TERMOFILIK BAKTERILER: ÖZELLIKLER, YAŞAM ALANI, YIYECEK - BIYOLOJI - 2024

Termofilik bakteriler 50 üzerindeki sıcaklıklarda ortamlarda büyüme yeteneğine sahip olanlardır ° C Bu mikroorganizmaların habitatları, hidrotermal menfezler, volkanik alanlar, kaplıcalar ve çöller gibi çok düşmanca yerlerdir. Destekledikleri sıcaklık aralığına bağlı olarak, bu mikroorganizmalar termofiller, aşırı termofiller ve hipertermofiller olarak sınıflandırılır.

Termofiller, optimum büyüme sıcaklıkları 60 ° C'den fazla olan 50 ila 68 ° C arasındaki bir sıcaklık aralığında gelişir. Aşırı termofiller, 65 ° C'lik optimum sıcaklıkla 35 ila 70 ° C aralığında büyür ve hipertermofiller, ≥80 ° C'de optimum büyüme ile 60 ila 115 ° C'lik bir sıcaklık aralığında yaşar.

Soldaki resim: Termofilik bakterilerin yaşadığı ortam. Sağdaki resim: termofilik bakterilerin figüratif temsili. Kaynak: Sol resim pxhere, sağ resim Pixabay

Genel olarak termofilik bakteri örnekleri olarak aşağıdakilerden bahsedilebilir: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis ve Thermus aquaticus, diğerleri arasında.

Bu mikroorganizmalar, onlara yüksek sıcaklıklara dayanma yeteneği veren özel yapısal özelliklere sahiptir. Aslında morfolojileri o kadar farklıdır ki, daha düşük sıcaklıklarda gelişemezler.

karakteristikleri

Termofilik bakteriler, çok yüksek sıcaklıklara sahip ortamlara adapte olmalarını sağlayan bir dizi özelliğe sahiptir.

Bir yandan, bu bakterilerin hücre zarı yüksek miktarda uzun zincirli doymuş lipitlere sahiptir. Bu, yüksek sıcaklıklarla başa çıkmalarına ve yeterli geçirgenlik ve esnekliği sürdürmelerine, kendilerini yok etmeden çevre ile madde alışverişini yönetmelerine olanak tanır.

Öte yandan, proteinlerin genellikle yüksek sıcaklıklarda denatüre olduğu bilinmesine rağmen, termofilik bakterilerde bulunan proteinler, hidrofobik olarak etkileşime giren kovalent tipte bağlara sahiptir. Bu özellik, bu tür bakterilere stabilite sağlar.

Benzer şekilde termofilik bakteriler tarafından üretilen enzimler de termostabil proteinlerdir, çünkü bu bakterilerin geliştiği düşman ortamlarda konfigürasyonlarını kaybetmeden işlevlerini yerine getirebilirler.

Büyüme eğrileriyle ilişkili olarak, termofilik bakteriler yüksek bir üreme oranına sahiptir, ancak diğer mikroorganizma sınıflarından daha kısa bir yarı ömre sahiptir.

Termofilik bakterilerin endüstrideki faydası

Günümüzde, farklı endüstri türleri, farklı işlemleri gerçekleştirmek için bakteri kökenli enzimler kullanmaktadır. Bazıları termofilik bakterilerden gelir.

Muhtemel endüstriyel uygulamalarla termofilik bakterilerden en sık izole edilen enzimler arasında tümü termostabil olan a-amilazlar, ksilanazlar, DNA polimeraz, katalazlar ve serin proteazlar bulunur.

Bu enzimler özeldir çünkü mezofilik bakteriler tarafından yapılan diğer benzer enzimlerin denatüre olacağı yüksek sıcaklıklarda hareket edebilmektedirler.

Bu nedenle, yüksek sıcaklıklar gerektiren işlemler için veya mezofilik bakterilerin çoğalmasını en aza indirmenin gerekli olduğu işlemler için idealdirler.

Örnekler

Termofilik bakterilerden enzimlerin endüstride kullanımına bir örnek olarak, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) tekniğinde DNA polimeraz (taq polimeraz) kullanımından bahsedebiliriz.

Bu teknik, taq polimeraz enziminin hasar görmesi riski olmaksızın, DNA'yı yüksek sıcaklıklarda denatüre eder. Kullanılan ilk taq polimeraz Thermus aquaticus türünden izole edilmiştir.

Öte yandan termofilik bakteriler çevre kirliliğinin neden olduğu zararı en aza indirmek için kullanılabilir.

Örneğin, araştırmalar, bazı termofilik bakterilerin çevre için toksik olan bileşikleri ortadan kaldırabildiğini ortaya çıkarmıştır. Poliklorobifenil (diğer bileşiklerin yanı sıra plastiklerde ve soğutucularda bulunan bir kirletici madde) durum budur.

Bu, bazı termofilik bakterilerin karbon kaynağı olarak bifenil, 4-klorobifenil ve benzoik asit gibi elementleri kullanabilmesi sayesinde mümkündür. Bu nedenle, poliklorlu bifenilleri bozarak çevreden uzaklaştırırlar.

Öte yandan, bu bakteriler topraktaki nitrojen ve kükürt gibi elementleri geri dönüştürmede mükemmeldir. Bu nedenle suni (kimyasal) gübreye ihtiyaç duymadan toprağı doğal yolla gübrelemek için kullanılabilirler.

Benzer şekilde, bazı araştırmacılar, biyoremediasyon süreçlerini destekleyen tarımsal-endüstriyel atıkların hidrolizi yoluyla biyogaz, biyodizel ve biyoetanol gibi alternatif enerji üreten maddeler elde etmek için termofilik bakterilerin kullanılmasını önermektedir.

Yetişme ortamı

Termofilik bakterilerin yaşam alanı, yüksek sıcaklıkları ile karakterize edilen kara veya deniz ortamlarından oluşur. Sıcaklığa eşlik eden diğer faktörler, ortamın pH'ı, tuzların konsantrasyonu ve mevcut olabilecek kimyasal bileşiklerdir (organik ve inorganik).

Ortamın belirli özelliklerine bağlı olarak, içinde belirli bir tür termofilik bakteri veya başka bir tür gelişecektir.

Bu tür bakteriler için en yaygın habitatlar arasında şunlar sayılabilir: hidrotermal menfezler, volkanik alanlar, kaplıcalar ve çöller.

besleme

Termofilik bakteriler genellikle büyümek için karmaşık kültür ortamına ihtiyaç duyar. İhtiyaç duyabilecekleri besinler arasında şunlar yer alır: maya özütü, tripton, kasamino asitler, glutamat, prolin, serin, selobiyoz, trehaloz, sukroz, asetat ve piruvat.

Bazı termofilik bakterilerin izolasyonu için kullanılan bir agar, Luria-Ber-tani agardır. Hidrolize kazein, maya özütü, NaCl, agar ve pH'ı 7.0 ± 0.2'ye ayarlanmış damıtılmış su içerir.

İşlenmiş gıdaların kontaminantları olarak termofilik bakteriler

Termofilik bakterilerin çoğu saprofitiktir ve insanlarda hastalığa neden olmaz. Bununla birlikte, gıda üretiminde, termofilik mikroorganizmaların çoğalmasını destekleyen ve zararlı olabilen faktörler olabilir.

Örnek vermek gerekirse, süt ürünleri imalatında, pastörizasyon bir gıda dekontaminasyonu yöntemi olarak kullanılmaktadır. Bu yöntemin sıhhi kaliteyi garanti etmesi gerekiyordu; ancak kusursuz değildir çünkü sporlanmış termofilik bakteriler bu süreçte hayatta kalabilir.

Bunun nedeni, sporlanan bakterilerin çoğunun vejetatif hücresinin ısıya dayanıklı olmamasına rağmen, sporların dirençli olmasıdır.

İnsan tüketimi için gerçek bir tehlike oluşturan sporlanmış bakteriler vardır. Örneğin, aşağıdaki türlerin sporları: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Düşük asitli konserve ürünler normalde Geobacillus stearothermophilus gibi spor oluşturan anaerobik termofilik bakteriler tarafından saldırıya uğrar. Bu bakteri karbonhidratları fermente eder ve kısa zincirli yağ asitlerinin üretimi nedeniyle hoş olmayan ekşi bir tat üretir.

Benzer şekilde, yüksek asitli konserve yiyecekler Clostridium thermosaccharolyticum ile kontamine olabilir. Bu mikroorganizma oldukça sakarolitiktir ve yüksek gaz üretimi nedeniyle kutunun şişmesine neden olur.

Desulfotomaculum nigrificans da konserve yiyeceklere saldırıyor. Teneke kutu herhangi bir kurcalanma belirtisi göstermese de, kutunun kapağını açarken güçlü bir asidik koku kokusu alabilirsiniz ve kararmış bir yiyecek gözlenir. Siyah renk, bakterilerin, kaptaki demir ile reaksiyona giren ve bu renkte bir bileşik oluşturan hidrojen sülfit üretmesinden kaynaklanmaktadır.

Son olarak, Bacillus cereus ve Clostridium perfringens gıda zehirlenmesine neden olur ve Clostridium botulinum, tüketildiğinde ölüme neden olan gıdalardan güçlü bir nörotoksin salgılar.

Termofilik bakteri örnekleri

Rhodothermus obamensis

Deniz bakterileri, Gram negatif, heterotrofik, aerobik ve hipertermofilik basil.

Cins Caldicellulosiruptor

Anaerobik bakteri, Gram pozitif, aşırı termofilik, sporlanmış.

Thermomicrobium sınıfı

Bunlar, değişken Gram ile heterotrofik aerobik hipertermofilik bakterilerdir.

Rhodothermus marinus

Gram negatif, aerobik, aşırı termofilik ve halofilik basil. Termostabil enzimlerin üretimi, özellikle polisakkaritlerin hidrolize edilmesi ve DNA sentezi için, her ikisi de endüstriyi ilgilendiren çalışmalar yapılmıştır.

Deferribacter desulfuricans

Anaerobik bakteriler, aşırı termofilik, heterotrofik, indirgeyici kükürt, nitrat ve arsenat.

Marinithermus

Gram negatif çubuklar veya filamentler, aşırı termofilik, katı aerobik heterotrofik.

Thermodesulfobacterium hidrojeniphilum

Deniz türleri, hipertermofilik, anaerobik, Gram negatif, kemolitoototrofik (sülfat indirgeyici), sporlanmamış.

Thermus aquaticus

Gram negatif, hipertermofilik, heterotrofik ve aerobik bakteriler. Taq DNA polimeraz adı verilen PCR'de kullanılan termostabil bir enzimi sentezler.

Sulfurivirga caldicuralii

Aşırı termofilik, mikroaerofilik kemolitoototrofik, tiyosülfat oksidan.

geobacillus

Gram pozitif, sporlanmış, aşırı termofilik çubuklar. Sporları mikrobiyoloji laboratuvarlarında otoklavın düzgün işleyişini değerlendirmek için biyolojik bir kontrol olarak kullanılır.

Cinsiyet

Bu cinsin türleri, Gram negatif, hipertermofilik, büyüme aralıkları geniş olmasına rağmen, deniz yaşamıyla karakterize edilir, spor oluşturmazlar, zorunlu anaeroblar veya mikroaerofillerdir.

En alakalı türler arasındaki karşılaştırmalı tablo

Kaynak: Yazar Msc tarafından hazırlanmıştır. Marielsa Gil.

Referanslar

1. Gallut P. Santispac, Bahía Concepción, BCS, México hidrotermal kaynaklarından oncoidlerle ilişkili mikroorganizmaların izolasyonu ve kültürü. Master of Science derecesi elde etmek için tez. Biyolojik Araştırma Merkezi. 2016. Şu adresten ulaşılabilir: cibnor.repositorioinstitucional.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjansson JK. Rhodothermus marinus: fizyoloji ve moleküler biyoloji. Ekstremofilik. 2006; 10 (1): 1-16. Mevcut: cbi.nlm.nih.gov.
3. Thermus aquaticus. " Vikipedi, bedava ansiklopedi. 24 Kasım 2018, 10:28 UTC. 9 Mayıs 2019, 01:55 en.wikipedia.or
4. Thwaite J, Atkins H. Sterilizasyon testi basili. Tıbbi Mikrobiyolojide (Onsekizinci Baskı).
5. Reyes T. Deniz bakteriyel biyoçeşitliliği: yeni ekilebilir taksonlar. Biyoteknoloji Doktoru unvanını almaya hak kazanan tez. Mikrobiyoloji ve Ekoloji Bölümü. 2012. Şuradan ulaşılabilir: Valencia Üniversitesi.
6. Sako Y, Takai K, Ishida Y, Uchida A, Katayama Y. Rhodothermus obamensis sp. nov., son derece termofilik deniz bakterilerinin modern bir soyu. Int J Syst Bacteriol. bin dokuz yüz doksan altı; 46 (4): 1099-104.
7. Ríos M. Neida, Crespo M.Carla F., Terrazas S.Luis E., Alvarez A. María T. geleneksel. BIOFARBO. 2007; 15 (1): 43-50. Mevcut: magazinesbolivianas.org.b