TERMOFIL BAKTÉRIUMOK: JELLEMZŐK, ÉLŐHELY, ÉTEL - BIOLÓGIA - 2025

A termofil baktériumok azok, amelyek képesek 50 ° C-ot meghaladó hőmérsékleten növekedni. Ezen mikroorganizmusok élőhelye nagyon ellenséges helyek, például hidrotermikus szellőzőnyílások, vulkáni területek, meleg források és sivatagok. Attól függően, hogy mekkora hőmérsékleti tartományt támogatnak, ezeket a mikroorganizmusokat termofil, extrém termofil és hipertermofil kategóriába sorolják.

A termofilek 50 és 68 ° C közötti hőmérsékleti tartományban virágzanak, optimális növekedési hőmérséklete 60 ° C-nál magasabb. A szélsőséges termofilek 35 és 70 ° C közötti hőmérsékleten növekednek, optimális hőmérséklete 65 ° C, a hipertermofilek pedig 60 és 115 ° C közötti hőmérsékleti tartományban élnek, optimális növekedéssel ≥80 ° C-on.

Kép a bal oldalon: Környezet, ahol termofil baktériumok élnek. A jobb oldalon található kép: a termofil baktériumok ábrás ábrázolása. Forrás: Bal oldali kép képpont, jobb kép pixabay

A termofil baktériumok példáiként általában a következők említhetők: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis és Thermus aquaticus.

Ezeknek a mikroorganizmusoknak különleges szerkezeti tulajdonságai vannak, amelyek képesek képesek nekik ellenállni a magas hőmérsékleten. Valójában morfológiájuk annyira eltérő, hogy alacsonyabb hőmérsékleten nem képesek fejlődni.

jellemzők

A termofil baktériumok számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik őket a nagyon magas hőmérsékletű környezetben való alkalmazkodáshoz.

Egyrészt ezeknek a baktériumoknak a sejtmembránja nagy mennyiségű hosszú láncú telített lipiddel rendelkezik. Ez lehetővé teszi számukra, hogy megbirkózzanak a magas hőmérsékleten, megőrizzék a megfelelő áteresztőképességet és rugalmasságot, és képesek legyenek anyagcserére a környezettel anélkül, hogy önmagukat elpusztítanák.

Másrészt, bár ismert, hogy a fehérjék általában magas hőmérsékleten denaturálódnak, a termofil baktériumokban levő proteinek kovalens típusú kötéseket tartalmaznak, amelyek hidrofób módon kölcsönhatásba lépnek. Ez a tulajdonság stabilitást biztosít az ilyen típusú baktériumokhoz.

Hasonlóképpen, a termofil baktériumok által termelt enzimek hőstabil proteinek, mivel képesek ellátni funkcióikat az ellenséges környezetben, ahol ezek a baktériumok fejlődnek, anélkül, hogy elveszítik a konfigurációjukat.

A növekedési görbéhez viszonyítva a termofil baktériumok nagymértékben reprodukálódnak, de rövidebb felezési idejük vannak, mint a többi mikroorganizmus osztály.

A termofil baktériumok hasznossága az iparban

Manapság a különféle iparágak baktériumokból származó enzimeket használnak különböző folyamatok végrehajtására. Néhányuk termofil baktériumokból származik.

A termofil baktériumokból leggyakrabban izolálható enzimek között, amelyek ipari felhasználása lehetséges, az α-amilázok, xilanázok, DNS polimeráz, katalázok és szerin proteázok, amelyek mindegyike hőstabil.

Ezek az enzimek különlegesek, mivel képesek magas hőmérsékleten működni, ahol más hasonló enzimek, amelyek mezofil baktériumok által készültek, denaturálódnának.

Ezért ideálisak olyan folyamatokhoz, amelyek megkövetelik a magas hőmérsékletet, vagy olyan folyamatokban, ahol elengedhetetlen a mezofil baktériumok szaporodásának minimalizálása.

Példák

A termofil baktériumokból származó enzimek ipari felhasználásának példájaként megemlíthetjük a DNS-polimeráz (taq-polimeráz) alkalmazását a polimeráz-láncreakció (PCR) technikában.

Ez a módszer denaturálja a DNS-t magas hőmérsékleten, anélkül, hogy a taq polimeráz enzim megsérülne. Az első alkalmazott taq polimerázt a Thermus aquaticus fajból izoláltuk.

Másrészt a termofil baktériumok felhasználhatók a környezetszennyezés által okozott károk minimalizálására.

Például a kutatások rámutattak, hogy egyes termofil baktériumok eliminálhatják a környezetre mérgező vegyületeket. Ilyen a poliklór-bifenil (egy szennyező anyag, amely műanyagokban és hűtőközegekben található, többek között).

Ez azért lehetséges, mert bizonyos termofil baktériumok szénforrásként olyan elemeket használhatnak, mint a bifenil, 4-klór-bifenil és a benzoesav. Ezért lebontják a poliklórozott bifenileket, eltávolítva azokat a környezetből.

Másrészről, ezek a baktériumok kiválóan alkalmazhatók olyan elemek újrahasznosítására, mint például a nitrogén és a kén a talajban. Emiatt felhasználhatók a talaj természetes műtrágyázás nélküli műtrágyázáshoz.

Hasonlóképpen, néhány kutató javasolja a termofil baktériumok használatát olyan anyagok előállítására, amelyek alternatív energiát generálnak, például biogáz, biodízel és bioetanol az agroipari hulladékok hidrolízise útján, és elősegítik a bioremediációs folyamatokat.

Habitat

A termofil baktériumok élőhelye földi vagy tengeri helyekből áll, amelyeket magas hőmérséklete jellemez. A hőmérsékletet kísérő egyéb tényezők a közeg pH-ja, a sók koncentrációja és a jelenlévő kémiai vegyületek (szerves és szervetlen).

A tápközeg sajátos tulajdonságaitól függően bizonyos termofil baktériumok kialakulhatnak benne.

Az ilyen típusú baktériumok számára leggyakoribb élőhelyek között említhetők a hidrotermikus szellőzőnyílások, vulkáni területek, meleg források és sivatagok.

Táplálás

A termofil baktériumok növekedéséhez általában komplex táptalajokra van szükség. A tápanyagok között, amelyekre szükségük lehet, a következők: élesztőkivonat, tripton, kasaminosavak, glutamát, prolin, szerin, cellobióz, trehalóz, szacharóz, acetát és piruvát.

Néhány termofil baktérium izolálására alkalmazott agar a Luria-Ber-tani agar. Hidrolizált kazeint, élesztõkivonatot, NaCl-t, agart és desztillált vizet tartalmaz, amelynek pH-ja 7,0 ± 0,2.

Termofil baktériumok, mint a feldolgozott élelmiszerek szennyezői

A legtöbb termofil baktérium szaprofit és nem okoz betegséget az emberben. Az élelmiszerek gyártása során azonban előfordulhatnak olyan tényezők, amelyek elősegítik a termofil mikroorganizmusok szaporodását, ami káros lehet.

Példaként említjük, hogy a tejtermékek gyártásában a pasztőrözést alkalmazzák az élelmiszerek szennyeződésmentesítési módszerének. Ez a módszer állítólag garantálja az egészségügyi minőséget; ez azonban nem bolondbiztos, mert a sporulált termofil baktériumok túlélhetik ezt a folyamatot.

Ennek oka az, hogy bár a legtöbb sporulált baktérium vegetatív sejtje nem hőálló, a spórák ugyanakkor vannak.

Vannak sporulált baktériumok, amelyek valódi veszélyt jelentenek az emberi fogyasztásra. Például a következő fajok spórái: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Az alacsony savtartalmú konzervek általában spóraképző, anaerob, termofil baktériumokkal, például Geobacillus stearothermophilus támadják meg. Ez a baktérium fermentálja a szénhidrátokat, és kellemetlen savanyú ízt eredményez a rövid szénláncú zsírsavak előállítása miatt.

Hasonlóképpen, a magas savtartalmú konzervek szennyeződhetnek a Clostridium thermosaccharolyticum-nal. Ez a mikroorganizmus erősen szacharolitikus és a nagy gáztermelés miatt a doboz elhajlik.

A Desulfotomaculum nigrificans a maga részéről megtámadja a konzerveket is. Noha a doboz nem mutat meghamisítás jeleit, a doboz kibontásakor erõs savas illatú lehet, és feketült étel észlelhetõ. A fekete szín annak a ténynek köszönhető, hogy a baktériumok hidrogén-szulfidot termelnek, amely viszont reagál a tartályban lévő vasal, ezzel a színű vegyületet képezve.

Végül, a Bacillus cereus és a Clostridium perfringens ételmérgezést okoz, a Clostridium botulinum pedig egy erős neurotoxint választ ki az élelmiszerekben, amelyek fogyasztása halált okoz.

Példák a termofil baktériumokra

Rhodothermus obamensis

Tengeri baktériumok, Gram-negatív, heterotróf, aerob és hipertermofil baktériumok.

Caldicellulosiruptor nemzetség

Anaerob baktériumok, Gram-pozitív, extrém termofil, sporált.

Termomikrobium osztály

Ezek aerob hipertermofil baktériumok, heterotrófok, változó grammmal.

Rhodothermus marinus

Gram-negatív, aerob, extrém termofil és halogén bacillus. Termostabil enzimek termelését tanulmányozták, különös tekintettel a poliszacharidok hidrolízisére és a DNS szintézisre, mind az ipar számára fontosak.

Deferribacter desulfuricans

Anaerob baktériumok, extrém termofil, heterotróf, redukáló kén, nitrát és arzenát.

Marinithermus

Gram-negatív rudak vagy szálak, extrém termofil, szigorú aerob heterotróf.

Thermodesulfobacterium hydrauliciphilum

Tengeri fajok, hipertermofil, anaerob, gram-negatív, kemolitoautotróf (szulfát redukáló), nem sporáltak.

Thermus aquaticus

Gram-negatív, hipertermofil, heterotróf és aerob baktériumok. Szintetizálja a PCR-ben alkalmazott hőstabil enzimet, az úgynevezett taq DNS polimerázt.

Sulphurivirga caldicuralii

Extrém termofil, mikroaerofil kemolitoautotróf, tioszulfát-oxidálószer.

Geobacillus

Gram-pozitív, sporált, extrém termofil rudak. Spóráit a mikrobiológiai laboratóriumokban használják biológiai kontrollként az autokláv megfelelő működésének felmérésére.

nem

Ennek a nemzetségnek a fajaira jellemző, hogy gram-negatív, hipertermofil, bár növekedésük széles, a tengeri életben, spórákat nem képeznek, kötelező anaerobok vagy mikroaerofilek.

Összehasonlító táblázat a legrelevánsabb fajok között

Forrás: A szerző készítette Msc. Marielsa Gil.

Irodalom

1. Gallut P. Santispac, Bahía Concepción, BCS, México hidrotermális forrásaiból származó onkoidokhoz kapcsolódó mikroorganizmusok izolálása és tenyésztése. Tézis a természettudományi fokozat megszerzéséhez. Biológiai Kutatóközpont. 2016. elérhető: cibnor.repositorioinstitucional.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjansson JK. Rhodothermus marinus: fiziológia és molekuláris biológia. Extremophíies. 2006; 10 (1): 1-16. Elérhető: cbi.nlm.nih.gov.
3. Thermus aquaticus. " Wikipédia, a szabad enciklopédia. 2018. november 24., 10:28 UTC. 2019. május 9., 01:55 en.wikipedia.or
4. Thwaite J, Atkins H. Sterilizációs teszt bacillusok. Az orvosi mikrobiológiában (tizennyolcadik kiadás).
5. Reyes T. Tengeri baktériumok biodiverzitása: új termeszthető taxonok. A diplomamunka biotechnológiai doktor címet kap. Mikrobiológiai és Ökológiai Tanszék. 2012. Elérhető a Valencia Egyetemen.
6. Sako Y, Takai K, Ishida Y, Uchida A, Katayama Y. Rhodothermus obamensis sp. nov., rendkívül termofil tengeri baktériumok modern vonala. Int. J Syst Bacteriol. tizenkilenc kilencvenhat; 46 (4): 1099-104.
7. Ríos M. Neida, Crespo M. Carla F., Terrazas S. Luis E., Alvarez A. María T. A bioetanol előállításában részt vevő cellulázokat és hemicellulázakat előállító termofil anaerob törzsek hagyományos kultúrával és izolálási technikákkal történő izolálása, és nem hagyományos. BIOFARBO. 2007-ben; 15 (1): 43-50. Elérhető a magazinesbolivianas.org.b oldalon