BACTERII TERMOFILE: CARACTERISTICI, HABITAT, HRANĂ - BIOLOGIE - 2025

De Bacteriile termofile sunt cele care au capacitatea de a crește în medii cu temperaturi mai mari de 50 ° C Habitatele acestor microorganisme sunt locuri foarte ostile, cum ar fi evacuările hidrotermale, zonele vulcanice, izvoarele termale și deșerturile, printre altele. În funcție de intervalul de temperatură pe care îl susțin, aceste microorganisme sunt clasificate în termofile, termofile extreme și hipertermofile.

Termofilele prosperă într-un interval de temperaturi cuprins între 50 și 68 ° C, temperatura lor optimă de creștere fiind mai mare de 60 ° C. Termofilele extreme cresc într-o gamă cuprinsă între 35 și 70 ° C, cu o temperatură optimă de 65 ° C, iar hipertermofilele trăiesc într-un interval de temperaturi cuprins între 60 și 115 ° C, cu o creștere optimă la ≥80 ° C.

Imagine din stânga: Mediu în care trăiesc bacteriile termofile. Imagine din dreapta: reprezentare figurată a bacteriilor termofile. Sursa: Imagine stânga pxhere, dreapta pixabay imagine

Ca exemple de bacterii termofile în general, pot fi menționate următoarele: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis și Thermus aquaticus, printre altele.

Aceste microorganisme au caracteristici structurale speciale care le oferă capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate. De fapt, morfologia lor este atât de diferită încât nu se pot dezvolta la temperaturi mai scăzute.

caracteristici

Bacteriile termofile au o serie de caracteristici care le fac adaptate la medii cu temperaturi foarte ridicate.

Pe de o parte, membrana celulară a acestor bacterii are o cantitate mare de lipide saturate cu lanț lung. Acest lucru le permite să facă față temperaturilor ridicate și să mențină permeabilitatea și flexibilitatea adecvată, reușind să facă schimb de substanțe cu mediul înconjurător, fără a se distruge.

Pe de altă parte, deși se știe că proteinele denaturează în general la temperaturi ridicate, proteinele prezente în bacteriile termofile posedă legături de tip covalent care interacționează hidrofob. Această caracteristică asigură stabilitate acestui tip de bacterii.

În mod similar, enzimele produse de bacteriile termofile sunt proteine ​​termostabile, deoarece își pot exercita funcțiile în mediile ostile în care aceste bacterii se dezvoltă, fără a-și pierde configurația.

În raport cu curba de creștere a acestora, bacteriile termofile au o rată de reproducere ridicată, dar au un timp de înjumătățire mai scurt decât celelalte clase de microorganisme.

Utilitatea bacteriilor termofile în industrie

Astăzi, diferite tipuri de industrii folosesc enzime de origine bacteriană pentru a efectua diferite procese. Unele dintre ele provin din bacterii termofile.

Printre enzimele izolate cel mai frecvent de bacteriile termofile cu posibile aplicații industriale se numără enzimele α-amilaze, xilanaze, ADN polimeraza, catalaze și serine proteaze, toate termostabile.

Aceste enzime sunt speciale, deoarece sunt capabile să acționeze la temperaturi ridicate, unde alte enzime similare făcute de bacterii mezofile ar denatura.

Prin urmare, sunt ideale pentru procese care necesită temperaturi ridicate sau în procese în care este esențial să se minimizeze proliferarea bacteriilor mezofile.

Exemple

Ca exemplu de utilizare a enzimelor din bacteriile termofile în industrie, putem menționa utilizarea ADN-polimerazei (taq polimeraza), în tehnica reacției în lanț a polimerazei (PCR).

Această tehnică denaturează ADN-ul la temperaturi ridicate, fără riscul ca enzima de polimerază taq să fie deteriorată. Prima polimerază taq folosită a fost izolată din specia Thermus aquaticus.

Pe de altă parte, bacteriile termofile pot fi utilizate pentru a reduce la minimum daunele cauzate de poluarea mediului.

De exemplu, cercetările au relevat faptul că unele bacterii termofile pot elimina compuși toxici pentru mediu. Acesta este cazul policlorobifenilului (o substanță poluantă prezentă în materiale plastice și agenți frigorifici, printre alți compuși).

Acest lucru este posibil datorită faptului că anumite bacterii termofile pot utiliza elemente ca bifenil, 4-clorobifenil și acid benzoic ca sursă de carbon. Prin urmare, degradează bifenilii policlorurați, eliminându-i din mediu.

Pe de altă parte, aceste bacterii sunt excelente la reciclarea elementelor precum azotul și sulful din sol. Din această cauză, ele pot fi folosite pentru fertilizarea naturală a terenului fără a fi nevoie de îngrășăminte artificiale (chimice).

De asemenea, unii cercetători propun utilizarea bacteriilor termofile pentru a obține substanțe care generează energie alternativă, cum ar fi biogaz, biodiesel și bioetanol, prin hidroliza deșeurilor agroindustriale, favorizând procesele de bioremediere.

habitat

Habitatul bacteriilor termofile este format din locuri terestre sau marine caracterizate prin temperaturile ridicate ale acestora. Alți factori care însoțesc temperatura sunt pH-ul mediului, concentrația sărurilor și compușii chimici (organici și anorganici) care pot fi prezenți.

În funcție de caracteristicile specifice ale mediului, se va dezvolta în el un anumit tip de bacterii termofile.

Printre cele mai obișnuite habitate pentru acest tip de bacterii pot fi menționate următoarele: orificii de evacuare hidrotermale, zone vulcanice, izvoare termale și deșerturi.

Hrănire

Bacteriile termofile necesită, în general, să crească medii de cultură complexe. Printre substanțele nutritive pe care le pot necesita sunt: ​​extract de drojdie, triptonă, acizi casamino, glutamat, prolină, serină, celobioză, trehaloză, zaharoză, acetat și piruvat.

Un agar folosit pentru izolarea unor bacterii termofile este agarul Luria-Ber-tani. Conține cazeină hidrolizată, extract de drojdie, NaCl, agar și apă distilată cu un pH ajustat la 7,0 ± 0,2.

Bacterii termofile ca contaminanți ai alimentelor procesate

Majoritatea bacteriilor termofile sunt saprofite și nu provoacă boli la om. Cu toate acestea, la fabricarea alimentelor pot exista factori care favorizează proliferarea microorganismelor termofile, care pot fi dăunătoare.

Pentru a da un exemplu, la fabricarea produselor lactate, pasteurizarea este utilizată ca metodă de decontaminare a alimentelor. Se presupune că această metodă garantează calitatea sanitară; cu toate acestea, nu este nepermis deoarece bacteriile termofile sporulate pot supraviețui acestui proces.

Acest lucru se datorează faptului că, deși celula vegetativă a majorității bacteriilor sporulate nu este rezistentă la căldură, sporii sunt.

Există bacterii sporulate care reprezintă un real pericol pentru consumul uman. De exemplu, sporii următoarelor specii: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Produsele cu conserve cu acid scăzut sunt atacate în mod normal de bacteriile termofile anaerobe formatoare de spori, precum Geobacillus stearothermophilus. Această bacterie fermentează carbohidrații și produce un gust acru neplăcut datorită producerii de acizi grași cu lanț scurt.

De asemenea, alimentele cu conținut ridicat de acid pot fi contaminate cu Clostridium thermosaccharolyticum. Acest microorganism este extrem de zaharolitic și provoacă bombă din conservă datorită producției mari de gaz.

La rândul său, Desulfotomaculum nigrificans atacă și conservele. Deși conserva nu prezintă niciun semn de falsificare, atunci când neaprindem conserva puteți mirosi un miros acid puternic și se observă un aliment înnegrit. Culoarea neagră se datorează faptului că bacteriile produc hidrogen sulfurat, care la rândul său reacționează cu fierul din recipient, formând un compus de această culoare.

În cele din urmă, Bacillus cereus și Clostridium perfringens provoacă intoxicații alimentare și Clostridium botulinum secretă o neurotoxină puternică în alimente care, atunci când sunt consumate, provoacă moartea.

Exemple de bacterii termofile

Rhodothermus obamensis

Bacterii marine, bacil Gram negativ, heterotrof, aerob și hipertermofil.

Genul Caldicellulosiruptor

Bacterii anaerobe, Gram pozitive, termofile extreme, sporulate.

Clasa de termomicrobiu

Sunt bacterii hipertermofilice aerobe, heterotrofe, cu Gram variabil.

Rhodothermus marinus

Bacilul gram negativ, aerob, extrem de termofil și halofil. Producția sa de enzime termostabile a fost studiată, în special pentru hidrolizarea polizaharidelor și pentru sinteza ADN-ului, atât de interes pentru industrie.

Deferribacter desulfuricans

Bacterii anaerobe, termofile extreme, heterotrofe, reducând sulful, nitrații și arsenatul.

Marinithermus

Tije sau filamente gram negative, termofile extrem, heterotrofice stricte.

Thermodesulfobacterium hydroiphilum

Specie marină, hipertermofilă, anaerobă, Gram negativă, chimiolitoautotrofă (reducerea sulfatului), nu sporulată.

Thermus aquaticus

Bacterii gram negative, hipertermofilice, heterotrofe și aerobe. Sintetizează o enzimă termostabilă folosită în PCR numită taq ADN polimerază.

Sulfurivirga caldicuralii

Chimiolito-autotrofic, tiosulfat, termofilic, microaerofilic extrem.

Geobacillus

Tije termofile gram pozitive, sporulate, extreme. Sporii săi sunt folosiți în laboratoarele de microbiologie ca un control biologic pentru a evalua buna funcționare a autoclavei.

Gen

Speciile acestui gen se caracterizează prin faptul că sunt Gram negative, hipertermofilice, deși intervalul lor de creștere este larg, de viață marină, nu formează spori, ci sunt anaerobe obligatorii sau microaerofile.

Tabel comparativ între speciile cele mai relevante

Sursa: Pregătit de autor Msc. Marielsa Gil.

Referințe

1. Gallut P. Izolarea și cultura microorganismelor asociate cu oncoidele din izvoarele hidrotermale din Santispac, Bahía Concepción, BCS, México. Teza pentru obținerea gradului de Master în Știință. Centrul de cercetare biologică. 2016. Disponibil la: cibnor.repositorioinstitucional.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjansson JK. Rhodothermus marinus: fiziologie și biologie moleculară. Extremofile. 2006; 10 (1): 1-16. Disponibil în: cbi.nlm.nih.gov.
3. Thermus aquaticus ". Wikipedia, enciclopedia gratuită. 24 nov 2018, 10:28 UTC. 9 mai 2019, 01:55 ro.wikipedia.or
4. Thwaite J, Atkins H. Bacilii de test de sterilizare. În Microbiologie medicală (ediția a opta).
5. Reyes T. Biodiversitatea bacteriană marină: noi taxone cultivabile Teza pentru a beneficia de titlul de doctor în biotehnologie. Departamentul de Microbiologie și Ecologie. 2012. Disponibil la: Universitatea din Valencia.
6. Sako Y, Takai K, Ishida Y, Uchida A, Katayama Y. Rhodothermus obamensis sp. nov., o linie modernă de bacterii marine extrem de termofile. Int J Syst Bacteriol. o mie nouă sute nouăzeci și șase; 46 (4): 1099-104.
7. Ríos M. Neida, Crespo M. Carla F., Terrazas S. Luis E., Alvarez A. María T. Izolarea tulpinilor anaerobe termofile care produc celulaze și hemiceluleze implicate în producerea de bioetanol prin intermediul culturii tradiționale și tehnici de izolare și nu tradiţional. BIOFARBO. 2007; 15 (1): 43-50. Disponibil la: magazinesbolivianas.org.b