Charakterystyka, przykłady, aplikacje

Organizmy Acidofile Są rodzajem mikroorganizmów (prokariotów lub eukariontów) zdolnych do odtwarzania i życia w środowiskach, których wartości pH są mniejsze niż 3. W rzeczywistości kwasofilowy termin pochodzi od greckiego i oznacza „miłośnik kwasu”.

Środowiska te mogą pochodzić z aktywności wulkanicznej z wyzwoleniem z gazów siarkowych lub mieszanki metalicznych tlenków kopalni żelaza. Ponadto mogą być produktem aktywności lub metabolizmu samych organizmów, które zakwaszają własne środki, aby móc przetrwać.

Kwaśne wody Red River służą jako siedlisko dla szerokiej gamy kwaśnych mikroorganizmów, które nadają jej charakterystyczny kolor. Antonio de Mijas, Hiszpania [CC BY-SA 2.0 (https: // creativeCommons.ORG/Licencje/BY-SA/2.0)], z Wikimedia Commons.

Organizmy sklasyfikowane w tej kategorii należą również do dużej grupy organizmów ekstremoficznych, ponieważ rosną w środowiskach, których pH jest bardzo kwaśne. Gdzie większość komórek nie jest w stanie przetrwać.

Ponadto ważne jest, aby podkreślić, że ta grupa organizacji ma ogromne znaczenie z ekologicznego i ekonomicznego punktu widzenia.

[TOC]

Ogólne cechy

Konkurencja, drapieżnictwo, mutalizm i synergia

Większość organizmów kwasofilowych rośnie i żyje w tlenie. Istnieją jednak testy kwasofilowe, które można opracować zarówno przy nieobecności, jak i w obecności tlenu.

Ponadto organizmy te ustanawiają różne rodzaje interakcji z innymi organizmami, takimi jak kompetencje, drapieżnictwo, mutualizm i synergia. Przykładem są mieszane uprawy kwasofilowe, które mają większy wzrost i wydajność w utlenianiu minerałów siarczkowych niż poszczególne uprawy.

Kwasowość, problem do rozwiązania

Kwasofile wydają się mieć charakterystyczne cechy strukturalne i funkcjonalne, które pozwalają im zneutralizować kwasowość. Należą do nich wysoce nieprzepuszczalne błony komórkowe, wysoka wewnętrzna pojemność regulacyjna i unikalne systemy transportu.

Ponieważ kwasofile żyją w środowisku, w którym stężenie protonów jest wysokie, opracowały systemy pomp odpowiedzialne za wydalanie protonów za granicą. Ta strategia sprawia, że ​​wnętrze bakterii jest bardzo blisko neutralnego.

Może ci służyć: bulion selenito: co to jest, podkład, przygotowanie, używa
Organizmy kwasofilowe opracowały system pompy protons, który pozwala im pompować protony na zewnątrz i utrzymywać wewnątrzkomórkowe pH w pobliżu neutralnego. Philmacd [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)], z Wikimedia Commons.

Jednak w kopalniach o wysokiej zawartości kwasu siarkowego stwierdzono mikroorganizmy bez ściany komórkowej, co wskazuje, że nawet bez tej ochrony podlegają wysokim stężeniu protonów.

Z drugiej strony, ze względu na ekstremalne warunki, w których ten rodzaj mikroorganizmów jest poddawany, muszą upewnić się, że wszystkie ich białka są funkcjonalne i nie denaturalizują.

Aby to zrobić, zsyntetyzowane białka mają wysoką masę cząsteczkową, dzięki czemu istnieje większa liczba powiązań między aminokwasami, które je tworzą. W ten sposób trudniejsze jest, aby złamanie połączeń się wystąpiło, a większą stabilność jest nadana strukturze białka.

Wysoka nieprzepuszczalność membrany

Gdy protony wejdą do cytoplazmy, organizmy kwasofilowe muszą wdrożyć metody, które pozwalają im złagodzić skutki zmniejszonego wewnętrznego pH.

Aby pomóc w utrzymaniu pH, kwasofile mają wodoodporną błonę komórkową, która ogranicza wejście protonów do cytoplazmy. Wynika to z faktu, że membrana kwasofilów archeńskich składa się z innych lipidów do tych znalezionych w bakteriach eukariotycznych i błonach komórkowych.

W łukach fosfolipidy mają region hydrofobowy (izopenoid) i region polarny ustanowiony przez szkielet glicerolu i grupę fosforanową. W każdym razie związek jest spowodowany łączem eterowym, który generuje większy opór, szczególnie na wysokie temperatury.

Ponadto w niektórych przypadkach łuki nie mają dwuwarstwowych, ale produkt połączenia dwóch łańcuchów hydrofobowych tworzy monowarstwę, w której jedyna cząsteczka dwóch grup polarnych daje im większą oporność.

Może ci służyć: immunoglobulina D

Z drugiej strony, pomimo faktu, że fosfolipidy tworzą.

Znaczenie Organizmy kwasofilowe jako model ewolucyjny

Organizmy kwasofilowe mają potencjalne znaczenie w ewolucji, ponieważ niskie pH i warunki bogactwa metali, w których rosną, mogły być podobne do podwodnych warunków wulkanicznych istniejących w pierwotnej Ziemi.

Dlatego organizmy kwasofile mogą reprezentować pierwotne relikty, z których najbardziej złożone życie ewoluowało.

Dodatkowo, ponieważ procesy metaboliczne mogły pochodzić na powierzchni minerałów siarczkowych, być może struktura DNA tych organizmów mogła mieć miejsce w kwasu kwaśnym.

Regulacja w organizmach kwasofilowych

Regulacja pH jest niezbędna dla wszystkich organizmów, z tego powodu kwasofile muszą mieć wewnątrzkomórkowe pH bliskie neutralnej.

Jednak organizmy kwasofilowe są w stanie tolerować gradienty pH o kilku rzędach wielkości, w porównaniu z organizmami, które rosną tylko przy pH bliskim neutralności. Przykładem jest Termoplasma kwasofilu kto jest w stanie żyć przy pH 1,4, zachowując wewnętrzne pH na 6,4.

Interesującą rzeczą w organizmach kwasofilowych jest to, że wykorzystują one ten gradient pH, aby wytwarzać energię poprzez siłę motoryczną protonów.

Przykłady kwasofilowych mikroorganizmów

Organizmy kwasofilowe są głównie rozmieszczone w bakteriach i łukach i przyczyniają się do licznych cykli biogeochemicznych, w tym cykli żelaza i siarki.

Wśród pierwszych Ferroplasma agentarmanus, która jest archea zdolna do uprawy w środowiskach pH blisko zera. Inne prokarioty to Picrofilus Oshimae I Picrofilus torridus, Są również termofilne i rosną w japońskich kraterach wulkanicznych.

Może ci służyć: kinaza pirogronianowa: struktura, funkcja, regulacja, hamowanie

Mamy również kwasofilowe eukariotów, takich jak Cyanidyum Caldariuym, który jest w stanie żyć w pH blisko zera, utrzymując wnętrze komórki na prawie neutralnym poziomie.

Acontium cylatium, Cephalosporium sp. I Trichosporon cerebriae, Istnieją trzy eukarioty królestwa grzybów. Inne równie interesujące są Picrofilus Oshimae I Picrofilus torridus.

Aplikacje

Ługowanie

Ważną rolę mikroorganizmów kwasofilowych obejmuje jego zastosowanie biotechnologiczne, szczególnie w ekstrakcji metali mineralnych, co znacznie zmniejsza zanieczyszczenia generowane tradycyjnymi metodami chemicznymi (wymywanie).

Proces ten jest szczególnie przydatny w górnictwie miedzi, gdzie na przykład Thobacillus sulfolobus Mogą działać jako katalizator i przyspieszyć prędkość utleniania siarczanu miedzianego, która powstaje podczas utleniania, pomagając rozpuszczyć metalu.

Przemysł spożywczy

Organizmy kwasofilowe mają enzymy o zainteresowaniu przemysłowym, które są źródłem stabilnych enzymów dla kwasów z zastosowaniami takimi jak smary.

Ponadto w przemyśle spożywczym produkcja amylazy i glucoamilasów jest wykorzystywana do przetwarzania skrobi, piekarni, przetwarzania soków owocowych.

Ponadto są one szeroko stosowane w produkcji proteaz i komórek, które są stosowane jako składniki żywności zwierząt oraz w opracowywaniu produktów farmaceutycznych.

Bibliografia

1. Baker-Austin C, Dopson M. Życie w homeostazie pH w kwasofile. Trendy mikrobiol. 2007; 15 (4): 165-71.
2. Edwards KJ, Bond PL, Gihring TM, Banfield JF. Archeal Iron-Houtivizing Extreme Acidofile Ważny w drenażu kopalni kwasu. Nauka. 2000; 287: 1796-1799.
3. Horikoshi k. Alkalify: Zastosowania ich produktów do biotechnologii. Przegląd mikrobiologii i biologii molekularnej. 1999; 63: 735-750.
4. Kar NS, Dasgupta AK. Możliwa rola ładunku powierzchniowego w organizacji membranowej w kwasofilu, Indianin. Journal of Biochemistry and Biophysics. 1996; 33: 398-402.
5. MacAlady JL, Clading MM, Baumler D, Boekelheid N, Kaspar CW, Banfield JF. Monowarstwy membranowe połączone tetraether Ferroplasma SPP: Klucz do przeżycia w kwasie. Ekstremofile. 2004; 8: 411-419
6. Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Różnorodność prokariotyczna: Archea. W: Madigan MT, Martinko JM, Parker J. (Red.). Mikroorganizm mikroorganizmu Brocka. Dziesięć edycji. Wyd. Pearson -preice Hall, Madryt, s. 741-766.
7. Schleper C, Pühler G, Kühlmorgen B, Zillig W. Życie w wyjątkowo niskim pH. Natura. 1995; 375: 741-742.
8. Wiegel J, Keubrin UV. Alkalitermofily. Transakcje społeczeństwa biochemicznego. 2004; 32: 193–198.