TERMOFILE BAKTERIER: KJENNETEGN, HABITAT, MAT - BIOLOGI - 2026

De termofile bakteriene er de som har evnen til å vokse i miljøer med temperaturer over 50 ° C. Habitatene til disse mikroorganismene er veldig fiendtlige steder, for eksempel hydrotermiske ventilasjonsåpninger, vulkanske områder, varme kilder og ørkener, blant andre. Avhengig av temperaturområdet de støtter, klassifiseres disse mikroorganismer som termofile, ekstreme termofile og hypertermofile.

Termofile trives i et temperaturområde mellom 50 og 68 ° C, med en optimal veksttemperatur på mer enn 60 ° C. Ekstreme termofile vokser i et område fra 35 til 70 ° C, med en optimal temperatur på 65 ° C, og hypertermofile lever i et temperaturområde fra 60 til 115 ° C, med optimal vekst ved ≥80 ° C.

Bilde til venstre: Miljø der termofile bakterier lever. Bildet til høyre: figurativ fremstilling av termofile bakterier. Kilde: Venstre bilde pxhere, høyre bilde pixabay

Som eksempler på termofile bakterier generelt kan følgende nevnes: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis, og Thermus aquaticus, blant andre.

Disse mikroorganismer har spesielle strukturelle egenskaper som gir dem muligheten til å tåle høye temperaturer. Faktisk er morfologien deres så forskjellig at de ikke kan utvikle seg ved lavere temperaturer.

kjennetegn

Termofile bakterier har en serie egenskaper som gjør dem tilpasset miljøer med svært høye temperaturer.

På den ene siden har cellemembranen til disse bakteriene en høy mengde mettede lipider med lang kjede. Dette lar dem takle høye temperaturer og opprettholde tilstrekkelig permeabilitet og fleksibilitet, og klarer å utveksle stoffer med miljøet uten å ødelegge seg selv.

På den annen side, selv om det er kjent at proteiner generelt denaturerer ved høye temperaturer, har proteiner som er tilstede i termofile bakterier kovalente bindinger som samvirker hydrofobt. Denne egenskapen gir stabilitet til denne typen bakterier.

På samme måte er enzymene produsert av termofile bakterier termostabile proteiner, siden de kan utøve sine funksjoner i de fiendtlige miljøene der disse bakteriene utvikler seg, uten å miste konfigurasjonen.

I forhold til vekstkurven har termofile bakterier høy reproduksjonshastighet, men har kortere halveringstid enn andre klasser av mikroorganismer.

Nytten av termofile bakterier i industrien

I dag bruker forskjellige typer næringer enzymer av bakteriell opprinnelse for å utføre forskjellige prosesser. Noen av dem kommer fra termofile bakterier.

Blant enzymene som hyppigst isoleres fra termofile bakterier med mulige industrielle anvendelser, er enzymene a-amylaser, xylanaser, DNA-polymerase, katalaser og serinproteaser, alle termostabile.

Disse enzymene er spesielle fordi de er i stand til å virke ved høye temperaturer, der andre lignende enzymer laget av mesofile bakterier vil denaturere.

Derfor er de ideelle for prosesser som krever høye temperaturer eller i prosesser der det er viktig å minimere spredningen av mesofile bakterier.

eksempler

Som et eksempel på bruk av enzymer fra termofile bakterier i industrien kan vi nevne bruken av DNA-polymerase (taq-polymerase), i polymerasekjedereaksjon (PCR) teknikk.

Denne teknikken denaturerer DNA ved høye temperaturer, uten risiko for at taq-polymerase-enzymet er skadet. Den første taq-polymerasen som ble brukt, ble isolert fra arten Thermus aquaticus.

På den annen side kan termofile bakterier brukes for å minimere skadene forårsaket av miljøforurensning.

For eksempel har forskning avdekket at noen termofile bakterier kan eliminere forbindelser som er giftige for miljøet. Slik er tilfellet med polyklorobifenyl (et forurensende stoff som finnes i plast og kjølemedier, blant andre forbindelser).

Dette er mulig takket være det faktum at visse termofile bakterier kan bruke elementer som bifenyl, 4-klorobifenyl og benzosyre som karbonkilde. Derfor nedbryter de polyklorerte bifenyler, og eliminerer dem fra omgivelsene.

På den annen side er disse bakteriene gode til å resirkulere elementer som nitrogen og svovel i jorden. På grunn av dette kan de brukes til naturlig gjødsling av landet uten behov for kunstig (kjemisk) gjødsel.

På samme måte foreslår noen forskere bruk av termofile bakterier for å skaffe stoffer som genererer alternativ energi som biogass, biodiesel og bioetanol gjennom hydrolyse av agroindustrielt avfall, som favoriserer bioremedieringsprosesser.

habitat

Miljøet for termofile bakterier består av landlige eller marine steder preget av deres høye temperaturer. Andre faktorer som følger med temperaturen er pH i mediet, konsentrasjonen av salter og de kjemiske forbindelsene (organiske og uorganiske) som kan være til stede.

Avhengig av de spesifikke egenskapene til mediet, vil en viss type termofile bakterier eller en annen utvikle seg i det.

Blant de vanligste naturtypene for denne typen bakterier kan følgende nevnes: hydrotermiske ventilasjonsåpninger, vulkanske områder, varme kilder og ørkener.

fôring

Termofile bakterier krever generelt at komplekse kulturmedier skal vokse. Blant næringsstoffene de kan trenge, er følgende: gjærekstrakt, trypton, casaminosyrer, glutamat, prolin, serin, cellobiose, trehalose, sukrose, acetat og pyruvat.

En agar brukt for isolering av noen termofile bakterier er Luria-Ber-tani agar. Inneholder hydrolysert kasein, gjærekstrakt, NaCl, agar og destillert vann med en pH justert til 7,0 ± 0,2.

Termofile bakterier som forurensning av bearbeidet mat

De fleste termofile bakterier er saprofytiske og forårsaker ikke sykdom hos mennesker. Ved fremstilling av mat kan det imidlertid være faktorer som favoriserer spredning av termofile mikroorganismer, som kan være skadelige.

For å gi et eksempel, ved fremstilling av meieriprodukter, brukes pasteurisering som en metode for dekontaminering av mat. Denne metoden er ment å garantere sanitær kvalitet; det er imidlertid ikke idiotsikkert fordi sporulerte termofile bakterier kan overleve denne prosessen.

Dette er fordi, selv om den vegetative cellen til de fleste sporulerte bakterier ikke er varmebestandig, er sporene det.

Det er sporulerte bakterier som representerer en reell fare for konsum. For eksempel sporer av følgende art: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Hermetikk med lav syre blir normalt angrepet av spordannende anaerobe termofile bakterier som Geobacillus stearothermophilus. Denne bakterien gjærer karbohydrater og gir en ubehagelig sur smak på grunn av produksjonen av kortkjedede fettsyrer.

Likeledes kan hermetisk mat med høyt syre være forurenset med Clostridium thermosaccharolyticum. Denne mikroorganismen er sterkt sakkarolytisk og forårsaker utbuling av boksen på grunn av høy gassproduksjon.

For sin del angriper Desulfotomaculum nigrificans også hermetikk. Selv om boksen ikke viser noen tegn på manipulering, kan du ved lukking av boksen lukte en sterk sur lukt og en svertet mat observeres. Den svarte fargen skyldes at bakteriene produserer hydrogensulfid, som igjen reagerer med jernet i beholderen og danner en forbindelse av denne fargen.

Til slutt forårsaker Bacillus cereus og Clostridium perfringens matforgiftning, og Clostridium botulinum skiller ut et kraftig nevrotoksin i mat som, når det inntas, forårsaker død.

Eksempler på termofile bakterier

Rhodothermus obamensis

Marine bakterier, gramnegative, heterotrofiske, aerobe og hypertermofile baciller.

Slekten Caldicellulosiruptor

Anaerobe bakterier, Gram-positive, ekstreme termofile, sporulerte.

Thermomicrobium klasse

De er aerobe hypertermofile bakterier, heterotrofiske, med variabel gram.

Rhodothermus marinus

Gram negativ, aerob, ekstrem termofil og halofil bacillus. Produksjonen av termostabile enzymer er blitt studert, spesielt for hydrolysering av polysakkarider og for DNA-syntese, begge av interesse for industrien.

Deferribacter desulfuricans

Anaerobe bakterier, ekstreme termofile, heterotrofiske, reduserende svovel, nitrat og arsenat.

Marinithermus

Gram-negative stenger eller filamenter, ekstrem termofile, strenge aerobe heterotrofe.

Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum

Marine arter, hyperthermophilic, anaerob, Gram negativ, chemolytoautotrophic (sulfat reduserer), ikke sporulert.

Thermus aquaticus

Gramnegative, hypertermofile, heterotrofiske og aerobe bakterier. Det syntetiserer et termostabilt enzym brukt i PCR kalt taq DNA-polymerase.

Sulfurivirga caldicuralii

Ekstrem termofil, mikroaerofil kjemolytoautotrofisk, tiosulfat-oksidant

Geobacillus

Gram positive, sporulerte, ekstreme termofile stenger. Dens sporer blir brukt i mikrobiologilaboratorier som en biologisk kontroll for å evaluere autoklavens funksjon.

Kjønn

Artene i denne slekten er preget av å være gramnegative, hypertermofile, selv om deres vekstspekter er bredt, av marint liv, de danner ikke sporer, de er obligatoriske anaerober eller mikroaerofiler.

Sammenlignende tabell mellom de mest aktuelle artene

Kilde: Utarbeidet av forfatteren Msc. Marielsa Gil.

referanser

1. Gallut P. Isolering og kultur av mikroorganismer assosiert med oncoider fra hydrotermiske kilder fra Santispac, Bahía Concepción, BCS, México. Oppgave for å oppnå graden Master of Science. Biologisk forskningssenter. 2016. Tilgjengelig på: cibnor.repositorioinstitucional.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjansson JK. Rhodothermus marinus: fysiologi og molekylærbiologi. Extremophiles. 2006; 10 (1): 1-16. Tilgjengelig på: cbi.nlm.nih.gov.
3. Thermus aquaticus. " Wikipedia, The Free Encyclopedia. 24 nov 2018, 10:28 UTC. 9. mai 2019, 01:55 en.wikipedia.or
4. Thwaite J, Atkins H. Steriliseringstest baciller. I medisinsk mikrobiologi (attende utgave).
5. Reyes T. Marin biologisk mangfold: ny dyrkbar taxa. Oppgave for å kvalifisere seg til tittelen Doctor of Biotechnology. Institutt for mikrobiologi og økologi. 2012. Tilgjengelig på: University of Valencia.
6. Sako Y, Takai K, Ishida Y, Uchida A, Katayama Y. Rhodothermus obamensis sp. nov., en moderne avstamning av ekstremt termofile marine bakterier. Int J Syst Bacteriol. nitten nittiseks; 46 (4): 1099-104.
7. Ríos M. Neida, Crespo M. Carla F., Terrazas S. Luis E., Alvarez A. María T. Isolering av termofile anaerobe stammer som produserer cellulaser og hemicellulaser involvert i produksjonen av bioetanol ved hjelp av tradisjonell kultur og isolasjonsteknikker og ikke tradisjonell. BIOFARBO. 2007; 15 (1): 43-50. Tilgjengelig på: magazinebolivianas.org.b