Thermus aquaticus este o bacterie termofilă, descoperită de Thomas Brock în 1967, situată în Phylum Deinococcus-Thermus. Este un microorganism gram-negativ, heterotrof și aerob, care are stabilitate termică ca proprietate intrinsecă.
Se obține dintr-o varietate de izvoare termale între 50 ° C și 80 ° C și pH 6,0 - 10,5, în Parcul Național Yellowstone și în California, în America de Nord. De asemenea, a fost izolat de habitatele termice artificiale.
Este o sursă de enzime rezistente la căldură, care supraviețuiesc diferitelor cicluri de denaturare. În acest context, proteinele și enzimele prezintă un interes special pentru industria biotehnologiei..
Acesta este modul în care enzimele care îl compun sunt utilizate în ingineria genetică, în reacția în lanț a polimerazei (PCR) și ca instrument de investigație științifică și criminalistică (Williams și Sharp, 1995).
Indice articol
Thermus aquaticus Când este supus procesului de colorare Gram, acesta capătă o colorare fuchsia. Acest lucru se datorează faptului că peretele peptidoglicanului este extrem de subțire, astfel încât particulele de colorant să nu fie prinse în el..
Această bacterie este proiectată să reziste la temperaturi extrem de ridicate. Aceasta implică faptul că habitatul lor natural este locurile de pe planetă unde temperaturile depășesc 50 ° C.
În acest sens, această bacterie a fost izolată de gheizere, cele mai frecvente fiind cele din Parcul Național Yellowstone; din izvoarele termale din întreaga lume, precum și din mediile artificiale de apă caldă.
Aceasta înseamnă că Thermus aquaticus este o bacterie, trebuie să se afle în medii care îi asigură disponibilitatea oxigenului pentru a-și desfășura procesele metabolice.
Aceasta este una dintre cele mai reprezentative caracteristici ale Thermus aquaticus. Această bacterie a fost izolată din locurile în care temperaturile sunt extrem de ridicate..
Thermus aquaticus Este o bacterie foarte specială și rezistentă, deoarece la temperaturi la fel de ridicate ca cele pe care le susține, proteinele din majoritatea ființelor vii sunt denaturate și încetează ireversibil să își îndeplinească funcțiile..
Această bacterie are o temperatură de creștere care variază de la 40 ° C la 79 ° C, temperatura optimă de creștere fiind de 70 ° C..
Ca orice organism heterotrof, această bacterie necesită compuși organici prezenți în mediu pentru a se dezvolta. Principalele surse de materie organică sunt bacteriile și algele prezente în împrejurimi, precum și solul din jur..
PH-ul optim la care Thermus aquaticus se poate dezvolta fără ca proteinele care o compun să își piardă funcția.Este între 7,5 și 8. Merită să ne amintim că pe scara pH-ului 7 este neutru. Deasupra acestuia este alcalin și sub acesta acid.
Thermus aquaticus Este un microorganism care a fost foarte util la nivel experimental datorită capacității sale de a trăi în medii cu temperaturi ridicate..
Ei bine, prin numeroase investigații s-a stabilit că sintetizează numeroase enzime care, curios, în alte microorganisme, la aceleași temperaturi, se denaturează și își pierd funcția.
Enzimele sintetizate de Thermus aquaticus care au fost studiate cel mai mult sunt;
Acest microorganism este încadrat sub abordarea clasică:
Bacteriile Thermus aquaticus aparține grupului de bacterii în formă de tijă (bacili). Celulele au aproximativ 4-10 microni. Celulele foarte mari pot fi văzute la microscop, precum și celulele mici. Nu au cili sau flageli pe suprafața celulei.
Celula Thermus aquaticus Are o membrană care la rândul său este alcătuită din trei straturi: un strat de plasmă intern, un aspect exterior dur și un intermediar.
Una dintre caracteristicile distinctive ale acestui tip de bacterii este că există structuri care arată ca niște tije în membrana sa internă, care sunt cunoscute sub numele de corpuri rotunde..
În mod similar, aceste bacterii conțin foarte puțin peptidoglican în peretele lor celular și, spre deosebire de bacteriile gram pozitive, conține lipoproteine..
Când sunt expuse la lumină naturală, celulele bacteriene pot deveni galbene, roz sau roșii. Acest lucru se datorează pigmenților care sunt conținuți în celulele bacteriene..
Materialul genetic este alcătuit dintr-un singur cromozom circular în care este conținut ADN. Dintre acestea, aproximativ 65% este alcătuit din nucleotide de guanină și citozină, nucleotidele timină și adenină reprezentând 35%..
În general, bacteriile, inclusiv T. aquaticus, se reproduc asexual prin diviziune celulară. Cromozomul ADN unic începe să se replice; se reproduce pentru a putea moșteni toate informațiile genetice către celulele fiice, datorită prezenței enzimei numite ADN polimerază. La 20 de minute noul cromozom este complet și s-a fixat în celulă.
Diviziunea continuă și după 25 de minute, cei doi cromozomi au început să se dubleze. O diviziune apare în centrul celulei și la 38 de minute. celulele fiice prezintă diviziunea separată de un perete, încheind diviziunea asexuată după 45-50 min. (Dreifus, 2012).
Fiind o bacterie gram-negativă, are o membrană exterioară (strat de lipoproteine) și periplasmă (membrană apoasă), unde se află peptidoglicanul. Nu se observă cilii sau flagelii.
Compoziția lipidelor acestor organisme termofile trebuie să se adapteze la fluctuațiile de temperatură ale contextului în care se dezvoltă, pentru a menține funcționalitatea proceselor celulare, fără a pierde stabilitatea chimică necesară pentru a evita dizolvarea la temperaturi ridicate (Ray și colab. 1971).
Pe de altă parte, T. aquaticus a devenit o adevărată sursă de enzime termostabile. Taq ADN polimeraza este o enzimă care catalizează liza unui substrat generând o legătură dublă, motiv pentru care este legată de enzimele de tip liasă (enzime care catalizează eliberarea legăturilor).
Deoarece provine dintr-o bacterie termofilă, rezistă incubațiilor prelungite la temperaturi ridicate (Lamble, 2009).
Trebuie remarcat faptul că fiecare organism are ADN polimerază pentru replicarea sa, dar datorită compoziției sale chimice nu rezistă la temperaturi ridicate. De aceea, taq ADN polimeraza este principala enzimă utilizată pentru amplificarea secvențelor genomului uman, precum și a genomului altor specii..
Stabilitatea termică a enzimei permite utilizarea acesteia în tehnici de amplificare a fragmentelor de ADN prin replicare in vitro, cum ar fi PCR (reacția în lanț a polimerazei) (Mas și Colbs, 2001).
Pentru aceasta, este nevoie de primeri finali și finali (secvență de nucleotide scurte care oferă un punct de plecare pentru sinteza ADN-ului), ADN polimerază, dezoxiribonucleotid trifosfat, soluție tampon și cationi..
Tubul de reacție cu toate elementele este plasat într-un ciclotermic între 94 și 98 grade Celsius, pentru a împărți ADN-ul în fire simple.
Performanța primerilor începe și reîncălzirea are loc din nou între 75-80 de grade Celsius. Inițiază sinteza de la capătul 5 'la 3' al ADN-ului.
Iată importanța utilizării enzimei termostabile. Dacă ar fi folosită orice altă polimerază, aceasta ar fi distrusă în timpul temperaturilor extreme necesare pentru realizarea procesului..
Kary Mullis și alți cercetători de la Cetus Corporation au descoperit excluderea necesității de a adăuga enzime după fiecare ciclu de denaturare termică a ADN-ului. Enzima a fost clonată, modificată și produsă în cantități mari pentru vânzare comercială.
Studiile asupra enzimelor termostabile au condus la aplicarea lor la o gamă largă de procese industriale și au condus la o descoperire în biologia moleculară. Din punct de vedere biotehnologic, enzimele sale sunt capabile să catalizeze reacțiile biochimice în condiții de temperatură extremă..
De exemplu, s-au desfășurat cercetări pentru a dezvolta un proces de gestionare a deșeurilor de pene de pui fără utilizarea microorganismelor potențial infecțioase..
A fost investigată biodegradarea penei de pui mediată de producerea de protează keratinolitică, care implică utilizarea T. aquaticus termofilică nepatogenă (Bhagat, 2012).
Hidroliza glutenului de serina peptidază termoactivă aqualysin1 de la T. aquaticus începe la peste 80 ° C în fabricarea pâinii.
Cu aceasta, se studiază contribuția relativă a glutenului termostabil la textura firimitului de pâine (Verbauwhede și Colb, 2017).
În ceea ce privește utilitatea în domeniul industrial, enzimele Thermus aquaticus ca bacterii termofile sunt aplicate în degradarea compușilor bifenilici policlorurați (PCB).
Acești compuși sunt folosiți ca agenți frigorifici în echipamentele electrice. Toxicitatea este foarte largă și degradarea sa este foarte lentă (Ruíz, 2005).
Nimeni nu a comentat acest articol încă.