ACIDOFILE: CARACTERISTICI, EXEMPLE DE MICROORGANISME, APLICAȚII - BIOLOGIE - 2025

Organisme acidophilus sunt un tip de microorganisme (procariote sau eucariote) capabile să se reproducă și să trăiască în medii ale căror valori ale pH-ului sunt mai mici de 3. De fapt, termenul acidophilus provine din limba greacă pentru „acidul amant”.

Aceste medii pot proveni din activități vulcanice cu eliberarea de gaze sulfuroase sau un amestec de oxizi metalici din minele de fier. În plus, ele pot fi produsul activității sau metabolismului organismelor în sine, care acidifică propriul mediu pentru a supraviețui.

Apele acide din Rio Tinto servesc ca habitat pentru o mare varietate de microorganisme acid-phile care îi conferă culoarea caracteristică. De Antonio de Mijas, Spania, de la Wikimedia Commons.

Organismele clasificate în această categorie aparțin și grupului mare de organisme extremofile, deoarece cresc în medii al căror pH este foarte acid. În cazul în care majoritatea celulelor nu pot supraviețui.

În plus, este important să subliniem faptul că acest grup de organisme are o importanță deosebită din punct de vedere ecologic și economic.

Caracteristici generale

Concurență, predare, mutualism și sinergie

Majoritatea organismelor acidofile cresc și trăiesc în prezența oxigenului. Cu toate acestea, există dovezi de acidofil care se poate dezvolta atât în ​​absența, cât și în prezența oxigenului.

În plus, aceste organisme stabilesc diferite tipuri de interacțiuni cu alte organisme, cum ar fi concurența, predarea, mutualismul și sinergia. Un exemplu sunt culturile mixte de acidofil care prezintă o creștere și eficiență mai mari în oxidarea mineralelor cu sulf decât culturile individuale.

Arsura la stomac, o problemă de rezolvat

Acidofilii par a împărtăși caracteristici structurale și funcționale distinctive care le permit să neutralizeze aciditatea. Acestea includ membranele celulare extrem de impermeabile, o capacitate mare de reglementare internă și sisteme de transport unice.

Deoarece acidofilii trăiesc într-un mediu în care concentrația protonilor este mare, ei au dezvoltat sisteme de pompare responsabile pentru expulzarea protonilor în exterior. Această strategie realizează că interiorul bacteriilor are un pH foarte apropiat de neutru.

Organismele acidofile au dezvoltat un sistem de pompe de protoni care le permit să pompeze protoni spre exterior și să mențină pH-ul intracelular aproape de neutru. De PhilMacD, de la Wikimedia Commons.

Cu toate acestea, în minele cu un conținut ridicat de acid sulfuric, s-au găsit microorganisme fără perete celular, ceea ce indică faptul că, chiar și fără această protecție, sunt supuse unor concentrații mari de protoni.

Pe de altă parte, datorită condițiilor extreme la care sunt supuse aceste tipuri de microorganisme, trebuie să garanteze că toate proteinele lor sunt funcționale și nu sunt denaturate.

Pentru aceasta, proteinele sintetizate au o greutate moleculară mare, astfel încât există un număr mai mare de legături între aminoacizii care le constituie. În acest fel, devine mai dificilă ruperea legăturilor și se acordă o stabilitate mai mare structurii proteice.

Impermeabilitate înaltă a membranei

Odată ce protonii intră în citoplasmă, organismele acidofile trebuie să implementeze metode care să le permită atenuarea efectelor unui pH intern redus.

Pentru a ajuta la menținerea pH-ului, acidofilii au o membrană celulară impermeabilă care limitează intrarea protonilor în citoplasmă. Acest lucru se datorează faptului că membrana acidofililor arhaea este compusă din alte tipuri de lipide decât cele care se găsesc în bacterii și membrane celulare eucariote.

În arhaea, fosfolipidele au o regiune hidrofobă (izopenoidă) și o regiune polară formată din coloana vertebrală a glicerolului și gruparea fosfaților. În orice caz, unirea se datorează unei legături eterice, care generează o rezistență mai mare, în special la temperaturi ridicate.

În plus, în unele cazuri, arhaea nu are straturi, ci mai degrabă produsul unirii a două lanțuri hidrofobe, ele formează o monostrat în care singura moleculă a două grupuri polare le conferă o rezistență mai mare.

Pe de altă parte, în ciuda faptului că fosfolipidele care alcătuiesc membranele bacteriilor și eucariotelor păstrează aceeași structură (o regiune hidrofobă și una polară), legăturile sunt de tip ester și formează o stratură lipidică.

Importanta a

Organismele acidofile au o potențială importanță în evoluție, deoarece condițiile bogate în pH și metale bogate în metale în care cresc pot fi asemănătoare condițiilor vulcanice submarine de pe pământul timpuriu.

Astfel, organismele acidofile ar putea reprezenta relicve primordiale din care a evoluat o viață mai complexă.

În plus, deoarece procesele metabolice ar fi putut avea originea pe suprafața mineralelor sulfide, eventual structurarea ADN a acestor organisme ar fi putut avea loc la pH acid.

Reglarea în organismele acidofile

Reglarea pH-ului este esențială pentru toate organismele, din acest motiv acidofilii trebuie să aibă un pH intracelular aproape de neutru.

Cu toate acestea, organismele acidofile sunt capabile să tolereze gradienții de pH de mai multe ordine de mărime, în comparație cu organismele care cresc doar la pH-uri apropiate de neutru. Un exemplu este Thermoplasma acidophilum care este capabil să trăiască la pH 1,4 păstrându-și pH-ul intern la 6,4.

Lucrul interesant despre organismele acidofile este faptul că profită de acest gradient de pH pentru a produce energie printr-o forță motivă a protonului.

Exemple de microorganisme acidofile

Organismele acidofile sunt distribuite predominant în bacterii și arhaea și contribuie la numeroase cicluri biogeochimice, care includ ciclurile fierului și sulfului.

Printre primii avem Ferroplasma acidarmanus, care este un arcă capabil să crească în medii cu un pH apropiat de zero. Alte procariote sunt Picrophilus oshimae și Picrophilus torridus, care sunt de asemenea termofile și cresc în craterele vulcanice japoneze.

De asemenea, avem câteva eucariote acidofile precum Cyanidyum caldariuym, care este capabil să trăiască la un pH aproape de zero, păstrând interiorul celulei la un nivel aproape neutru.

Acontium cylatium, Cephalosporium sp. și Trichosporon cerebriae, sunt trei eucariote din Regatul Ciupercilor. Alții la fel de interesanți sunt Picrophilus oshimae și Picrophilus torridus.

Aplicații

Levigare

Un rol important al microorganismelor acidofile îl implică aplicarea lor biotehnologică, în special în extragerea metalelor din minerale, ceea ce reduce considerabil contaminanții generați prin metode chimice tradiționale (scurgerea).

Acest proces este util mai ales în mineritul cuprului, unde, de exemplu, Thobacillus sulfolobus poate acționa ca un catalizator și poate accelera rata de oxidare a sulfatului de cupru care se formează în timpul oxidării, ajutând la solubilizarea metalului.

Industria alimentară

Organismele acidofile au enzime de interes industrial, fiind o sursă de enzime stabile în acid, cu aplicații ca lubrifianți.

În plus, în industria alimentară producția de amilaze și glucoamilaze sunt utilizate pentru prelucrarea amidonului, a panificației, pentru prelucrarea sucurilor de fructe.

În plus, acestea sunt utilizate pe scară largă în producția de proteaze și celuloze care sunt utilizate ca componente pentru hrana animalelor și la fabricarea de produse farmaceutice.

Referințe

1. Baker-Austin C, Dopson M. Viața în acid: homeostază cu pH în acidofile. Tendințe Microbiol. 2007; 15 (4): 165-71.
2. Edwards KJ, Bond PL, Gihring TM, Banfield JF. Acidofil extrem de oxidant de fier, important în drenajul minelor acide. Ştiinţă. 2000; 287: 1796-1799.
3. Horikoshi K. Alcalifile: Unele aplicații ale produselor lor pentru biotehnologie. Recenzii de microbiologie și biologie moleculară. 1999; 63: 735-750.
4. Kar NS, Dasgupta AK. Rolul posibil al încărcării suprafeței în organizarea membranelor într-un indian acidofil. Revista de biochimie și biofizică. o mie nouă sute nouăzeci și șase; 33: 398-402.
5. Macalady JL, Vestling MM, Baumler D, Boekelheide N, Kaspar CW, Banfield JF. Monostraturi cu membrană legată de tetraeter în Ferroplasma spp: o cheie a supraviețuirii în acid. Extremofile. 2004; 8: 411-419
6. Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Diversitate procariotă: Arhea. În: Madigan MT, Martinko JM, Parker J. (eds). Brock Microbiologie a microorganismelor. Ediția de zece. Ed. Pearson-Prentice Hall, Madrid, pp. 741-766.
7. Schleper C, Pühler G, Kühlmorgen B, Zillig W. Viață la pH extrem de scăzut. Natură. o mie noua sute nouazeci si cinci; 375: 741-742.
8. Wiegel J, Keubrin UV. Alkalitermophiles. Tranzacțiile societății biochimice. 2004; 32: 193-198.