ASIDOFILLER: ÖZELLIKLERI, MIKROORGANIZMA ÖRNEKLERI, UYGULAMALARI - BIYOLOJI - 2025

Asidofilik organizmalar , pH değerleri 3'ün altında olan ortamlarda üreyebilen ve yaşayabilen bir mikroorganizma türüdür (prokaryotik veya ökaryotik). Asidofilus terimi Yunancadan gelir ve "asit sever" anlamına gelir.

Bu ortamlar, kükürtlü gazların veya demir madenlerinden metal oksitlerin bir karışımının salınmasıyla oluşan volkanik faaliyetlerden kaynaklanabilir. Ayrıca, canlı kalabilmek için kendi çevrelerini asitleştiren organizmaların kendilerinin aktivitesinin veya metabolizmasının ürünü olabilirler.

Rio Tinto'nun asidik suları, ona karakteristik rengini veren çok çeşitli asit-fil mikroorganizmaları için bir habitat görevi görür. Antonio de Mijas, İspanya, Wikimedia Commons'tan.

Bu kategoride sınıflandırılan organizmalar, pH'ı çok asidik olan ortamlarda büyüdüklerinden, büyük bir Ekstremofilik organizma grubuna da aittir. Çoğu hücrenin hayatta kalamadığı yer.

Ek olarak, bu organizma grubunun ekolojik ve ekonomik açıdan büyük önem taşıdığını vurgulamak önemlidir.

Genel özellikleri

Rekabet, yırtıcılık, karşılıklılık ve sinerji

Asidofilik organizmaların çoğu oksijen varlığında büyür ve yaşar. Bununla birlikte, hem oksijenin yokluğunda hem de varlığında gelişebilen asidofil kanıtı vardır.

Ek olarak, bu organizmalar, rekabet, avlanma, karşılıklılık ve sinerji gibi diğer organizmalarla farklı türlerde etkileşimler kurarlar. Bir örnek, kükürt minerallerinin oksidasyonunda bireysel kültürlere göre daha yüksek bir büyüme ve verimlilik sunan karışık asidofil kültürleridir.

Mide ekşimesi, çözülmesi gereken bir sorun

Asidofiller, asitliği nötralize etmelerine izin veren farklı yapısal ve işlevsel özellikleri paylaşıyor gibi görünmektedir. Bunlar, yüksek derecede geçirimsiz hücre membranlarını, yüksek bir dahili düzenleme kapasitesini ve benzersiz taşıma sistemlerini içerir.

Asidofiller, proton konsantrasyonunun yüksek olduğu bir ortamda yaşadıkları için, protonları dışarıya atmaktan sorumlu pompa sistemleri geliştirmişlerdir. Bu strateji, bakterinin iç kısmının nötre çok yakın bir pH değerine sahip olmasını sağlar.

Asidofilik organizmalar, protonları dışarıya pompalamalarına ve hücre içi pH'ı nötre yakın tutmalarına izin veren bir proton pompası sistemi geliştirdiler. PhilMacD tarafından, Wikimedia Commons'tan.

Bununla birlikte, yüksek sülfürik asit içeriğine sahip madenlerde, hücre duvarı olmayan mikroorganizmalar bulunmuştur, bu da bu koruma olmadan bile yüksek konsantrasyonlarda protonlara maruz kaldıklarını göstermektedir.

Öte yandan, bu tür mikroorganizmaların maruz kaldıkları aşırı koşullar nedeniyle, tüm proteinlerinin işlevsel olduğunu ve denatüre olmadığını garanti etmeleri gerekir.

Bunun için, sentezlenen proteinler yüksek moleküler ağırlıktadır, böylece onları oluşturan amino asitler arasında daha fazla sayıda bağ vardır. Bu sayede bağların kopması zorlaşır ve protein yapısına daha fazla stabilite kazandırılır.

Yüksek membran geçirimsizliği

Protonlar sitoplazmaya girdikten sonra, asidofilik organizmaların, düşük iç pH'ın etkilerini hafifletmelerine izin veren yöntemler uygulaması gerekir.

PH'ı korumaya yardımcı olmak için, asidofiller, protonların sitoplazmaya girişini sınırlayan geçirimsiz bir hücre zarına sahiptir. Bunun nedeni, arkea asidofillerinin zarının, bakteri ve ökaryotik hücre zarlarında bulunanlardan farklı lipid türlerinden oluşmasıdır.

Arkelerde, fosfolipidler hidrofobik (izopenoid) bir bölgeye ve gliserol omurgası ve fosfat grubundan oluşan bir polar bölgeye sahiptir. Her durumda, birleşim, özellikle yüksek sıcaklıklarda daha fazla direnç oluşturan bir eter bağından kaynaklanmaktadır.

Ek olarak, bazı durumlarda arkelerin çift katmanları yoktur, daha ziyade iki hidrofobik zincirin birleşiminin ürünüdürler, iki kutuplu grubun tek molekülünün onlara daha fazla direnç verdiği bir tek katman oluştururlar.

Diğer yandan bakteri ve ökaryot zarlarını oluşturan fosfolipidlerin aynı yapıyı (hidrofobik ve polar bölge) korumasına rağmen bağlar ester tipindedir ve bir lipit çift tabakası oluşturur.

Önemi

Asidofilik organizmalar evrimde potansiyel bir öneme sahiptir, çünkü içinde büyüdükleri düşük pH ve metal açısından zengin koşullar, dünyanın erken dönemindeki deniz altı volkanik koşullarına benzer olabilir.

Bu nedenle, asidofilik organizmalar, daha karmaşık yaşamın evrimleştiği ilkel kalıntıları temsil edebilir.

Ek olarak, metabolik süreçler sülfit minerallerinin yüzeyinden kaynaklanmış olabileceğinden, muhtemelen bu organizmaların DNA yapılanması asidik pH'ta gerçekleşmiş olabilir.

Asidofilik organizmalarda düzenleme

PH'ın düzenlenmesi tüm organizmalar için gereklidir, bu nedenle asidofillerin nötre yakın bir hücre içi pH'a sahip olması gerekir.

Bununla birlikte, asidofilik organizmalar, yalnızca nötre yakın pH'larda büyüyen organizmalara kıyasla, birkaç büyüklük düzeyindeki pH gradyanlarını tolere edebilir. Bir örnek, iç pH'sini 6.4'te tutarken pH 1.4'te yaşayabilen Thermoplasma acidophilum'dur.

Asidofilik organizmalarla ilgili ilginç olan şey, proton hareket kuvveti yoluyla enerji üretmek için bu pH gradyanından yararlanmalarıdır.

Asidofilik mikroorganizma örnekleri

Asidofilik organizmalar ağırlıklı olarak bakteri ve arkelerde dağılmıştır ve demir ve sülfür döngülerini içeren çok sayıda biyojeokimyasal döngüye katkıda bulunur.

Bunlardan ilki, sıfıra yakın pH'lı ortamlarda büyüyebilen bir archa olan Ferroplasma acidarmanus'a sahibiz. Diğer prokaryotlar, aynı zamanda termofilik olan ve Japon volkanik kraterlerinde büyüyen Picrophilus oshimae ve Picrophilus torridus'tur.

Hücrenin içini neredeyse nötr bir seviyede tutan sıfıra yakın bir pH'ta yaşayabilen Cyanidyum caldariuym gibi bazı asidofilik ökaryotlarımız da var.

Acontium cylatium, Cephalosporium sp. ve Trichosporon cerebriae, Fungi Kingdom'dan üç ökaryottur. Diğerleri eşit derecede ilginç olan Picrophilus oshimae ve Picrophilus torridus'tur.

Uygulamalar

Çözeltme

Asidofilik mikroorganizmaların önemli bir rolü, biyoteknolojik uygulamalarını, özellikle metallerin minerallerden ekstraksiyonunda, geleneksel kimyasal yöntemlerle (liç) üretilen kirleticileri önemli ölçüde azaltan uygulamalarını içerir.

Bu işlem özellikle bakır madenciliğinde yararlıdır; örneğin, Thobacillus sulfolobus bir katalizör görevi görebilir ve oksidasyon sırasında oluşan bakır sülfatın oksidasyon oranını hızlandırarak metalin çözünmesine yardımcı olur.

Gıda endüstrisi

Asidofilik organizmalar, yağlayıcı olarak uygulamalarla aside stabil enzimlerin bir kaynağı olan endüstriyel açıdan ilgi çekici enzimlere sahiptir.

Ayrıca gıda endüstrisinde nişastanın işlenmesinde, fırıncılıkta, meyve sularının işlenmesinde amilaz ve glukoamilaz üretimi kullanılmaktadır.

Ek olarak, hayvan yemi bileşenleri olarak kullanılan proteaz ve selülazların üretiminde ve farmasötik ürünlerin imalatında yaygın olarak kullanılmaktadırlar.

Referanslar

1. Baker-Austin C, Dopson M. Asitte yaşam: asidofillerde pH homeostazı. Trends Microbiol. 2007; 15 (4): 165-71.
2. Edwards KJ, Bond PL, Gihring TM, Banfield JF. Asit Madeni Drenajında ​​Önemli Bir Arqueal Demir Oksitleyici Aşırı Asidofil. Bilim. 2000; 287: 1796-1799.
3. Horikoshi K. Alkaliphiles: Ürünlerinin biyoteknoloji için bazı uygulamaları. Mikrobiyoloji ve Moleküler Biyoloji İncelemeleri. 1999; 63: 735-750.
4. Kar NS, Dasgupta AK. Bir asidofil, Hindistan'da zar organizasyonunda yüzey yükünün olası rolü. Biyokimya ve Biyofizik Dergisi. bin dokuz yüz doksan altı; 33: 398-402.
5. Macalady JL, Vestling MM, Baumler D, Boekelheide N, Kaspar CW, Banfield JF. Ferroplasma spp'deki tetraeter bağlantılı membran tek tabakaları: asitte hayatta kalmanın anahtarı. Ekstremofilik. 2004; 8: 411-419
6. Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Prokaryotik Çeşitlilik: Archea. İçinde: Madigan MT, Martinko JM, Parker J. (editörler). Brock Mikroorganizmaların Mikrobiyolojisi. On baskı. Ed. Pearson-Prentice Hall, Madrid, s. 741-766.
7. Schleper C, Pühler G, Kühlmorgen B, Zillig W. Son derece düşük pH'ta yaşam. Doğa. bindokuzyüz doksan beş; 375: 741-742.
8. Wiegel J, Keubrin UV. Alkalitermophiles. Biochemical Society İşlemleri. 2004; 32: 193-198.