биологија. Екстремофили. 2006; 10 (1): 1-16. Доступно на: цби.нлм.них.гов.
3. Тхермус акуатицус. " Википедија, Слободна енциклопедија. 24 новембар 2018, 10:28 УТЦ 9 мај 2019, 01:55 ен.википедиа.ор
4. Тхваите Ј, Аткинс Х. Бацили за испитивање стерилизације. Ин Медицал Мицробиологи (Осамнаесто издање).
5. Реиес Т. Биолошка разноликост морске бактерије: нове својствене својте. Теза се квалификује за титулу доктора биотехнологије. Одељење за микробиологију и екологију. 2012. Доступно на: Универзитет у Валенсији.
6. Сако И, Такаи К, Исхида И, Уцхида А, Катаиама И. Рходотхермус обаменсис сп. нов., савремена лоза екстремно термофилних морских бактерија. Инт Ј Сист Бактериол. деветнаест деведесет шест; 46 (4): 1099-104.
7. Риос М. Неида, Цреспо М. Царла Ф., Терразас С. Луис Е., Алварез А. Мариа Т. Изолација термофилних анаеробних сојева који производе целулазе и хемицелулазе укључене у производњу Биоетанола традиционалним културама и техникама изолације, а не традиционални. БИОФАРБО. 2007; 15 (1): 43-50. Доступно на: магазиниболивианас.орг.б