TERMOFILA BAKTERIER: EGENSKAPER, LIVSMILJÖ, MAT - BIOLOGI - 2025

De termofila bakterierna är de som har förmågan att växa i miljöer med temperaturer högre än 50 ° C. Miljöorganismernas livsmiljöer är mycket fientliga platser, såsom hydrotermiska ventiler, vulkaniska områden, varma källor och öknar, bland andra. Beroende på temperaturområdet de stöder klassificeras dessa mikroorganismer som termofiler, extrema termofiler och hypertermofiler.

Termofiler trivs i ett temperaturområde mellan 50 och 68 ° C, varvid deras optimala tillväxttemperatur är mer än 60 ° C. Extrema termofiler växer inom ett intervall från 35 till 70 ° C, med en optimal temperatur på 65 ° C, och hypertermofiler lever i ett temperaturområde från 60 till 115 ° C, med optimal tillväxt vid ≥80 ° C.

Bild till vänster: Miljö där termofila bakterier lever. Bild till höger: figurativ bild av termofila bakterier. Källa: Vänster bild pxher, höger bild pixabay

Som exempel på termofila bakterier i allmänhet kan följande nämnas: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis och Thermus aquaticus, bland andra.

Dessa mikroorganismer har speciella strukturella egenskaper som ger dem förmågan att motstå höga temperaturer. Faktum är att deras morfologi är så olika att de inte kan utvecklas vid lägre temperaturer.

egenskaper

Termofila bakterier har en serie egenskaper som gör dem anpassade till miljöer med mycket höga temperaturer.

Å ena sidan har cellmembranet hos dessa bakterier en hög mängd mättade lipider med lång kedja. Detta gör att de klarar av höga temperaturer och upprätthåller tillräcklig permeabilitet och flexibilitet och lyckas byta ut ämnen med miljön utan att förstöra sig själva.

Å andra sidan, även om det är känt att proteiner vanligtvis denaturerar vid höga temperaturer, har proteinerna som finns i termofila bakterier kovalenta bindningar som interagerar hydrofobt. Denna egenskap ger stabilitet för denna typ av bakterier.

På liknande sätt är enzymer som produceras av termofila bakterier termostabila proteiner eftersom de kan utöva sina funktioner i de fientliga miljöerna där dessa bakterier utvecklas utan att förlora sin konfiguration.

I förhållande till deras tillväxtkurva har termofila bakterier en hög reproduktionshastighet, men har en kortare halveringstid än andra klasser av mikroorganismer.

Användbarhet av termofila bakterier i industrin

Idag använder olika typer av industrier enzymer av bakteriellt ursprung för att utföra olika processer. Några av dem kommer från termofila bakterier.

Bland de enzymer som oftast isoleras från termofila bakterier med möjliga industriella tillämpningar är enzymerna a-amylaser, xylanaser, DNA-polymeras, katalaser och serinproteaser, alla termostabila.

Dessa enzymer är speciella eftersom de kan verka vid höga temperaturer, där andra liknande enzymer framställda av mesofila bakterier skulle denaturera.

Därför är de idealiska för processer som kräver höga temperaturer eller i processer där det är viktigt att minimera spridningen av mesofila bakterier.

exempel

Som ett exempel på användningen av enzymer från termofila bakterier i industrin kan vi nämna användningen av DNA-polymeras (taq-polymeras) i tekniken för polymeraskedjereaktion (PCR).

Denna teknik denaturerar DNA vid höga temperaturer, utan risken att taq-polymerasenzymet skadas. Det första taq-polymeraset som användes isolerades från arten Thermus aquaticus.

Å andra sidan kan termofila bakterier användas för att minimera skadorna som orsakas av miljöföroreningar.

Till exempel har forskning avslöjat att vissa termofila bakterier kan eliminera föreningar som är giftiga för miljön. Detta är fallet med polyklorobifenyl (ett förorenande ämne som finns i bland annat plast och kylmedel).

Detta är möjligt tack vare det faktum att vissa termofila bakterier kan använda element som bifenyl, 4-klorbifenyl och bensoesyra som kolkälla. Därför nedbryter de polyklorerade bifenyler och eliminerar dem från miljön.

Å andra sidan är dessa bakterier utmärkta för att återvinna element som kväve och svavel i jorden. På grund av detta kan de användas för att gödsla marken naturligt utan behov av konstgjorda (kemiska) gödselmedel.

På samma sätt föreslår vissa forskare användning av termofila bakterier för att erhålla ämnen som genererar alternativ energi som biogas, biodiesel och bioetanol genom hydrolys av agroindustriellt avfall, vilket gynnar bioremedieringsprocesser.

Livsmiljö

Miljön för termofila bakterier består av mark- eller marina platser som kännetecknas av deras höga temperaturer. Andra faktorer som följer med temperaturen är pH i mediet, koncentrationen av salter och de kemiska föreningarna (organiska och oorganiska) som kan finnas närvarande.

Beroende på mediets specifika egenskaper, kommer en viss typ av termofila bakterier eller någon annan att utvecklas i det.

Bland de vanligaste livsmiljöerna för denna typ av bakterier kan följande nämnas: hydrotermiska ventiler, vulkaniska områden, varma källor och öknar.

Matning

Termofila bakterier kräver i allmänhet komplexa odlingsmedier för att växa. Bland de näringsämnen som de kan behöva är följande: jästextrakt, trypton, casaminosyror, glutamat, prolin, serin, cellobios, trehalos, sackaros, acetat och pyruvat.

En agar som används för isolering av vissa termofila bakterier är Luria-Ber-tani-agar. Innehåller hydrolyserat kasein, jästextrakt, NaCl, agar och destillerat vatten med ett pH justerat till 7,0 ± 0,2.

Termofila bakterier som föroreningar av bearbetade livsmedel

De flesta termofila bakterier är saprofytiska och orsakar inte sjukdom hos människor. Vid tillverkning av livsmedel kan det dock finnas faktorer som gynnar spridningen av termofila mikroorganismer, vilket kan vara skadligt.

För att ge ett exempel, vid tillverkning av mejeriprodukter, används pastörisering som en metod för dekontaminering av livsmedel. Denna metod är tänkt att garantera sanitär kvalitet; det är emellertid inte idiotsäkert eftersom sporulerade termofila bakterier kan överleva denna process.

Detta beror på att sporerna är trots att den vegetativa cellen för de flesta sporulerade bakterier inte är värmebeständig.

Det finns sporulerade bakterier som utgör en verklig fara för mänsklig konsumtion. Till exempel sporerna av följande arter: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Konserverade varor med låg syra attackeras normalt av sporedannande anaeroba termofila bakterier såsom Geobacillus stearothermophilus. Denna bakterie fermenterar kolhydrater och ger en obehaglig sur smak på grund av produktion av kortkedjiga fettsyror.

På samma sätt kan konserverad mat med hög syra förorenas med Clostridium thermosaccharolyticum. Denna mikroorganism är mycket sackarolytisk och orsakar utbuktning av burk på grund av hög gasproduktion.

Desulfotomaculum nigrificans attackerar för sin del också konserverade livsmedel. Även om burken inte visar några tecken på manipulering, kan du luka en stark sur lukt när du avslutar burken och en svärtad mat observeras. Den svarta färgen beror på att bakterierna producerar vätesulfid, som i sin tur reagerar med järnet i behållaren och bildar en förening av denna färg.

Slutligen orsakar Bacillus cereus och Clostridium perfringens matförgiftning och Clostridium botulinum utsöndrar ett kraftfullt neurotoxin i mat som, när det konsumeras, orsakar döden.

Exempel på termofila bakterier

Rhodothermus obamensis

Marinbakterier, Gramnegativa, heterotrofiska, aeroba och hypertermofila baciller.

Släkt Caldicellulosiruptor

Anaeroba bakterier, Gram-positiva, extremt termofila, sporulerade.

Thermomicrobium klass

De är aeroba hypertermofila bakterier, heterotrofa, med variabel gram.

Rhodothermus marinus

Gramnegativ, aerob, extrem termofil och halofil bacillus. Dess produktion av termostabila enzymer har studerats, särskilt för hydrolysering av polysackarider och för DNA-syntes, båda av intresse för industrin.

Deferribacter desulfuricans

Anaeroba bakterier, extrem termofila, heterotrofiska, reducerande svavel, nitrat och arsenat.

Marinithermus

Gram negativa stavar eller filament, extrem termofil, strikt aerob heterotrof.

Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum

Marinart, hypertermofil, anaerob, gramnegativ, kemolytoautotrofisk (sulfatreducerande), inte sporulerad.

Thermus aquaticus

Gramnegativa, hypertermofila, heterotrofiska och aeroba bakterier. Det syntetiserar ett termostabilt enzym som används i PCR kallat taq DNA-polymeras.

Sulfurivirga caldicuralii

Extrem termofil, mikroaerofil kemolytoautotrof, tiosulfatoxidant.

Geobacillus

Gram positiva, sporulerade, extrema termofila stavar. Sporerna används i mikrobiologilaboratorier som en biologisk kontroll för att utvärdera autoklavens funktion.

Kön

Arterna i detta släkt kännetecknas av att de är Gram-negativa, hypertermofila, även om deras tillväxtintervall är stort, av marint liv, de bildar inte sporer, de är obligatoriska anaerober eller mikroaerofiler.

Jämförande tabell mellan de mest relevanta arterna

Källa: Utarbetad av författaren Msc. Marielsa Gil.

referenser

1. Gallut P. Isolering och kultur av mikroorganismer associerade med oncoider från hydrotermala fjädrar i Santispac, Bahía Concepción, BCS, México. Examensarbete för att få examen Master of Science. Biologiskt forskningscenter. 2016. Finns på: cibnor.repositorioinstitucional.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjansson JK. Rhodothermus marinus: fysiologi och molekylärbiologi. Extremofiler. 2006; 10 (1): 1-16. Finns på: cbi.nlm.nih.gov.
3. Thermus aquaticus. " Wikipedia, den fria encyklopedin. 24 nov 2018, 10:28 UTC. 9 maj 2019, 01:55 en.wikipedia.or
4. Thwaite J, Atkins H. Steriliseringstestbaciller. In Medical Microbiology (åttonde upplagan).
5. Reyes T. Biologisk mångfald i marin: ny odlingsbar taxa. Examensarbete för att kvalificera sig för titeln Doctor of Biotechnology. Institutionen för mikrobiologi och ekologi. 2012. Finns på: University of Valencia.
6. Sako Y, Takai K, Ishida Y, Uchida A, Katayama Y. Rhodothermus obamensis sp. nov., en modern avstamning av extremt termofila marinbakterier. Int J Syst Bacteriol. nitton nittiosex; 46 (4): 1099-104.
7. Ríos M. Neida, Crespo M. Carla F., Terrazas S. Luis E., Alvarez A. María T. Isolering av termofila anaeroba stammar som producerar cellulaser och hemicellulaser involverade i produktionen av bioetanol med hjälp av traditionell kultur och isoleringstekniker och inte traditionell. BIOFARBO. 2007; 15 (1): 43-50. Finns på: magazinebolivianas.org.b