Klasyfikacja halofila, osmoza, zastosowania, przykłady

organizmy halofile Są kategorią mikroorganizmów, zarówno prokariotów, jak i eukariotów, zdolnych do rozmnażania i życia w środowiskach o wysokich stężeniach soli, takich jak woda morska i nadpersalina suche. Termin halofile pochodzi od greckich słów aureoli i krawędzi, co oznacza „miłośnik soli”.

Organizmy sklasyfikowane w tej kategorii należą również do dużej grupy organizmów ekstremoficznych, ponieważ proliferują siedliska ekstremalne zasolenia, w których większość żywych komórek nie byłaby w stanie przetrwać.

Salinas, ekstremalne środowiska zasolenia, w których rozprzestrzeniają się ekstremalne komórki halofilowe. Przez h. Zell [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)], z Wikimedia Commons.

W rzeczywistości zdecydowana większość istniejących komórek przyspiesznie traci wodę, gdy są one narażone na media bogate w sól, a to właśnie to odwodnienie, w wielu przypadkach prowadzi ich do śmierci.

Zdolność organizmów haloficznych do życia w tych środowiskach wynika z tego, że mogą równoważyć presję osmotyczną w stosunku do środowiska i utrzymywać cytoplazmatę izosmotyczną z pożywką pozakomórkową.

Zostały sklasyfikowane na podstawie stężenia soli, w którym mogą żyć w ekstremalnych, umiarkowanych, słabych i haloficznych halofilach.

Niektórzy przedstawiciele halofilu to zielone glony Dunaliella Salina, Skorupiak z rodzaju Artemia lub Pulga de Agua i grzyby Aspergillus Penicillioides I Aspergillus terreu.

[TOC]

Klasyfikacja

Nie wszystkie organizmy halofile są w stanie proliferować w szerokim zakresie stężeń soli. Przeciwnie, różnią się one stopniem zasolenia, które jest zdolne do tolerowania.

Ten poziom tolerancji, który różni się między bardzo specyficznymi stężeniami NaCl, służył do klasyfikacji ich w ekstremalnych, umiarkowanych, słabych i haloficznych halofilach.

Ekstremalna grupa halofila obejmuje wszystkie te agencje zdolne do zamykania środowisk, w których stężenia NaCl przekraczają 20%.

Następnie następują umiarkowane halofile, które proliferują w stężeniach NaCl od 10 do 20%; i słabe halofile, które robią to przy niższych stężeniach, które różnią się między 0,5 a 10%.

Może ci służyć: Bifidobacterium: Charakterystyka, reprodukcja, odżywianie, korzyści

Wreszcie halotoleranty to organizmy, które są w stanie wytrzymać tylko niskie stężenia soli.

Osmoza i zasolenie

Istnieje wiele różnych halofili prokariotycznych zdolnych do oporu wysokich stężeń NaCl.

Ta zdolność do przeciwstawienia się warunkom zasolenia, które różnią się od ofiar.

Główna lub centralna strategia polega na uniknięciu konsekwencji procesu fizycznego znanego jako osmoza.

Zjawisko to odnosi się do ruchu, który wytwarza wodę przez półprzepuszczalną błonę, od miejsca niskiego stężenia substancji rozpuszczonych do jednego o większym stężeniu.

Dlatego, jeśli w środowisku pozakomórkowym (środowisko, w którym rozwija się organizm), istnieją stężenia soli wyższe niż w jej cytosolu, straci wodę na zewnątrz i odwadnia się, aż umrze.

Tymczasem, aby uniknąć tej utraty wody, przechowują wysokie stężenie substancji rozpuszczonych (soli) w swojej cytoplazmie w celu zrekompensowania skutków ciśnienia osmotycznego.

Adaptacyjne strategie radzenia sobie z zasoleniem

Bakterie haloficzne. Autor: Maulucioni na podstawie obrazów Commons [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)], z Wikimedia Commons.

Niektóre strategie stosowane przez te organizmy to: synteza enzymów zdolnych do utrzymania ich aktywności przy dużych stężeniach soli, fioletowych błonach, które umożliwiają wzrost według fototrofii, czujniki regulujące reakcję fototaktyczną, taką jak rodopsyna i pęcherzyki gazowe, które promują ich pływak.

Ponadto należy zauważyć, że środowiska, w których rosną te organizmy, zmieniają się, co stwarza ryzyko ich przetrwania. Dlatego rozwijają się inne strategie dostosowane do tych warunków.

Jednym z zmieniających się czynników jest stężenie substancji rozpuszczonych, które jest nie tylko ważne w mediach hipersalinowych, ale w każdym środowisku, w którym deszcze lub wysokie temperatury mogą powodować wysuszenie, a zatem zmiany osmolarności.

Może ci służyć: Shigella sonnei: Charakterystyka, morfologia, cykl życia, choroby

Aby poradzić sobie z tymi zmianami, mikroorganizmy haloficzne opracowały dwa mechanizmy, które pozwalają im utrzymać hiperosmotyczną cytoplazma. Jeden z nich nazywał się „solą”, a drugą „solą”

Mechanizm „soli”

Mechanizm ten jest przeprowadzany przez łuki i haloanaerobialne (umiarkowane ścisłe bakterie beztlenowe halofilu) i składa się z podnoszenia wewnętrznych stężeń KCl w jego cytoplazmie.

Jednak wysokie stężenie soli w cytoplazmie wywołało, że muszą one powodować adaptacje molekularne do normalnego funkcjonowania enzymów wewnątrzkomórkowych.

Te adaptacje w zasadzie składają się z syntezy białek i enzymów bogatych w kwasowy i słaby charakter w hydrofobowych aminokwasach.

Ograniczeniem tego rodzaju strategii jest to, że organizmy, które ją wykonują, mają słabą zdolność dostosowywania się do nagłej zmiany osmolarności, ograniczając ich wzrost do środowisk o bardzo wysokich stężeniach soli.

Mechanizm „solt-out”

Mechanizm ten stosuje się zarówno przez bakterie haloficzne, jak i niehaloficzne, oprócz umiarkowanych arcykogów metanogennych haloficznych.

W tym halofilu mikroorganizm wykonuje równowagę osmotyczną przy użyciu małych cząsteczek organicznych, które mogą być syntetyzowane lub pobrane ze środowiska.

Cząsteczki te mogą to polias (taki jak glicerol i arabinitolu), cukry takie jak sacharoza, trehaloza lub glukozyl-glicerolu lub aminokwasy i pochodzące z amin czwartorzędowych, takich jak zakłócenie glicyny.

Wszystkie mają wysoką rozpuszczalność w wodzie, nie mają fizjologicznego obciążenia pH i mogą osiągnąć wartości stężenia, które pozwalają tym mikroorganizmom na utrzymanie równowagi osmotycznej ze środowiskiem zewnętrznym bez wpływu na funkcjonowanie własnych enzymów.

Dodatkowo cząsteczki te mają zdolność stabilizacji białek przed ciepłem, wysuszeniem lub zamrażaniem.

Aplikacje

Mikroorganizmy halofila są bardzo przydatne do uzyskiwania cząsteczek do celów biotechnologicznych.

Bakterie te nie stanowią większych trudności do kultywowania ze względu na kilka wymagań żywieniowych w ich mediach. Ich tolerancja na wysokie stężenia soli fizjologicznej, minimalnie zmniejsza ryzyko zanieczyszczenia, co stawia je jako korzystniejsze organizmy alternatywne niż I. coli.

Ponadto, łącząc swoją wydajność produkcji z odpornością na ekstremalne warunki zasolenia, mikroorganizmy bardzo zainteresowania są źródłem produktów przemysłowych, zarówno w polu farmaceutycznym, jak i kosmetycznym i biotechnologicznym.

Może ci służyć: Clamidosporas

Kilka przykładów:

Enzymy

Wiele procesów przemysłowych jest opracowywanych w ekstremalnych warunkach, które oferuje pole zastosowania enzymów wytwarzanych przez ekstremofiliczne mikroorganizmy, zdolne do działania w ekstremalnej temperaturze, pH lub wartości zasolenia. W ten sposób opisano amilasy i proteazy, zastosowane w biologii molekularnej.

Polimery

Podobnie, bakterie halofilu są producentami polimerów z właściwościami surfaktantów i emulgatorami o wielkim znaczeniu w przemyśle naftowym, ponieważ przyczyniają się do procesów surowej ekstrakcji pododplą.

Kompatybilne substancje rozpuszczone

Rozpuszczalne, które gromadzą te bakterie w ich cytoplazmie, mają wysoki stabilizator i obrońca enzymów, kwasów nukleinowych, błon, a nawet całych komórek, przeciwko zamrażaniu, wysuszaniu, denaturacji ciepła i wysokim zasoleniu.

Wszystko to zostało wykorzystane w technologii enzymatycznej, a także w przemyśle żywności i kosmetycznym, aby przedłużyć czas trwania produktów.

Biodegradacja odpadów

Bakterie halofilowe są w stanie degradować toksyczne odpady, takie jak pestycydy, produkty farmaceutyczne, herbicydy, metale ciężkie oraz procesy ekstrakcji ropy i gazu.

Żywność

W dziedzinie jedzenia uczestniczą w opracowaniu sosu sojowego.

Bibliografia

1. Dennis PP, Shimmin LC. Rozbieżność ewolucyjna i selekcja za pośrednictwem zasolenia w archaea halofilii. Microbiol Mol Biol Rev. 1997; 61: 90-104.
2. González-hernández JC, Peña A. Strategie adaptacji mikroorganizmu halofilu i Debaryomyces Hansenii (Drożdże halofile). Latynoamerykańskie magazyn mikrobiologii. 2002; 44 (3): 137-156.
3. Módlcie się. Bionergiczne osiki halofilizmu. Microbiol Mol Biol Rev. 1999; 63: 334-48.
4. Ramírez N, Sandoval AH, Serrano JA. Bakterie haloficzne i ich zastosowania biotechnologiczne. Rev soc ven mikrobiol. 2004; 24: 1-2.
5. Wood JM, Bremer E, Cssonka LN, Krämer R, Poolman B, van der Heide T, Smith LT. Osmosensing i akumulacja substancji rozpuszczonych kompatybilnych w osmoregulacji przez bakterie. Comp Biochem Physiol. 2001; 130: 437-460.