Charakterystyka bakterii termofilowych, siedlisko, żywność

Bakterie termofilowe Są to te, które mają zdolność rozwoju w środowiskach o temperaturach większych niż 50 ° C. Siedliska tych mikroorganizmów to bardzo wrogie miejsca, takie jak hydrotermalne kominy, obszary wulkaniczne, gorące źródła i pustynie, między innymi. Zgodnie z zakresem temperatur, które obsługują, te mikroorganizmy są klasyfikowane jako ekstremalne i hipertermofilne termofil.

Termofily są rozwijane w zakresie temperatur między 50 a 68 ° C, co stanowi ich optymalną temperaturę wzrostu ponad 60 ° C. Ekstremalne termofily rosną w zakresie od 35 do 70 ° C, z optymalną temperaturą 65 ° C, a hipertermofilami żyjącymi w odstępie temperatury między 60 a 115 ° C, z optymalnym wzrostem w ≥80 ° C.

Obraz po lewej: środowisko, w którym żyją bakterie termofilowe. Prawy obraz: figuratywna reprezentacja bakterii termofilowych. Źródło: Pxher lewy obraz, prawy obraz Pixabay

Jako przykłady bakterii termofilowych w ogóle można wspomnieć: GeobAcillus stearotermophilus, deferribacter desulfuricans, MARINITHHERMUS Hydrothermalis, I Termus aquaticus, pośród innych.

Te mikroorganizmy mają specjalne cechy strukturalne, które zapewniają im zdolność do wytrzymania wysokiej temperatury. W rzeczywistości ich morfologia jest tak różna, że ​​nie mogą się rozwijać w mniejszych temperaturach.

[TOC]

Charakterystyka

Bakterie termofilowe mają szereg cech, które powodują, że są dostosowane do środowisk o bardzo wysokich temperaturach.

Z jednej strony błona komórkowa tych bakterii ma dużą liczbę lipidów nasyconych długim łańcuchem. To pozwala im radzić sobie z wysokimi temperaturami i zachować odpowiednią przepuszczalność i elastyczność, zarządzając substancjami ze środowiskiem bez niszczenia.

Z drugiej strony, chociaż wiadomo, że białka są zwykle denaturowane w wysokich temperaturach, białka obecne w bakteriach termofilowych mają wiązania typu kowalencyjne, które oddziałują hydrofobowo. Ta funkcja zapewnia stabilność tego rodzaju bakterii.

Podobnie enzymy wytwarzane przez bakterie termofilowe są białkami termostowalnymi, ponieważ mogą wykonywać swoje funkcje w wrogich środowiskach, w których rozwijają się bakterie te, bez utraty konfiguracji.

W odniesieniu do krzywej wzrostu bakterie termofilowe mają wysoki wskaźnik rozmnażania, ale mają krótszy połowę życia niż inne rodzaje mikroorganizmów.

Przydatność bakterii termofilowych w branży

Obecnie różne rodzaje branż wykorzystują enzymy pochodzenia bakteryjnego do wykonywania różnych procesów. Niektóre z nich pochodzą z bakterii termofilowych.

Może ci służyć: porfiromonas gingivalis: Charakterystyka, morfologia, cykl życia

Wśród najczęściej izolowanych enzymów bakterii termofilowych z możliwymi zastosowaniami na poziomie przemysłowym są amylazy A, ksylainaza, polimeraza, cattleseas i proteas seryny, wszystkie enzymy termoszy, wszystkie termostabilne.

Te enzymy są wyjątkowe, ponieważ są w stanie działać w wysokich temperaturach, w których inne podobne enzymy wykonane przez bakterie mezofilne byłyby denaturowane.

Dlatego są idealne do procesów wymagających wysokich temperatur lub procesów, w których konieczne jest zminimalizowanie proliferacji bakterii mezofilnych.

Przykłady

Jako przykład zastosowania termofilnych enzymów bakterii w branży można wymienić zastosowanie polimerazy DNA (polimerazy Taq) w technice reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR).

Ta technika denaturuje DNA w wysokich temperaturach, bez ryzyka, że ​​polimeraza enzymu Taq jest uszkodzona. Pierwsza zastosowana polimeraza Taq została wyizolowana od gatunku Termus aquaticus.

Z drugiej strony, bakterie termofilowe można wykorzystać w celu zminimalizowania szkód spowodowanych zanieczyszczeniem środowiska.

Na przykład niektóre badania ujawniły, że niektóre bakterie termofilowe mogą wyeliminować związki, które są toksyczne dla środowiska. Tak jest w przypadku polichlorobfenylu (substancja zanieczyszczająca obecna w tworzywach tworzyw sztucznych i czynników chłodniczych, między innymi).

Jest to możliwe, ponieważ niektóre bakterie termofilowe mogą wykorzystywać elementy, takie jak bifenyl, 4-chlorobfenylu i kwas benzoesowy jako źródło węgla. Dlatego degradują polichlorobfenyle, eliminując je ze środowiska.

Z drugiej strony, bakterie te są doskonałe do recyklingu pierwiastków, takich jak azot i siarka na ziemi. Z tego powodu można je wykorzystać do naturalnego nawożenia ziemi bez potrzeby sztucznych nawozów (chemikalia).

Podobnie niektórzy badacze proponują zastosowanie bakterii termofilowych w celu uzyskania substancji, które generują alternatywną energię, taką jak biogaz, biodiesel i bioetanol poprzez hydrolizę odpadów rolno.

Siedlisko

Siedlisko bakterii termofilowych składa się z miejsc lądowych lub morskich charakteryzujących się ich wysokimi temperaturami. Inne czynniki towarzyszące temperaturze są pH pożywki, stężenie soli i związków chemicznych (organiczne i nieorganiczne), które mogą być obecne.

W zależności od specyficznych charakterystyk środowiska, rozwinie się w nim pewien rodzaj bakterii termofilowych.

Wśród najczęstszych siedlisk tego typu bakterii można wspomnieć: hydrotermalne kominy, obszary wulkaniczne, gorące źródła i pustynie.

Może ci służyć: chrysophyta

Karmienie

Zwykle bakterie termofilowe wymagają złożonych upraw do wzrostu. Wśród składników odżywczych, które mogą wymagać: ekstrakt drożdżowy, triptone, kasaminowe, glutaminian, prolina, seryna, celloobiosa, trehaloza, sacharoza, octan i pirogronian.

Agar stosowanym do izolacji niektórych bakterii termofilowych to agar Luria-Ber-Tani. Zawiera hydrolizowany kazeinę, ekstrakt drożdżowy, NaCl, agar i woda destylowana z pH dostosowaną do 7.0 ± 0.2.

Bakterie termofilowe jako przetworzone zanieczyszczenia żywności

Większość bakterii termofilowych to saprofity i nie wytwarza chorób u ludzi. Jednak w produkcji żywności mogą istnieć czynniki sprzyjające proliferacji mikroorganizmów termofilowych, które mogą być szkodliwe.

Aby dać przykład, w produkcji produktów mlecznych Pasturizacja jest stosowana jako metoda odkażania żywności. Ta metoda ma zagwarantować jakość zdrowia; Nie jest to jednak nieomylne, ponieważ sporowane bakterie termofilowe mogą przetrwać ten proces.

Wynika to z faktu, że chociaż komórka wegetatywna większości sporowanych bakterii nie jest odporna na termor, zarodniki są.

Istnieją sporowane bakterie, które stanowią prawdziwe zagrożenie dla konsumpcji człowieka. Na przykład zarodniki następujących gatunków: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Themoanaerobacterium xylanoliticum, Geobacillus  Stearothermophilus. 

Produkty w puszkach o niskiej owarstwie są zwykle atakowane przez beztlenowe bakterie termofilne zarodników, takie jak Geobacillus Stearothermophilus. Ta bakteria fermentuje węglowodany i generuje nieprzyjemny kwaśny smak ze względu na produkcję krótko łańcuchowych kwasów tłuszczowych.

Podobnie, wysokiej kwasowości w puszkach można zanieczyszczyć Clostridium termosaccharolyticum. Ten mikroorganizm jest wysoce pochopny i powoduje konombamentację puszki do wysokiej produkcji gazu.

Ze swojej strony, Desulfotomaculum nigrificans Atakuje również pokarmy w puszkach. Chociaż puszka nie wykazuje żadnych oznak zmiany, gdy odkrycie puszkę można dostrzec silny zapach kwasu i obserwuje się sczerniał. Czarny kolor wynika z tego, że bakterie wytwarza kwas sulfhydowy, który z kolei reaguje z żelazem pojemnika tworzącym związek tego koloru.

Wreszcie, Bacillus cereus i Clostridium perfringens produkować zatrucie pokarmowe i Clostridium botulinum segreguje potężną neurotoksynę w żywności, która po spożywaniu powoduje śmierć.

Może ci służyć: Bacillus clausii

Przykłady bakterii termofilowych

Rhodothermus obamensis

Bakterie morskie, gram ujemny Bacillus, heterotrof, tlenowy i hipertermofil.

Gatunek Cádiceloziruptor

Bakterie beztlenowe, pozytywne, ekstremalne, sporulowane gram.

Klasa termomicrobium

Są to tlenowe bakterie hipertermofilowe, heterotrofy, ze zmiennym gramem.

Rhodothermus marinus

Gram negatywny, aerobowy, ekstremalny i haloficzny termofilowy Bacillus. Produkcja enzymów termostabilnych została zbadana, szczególnie w przypadku hydrolizujących polisacharydów i syntezy DNA, oba interesujące dla branży.

Deferribacter Desulfuricans

Bakterie beztlenowe, ekstremalny termophilus, heterotrof, reduktor siarki, azotan i arsenian.

MARINITHHERMUS Hydrothermalis

Gramowe pachniaki lub włókna, ekstremalny termofil, ścisły heterotroficzny tlenowy heterotroficzny.

Themodesulfobacterium hydrogeniphilum

Gatunki morskie, hipertermofil, beztlenowy, gram ujemny, chemolitotrof (reduktor siarczanu), nie sporiali.

Termus aquaticus

Gram negatywny, hipertermofilowy, heterotroficzny i tlenowy bakterie. Syntetyzuje termostabilny enzym stosowany w technice PCR zwanej polimerazą ADN TAQ.

Siarka kalkularowa

Ekstremalny termophilus, mikroaerofilowy quimiolitrofil, utleniacz tiosulfiniowy.

Geobacillus Stearothermophilus Przed wezwaniem Bacillus stearotermophilus

Gram dodatni Bacilli, sporulowane, ekstremalne termophilus. Jego zarodniki są wykorzystywane w laboratoriach mikrobiologicznych jako kontrola biologiczna w celu oceny właściwego funkcjonowania autoklawów.

Płeć Nautilia 

Gatunki tego rodzaju charakteryzują się byciem ujemnym, hipertermofilami, chociaż ich zasięg wzrostu jest szeroki, życie morskie, nie tworzą zarodników, są zobowiązani do beztlennych lub mikroaerofilnych.

Tabela porównawcza między najbardziej odpowiednimi gatunkami

Źródło: przygotowane przez autora MSC. Marielsa Gil.

Bibliografia

1. Gallut p. Izolacja i uprawa mikroorganizmów związanych z onkoidami hydrotermalnych Manantiales Santispac, Bahía concepción, BCS, Meksyk. Praca w celu uzyskania tytułu magistra w dziedzinie nauki. Biologiczne centrum badań. 2016. Dostępne na: Cibnor.Repozytorium instytucjonalne.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjardottir SH, Kristjanson JK. Rhodothermus marinus: fizjologia i biologia molekularna. Ekstremofile. 2006; 10 (1): 1-16. Dostępne w: CBI.NLM.Nih.Gov.
3. Termus aquaticus." Wikipedia, bezpłatna encyklopedia. 24 listopada 2018, 10:28 UTC. 9 maja 2019, 01:55.Wikipedia.Lub
4. Thwaite J, Atkins H. Bacilli testu sterylizacji. W mikrobiologii medycznej (wydanie osiemnaste).
5. Kings t. Morska różnorodność biologiczna bakteryjna: Nowe taksony kultury. Teza, aby zdecydować się na tytuł Doktora w biotechnologii. Departament Mikrobiologii i Ekologii. 2012. Dostępne na: Valencia University.
6. Sako Y, Takai K, Ishida i, Uchida A, Katayama i. Rhodothermus obamensis sp. Nov., do nowoczesnej linii niezwykle termofilnych bakterii morskich. Int J Syst Bacteriol. 1996; 46 (4): 1099-104.
7. Rzeki m. Neida, Crespo M. Carla f., Terrazas s. Luis e., Alvarez a. Maria T. Izolacja termofilnych szczepów beztlenowych wytwarzających komórki i hemicelazy zaangażowane w produkcję bioetanolu poprzez tradycyjną i nietradycyjną techniki hodowli i izolacji. Biofarbo. 2007; 15 (1): 43-50. Dostępne w: Boliwijskie czasopisma.org.B