ТХЕРМУС АКУАТИЦУС: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ЖИВОТНИ ЦИКЛУС, ПРИМЕНЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Тхермус акуатицус је термофилна бактерија, коју је открио Тхомас Броцк 1967. године, а налази се у Пхилум Деиноцоццус-Тхермус. То је грам-негативан, хетеротрофни и аеробни микроорганизам, који има термичку стабилност као својствено својство.

Добива се из разних извора са температуром између 50 ° Ц и 80 ° Ц и пХ од 6,0 до 10,5, у Националном парку Иелловстоне и у Калифорнији у Северној Америци. Такође је изолована од вештачких термалних станишта.

Тхермус акуатицус. Бактерије су депоноване на 0,22 µм Миллипоре филтеру (скала = 1 µм).

Оно представља извор ензима отпорних на топлоту, који преживе различите цикле денатурације. У том контексту, протеини и ензими су од посебног интереса за биотехнолошку индустрију.

Тако се ензими који га чине користе у генетском инжињерингу, у ланчаној реакцији полимеразе (ПЦР) и као научно и форензичко истраживање (Виллиамс и Схарп, 1995).

Опште карактеристике

Иелловстоне Парк Гејсер. Тхермус акуатицус је изолован из гејзера. Извор: Пикабаи

То је грам негативно

Тхермус акуатицус, подвргнут процесу бојења по Граму, добија фуксијску боју. То је зато што је зид пептидогликана изузетно танак тако да се честице боје не би заробиле у њему.

Станиште

Ова бактерија је дизајнирана да издржи екстремно високе температуре. То имплицира да су њихово природно станиште места на планети где температуре прелазе 50 ° Ц.

У том смислу, ова бактерија је изолована из гејзира, а најчешће су они из Националног парка Иелловстоне; из врућих извора широм света, као и из вештачких окружења топле воде.

Аеробно је

То значи да је Тхермус акуатицус бактерија и да нужно мора бити у окружењима која јој обезбеђују доступност кисеоника да би могла да спроводи своје метаболичке процесе.

Термофилно је

Ово је једна од најрепрезентативнијих карактеристика Тхермус акуатицус. Ова бактерија је изолована из места где су температуре изузетно високе.

Тхермус акуатицус је веома посебна и отпорна бактерија, јер на температурама високим од оних које подржава, протеини код већине живих бића денатуришу се и неповратно престају да испуњавају своје функције.

Ова бактерија има температуру раста од 40 ° Ц до 79 ° Ц, а оптимална температура раста је 70 ° Ц.

Хетеротрофна је

Као и сваки хетеротрофни организам, овој бактерији су потребна органска једињења присутна у окружењу да би се развила. Главни извори органске материје су бактерије и алге, присутне у околини, као и околно тло.

Успијева у благо алкалним срединама

Оптимални пХ у коме се Тхермус акуатицус може развити без протеина који га чине губе своју функцију између 7,5 и 8. Вреди упамтити да је 7 на пХ скали неутралан. Изнад тога је алкална, а испод киселина.

Производи велики број ензима

Тхермус акуатицус је микроорганизам који је био врло користан на експерименталном нивоу због своје способности да живи у окружењу са високим температурама.

Па, кроз бројна истраживања утврђено је да синтетише бројне ензиме који, радознало, у другим микроорганизмима, на истим температурама, денатурирају и изгубе функцију.

Ензими синтетизовани од Тхермус акуатицус који су највише проучавани су;

• Алдолассе
• Так И рестрикциони ензим
• ДНК лигаза
• Алкална фосфатаза
• Изоцитрат дехидрогеназа
• Амиломалтаза

Филогенија и таксономија

Овај микроорганизам је уоквирен према класичном приступу:

• Краљевина: Бактерије
• Пхилум: Деиноцоццус-Тхермус
• Класа: Деинококи
• Наруџба: Термали
• Породица: Тхермацеае
• Род: Тхермус
• Врста: Тхермус акуатицус.

Морфологија

Бактерија Тхермус акуатицус припада групи бактерија у облику штапића (бацили). Величине ћелија су приближно 4 до 10 микрона. Под микроскопом се могу видети веома велике ћелије, као и мале ћелије. На ћелијској површини немају цилија или бичеве.

Тхермус акуатицус ћелија има мембрану коју сачињавају три слоја: унутрашњи плазма, спољни груби изглед и међуфазни слој.

Једна од карактеристичних карактеристика ове врсте бактерија је да у њеној унутрашњој мембрани постоје структуре које личе на шипке, које су познате и под називом ротундова тела.

Исто тако, ове бактерије садрже врло мало пептидогликана у својој ћелијској стијенци и, за разлику од грам-позитивних бактерија, садржи липопротеине.

Када су изложене природној светлости, ћелије бактерија могу постати жуте, ружичасте или црвене боје. То је због пигмената који се налазе у бактеријским ћелијама.

Генетски материјал сачињен је од једног кружног хромозома у којем се налази ДНК. Од тога, отприлике 65% чине нуклеотиди гванина и цитозина, а нуклеотиди тимина и аденина представљају 35%.

Животни циклус

Опћенито, бактерије, укључујући Т. акуатицус, размножавају се асексуално дијељењем станица. Појединачни ДНК хромозом почиње да се реплицира; он се понавља да би могао да наследи све генетске информације кћеринским ћелијама, због присуства ензима који се зове ДНК полимераза. За 20 минута нови хромозом је готов и фиксирао се у ћелији.

Подела се наставља и након 25 минута, два хромозома су почела да се умножавају. Подела се појављује у центру ћелије и за 38 мин. ћелије кћери представљају поделу раздвојену зидом, а крај асексуалне поделе траје 45-50 мин. (Дреифус, 2012).

Ћелијска структура и метаболизам

Пошто је грам-негативна бактерија, има спољну мембрану (липопротеински слој) и периплазму (водену мембрану), где се налази пептидогликан. Није примећена цилија или флагела.

Састав липида ових термофилних организама мора се прилагодити флуктуацијама температуре контекста у којем се развијају, да би одржао функционалност ћелијских процеса, без губитка хемијске стабилности неопходне за избегавање растварања на високим температурама (Раи ет ал. 1971).

С друге стране, Т. акуатицус је постао прави извор термостабилних ензима. Так ДНК полимераза је ензим који катализује лизу супстрата стварањем двоструке везе, па је повезан са ензимима лиза-типа (ензими који катализују ослобађање веза).

Пошто долази од термофилне бактерије, одупире се дугим инкубацијама на високим температурама (Ламбле, 2009).

Треба напоменути да сваки организам има ДНК полимеразу за репликацију, али због свог хемијског састава не одолева високим температурама. Зато је так ДНА полимераза главни ензим који се користи за појачавање секвенци људског генома, као и генома других врста.

Апликације

Појачајте фрагменте

Термичка стабилност ензима омогућава да се користи у техникама за амплификацију фрагмената ДНК ин витро репликацијом, као што је ПЦР (ланчана реакција полимеразе) (Мас и Цолбс, 2001).

Ово захтева почетне и завршне прајмере (кратка нуклеотидна секвенца која пружа почетну тачку за синтезу ДНК), ДНК полимеразу, деоксирибонуклеотид трифосфат, пуферски раствор и катионе.

Реакциона цев са свим елементима се смешта у термички циклус између 94 и 98 степени Целзијуса, да се ДНК подели у појединачне ланце.

Деловање прајмера почиње и загревање се поново креће између 75-80 степени Целзијуса. Иницира синтезу са 5 ′ до 3 ′ краја ДНК.

Ево важности употребе термостабилног ензима. Ако се користи било која друга полимераза, она би била уништена током екстремних температура неопходних за провођење поступка.

Кари Муллис и други истраживачи из корпорације Цетус открили су искључење потребе за додавањем ензима након сваког циклуса термичке денатурације ДНК. Ензим је клониран, модификован и произведен у великим количинама ради комерцијалне продаје.

Катализујте биохемијске реакције

Хидролиза глутена термоактивном серин пептидазом аквализин1 из Т. акуатицус, почиње изнад 80 ° Ц у прављењу хлеба.

Овим се проучава релативни допринос топлински стабилног глутена текстури мрвице хлеба (Вербаувхеде и Цолб, 2017).

Деградација поликлорираних бифенил једињења

1. Броцк, ТД., Фреезе Х. Тхермус акуатицус ген. н. и сп. н., неспортски екстремни термофил. 1969. Ј. Бактериол. Том 98 (1). 289-297.
2. Дреифус Цортес, Георге. Свет микроба. Уреднички фонд за економску културу. Мексико. 2012.
3. Феррерас П. Елои Р. Експресија и проучавање термостабилних ензима од биотехнолошког интереса Универсидад Аутонома де Мадрид. ДОКТОРАЛНА ТЕЗА Мадрид. 2011. Доступно на: репоситорио.уам.ес.
4. Мас Е, Поза Ј, Цириза Ј, Сарагоза П, Оста Р и Роделлар Ц. Образложење ланчане реакције полимеразе (ПЦР). АкуаТИЦ н ° 15, новембар 2001.
5. Руиз-Агуилар, Грациела МЛ, Биодеградација поликлорираних бифенила (ПЦБ) микроорганизмима. Ацта Университариа 2005, 15 (мај-август). Доступно на редалиц.орг.
6. Схарп Р, врста Р. Р. Термуса. Биотхецнологи Хандбоокс. Спрингер Сциенце Бусинесс Медиа, ЛЛЦ. деветнаест деведесет пет.