Thermus aquaticus charakteristikos, gyvavimo ciklas, taikymas



Thermus aquaticus yra termofilinė bakterija, kurią 1967 m. aptiko Thomas Brock, įsikūrusi Deinococcus-Thermus. Tai gramnegatyvus, heterotrofinis ir aerobinis mikroorganizmas, kurio vidinė savybė yra terminis stabilumas..

Jis gaunamas iš įvairių šiluminių šaltinių nuo 50 ° C iki 80 ° C, o pH 6,0–10,5, Jeloustouno nacionaliniame parke ir Šiaurės Amerikoje. Jis taip pat buvo izoliuotas nuo dirbtinių terminių buveinių.

Tai karščiui atsparių fermentų šaltinis, išgyvenantis skirtingus denatūracijos ciklus. Šiame kontekste baltymai ir fermentai yra ypač svarbūs biotechnologijų pramonei.

Taip naudojami fermentai, kurie sudaro jį genų inžinerijoje, polimerazės grandininėje reakcijoje (PCR), ir kaip mokslinių ir teisminių tyrimų priemonė (Williams ir Sharp, 1995).

Indeksas

  • 1 Bendrosios charakteristikos
  • 2 Filogenija ir taksonomija
  • 3 Morfologija
  • 4 Gyvavimo ciklas
  • 5 Ląstelių struktūra ir metabolizmas
  • 6 Programos
    • 6.1 Stiprinti fragmentus
    • 6.2. Katalizės biocheminės reakcijos
    • 6.3 Maisto biotechnologijos
    • 6.4 Polichlorintų bifenilo junginių skaidymas
  • 7 Nuorodos

Bendrosios charakteristikos

Tai graminė neigiama

The Thermus aquaticus Gramo dažymo proceso metu jis gauna fuksijos spalvą. Taip yra todėl, kad peptidoglikano siena yra labai plona, ​​todėl dažų dalelės joje nėra įstrigusios.

Buveinė

Ši bakterija yra sukurta atlaikyti itin aukštą temperatūrą. Tai reiškia, kad jos natūrali buveinė yra planetoje, kur temperatūra viršija 50 ° C.

Šia prasme ši bakterija buvo izoliuota nuo geizerių, būdama labiausiai paplitusi iš Jeloustouno nacionalinio parko; karšto vandens šaltinių visame pasaulyje, taip pat dirbtinio karšto vandens aplinkoje.

Tai aerobinis

Tai reiškia, kad Thermus aquaticus Tai bakterija, kuri turi būti aplinkoje, kurioje yra deguonies prieinamumas medžiagų apykaitos procesams atlikti.

Jis yra termofilinis

Tai yra viena iš tipiškiausių. \ T Thermus aquaticus. Ši bakterija buvo išskirta iš vietų, kuriose temperatūra yra labai didelė.

The Thermus aquaticus Tai labai ypatinga ir atspari bakterija, nes esant tokiai aukštai temperatūrai, kokia yra palaikoma, daugumoje gyvų daiktų baltymai yra denatūruoti ir nustoja veikti negrįžtamai.

Šios bakterijos augimo temperatūra yra nuo 40 ° C iki 79 ° C, optimali 70 ° C augimo temperatūra.

Jis yra heterotrofinis

Kaip ir bet kuriam heterotrofiniam organizmui, bakterijai reikalingi organiniai junginiai, atsirandantys aplinkoje. Pagrindiniai organinių medžiagų šaltiniai yra aplinkoje esančios bakterijos ir dumbliai, taip pat ir dirvožemis.

Jis vystosi šiek tiek šarminėje aplinkoje

Optimalus pH, kuriuo Thermus aquaticus gali išsivystyti be baltymų, dėl kurių jis praranda savo funkciją yra tarp 7,5 ir 8. Verta prisiminti, kad pH skalėje 7 yra neutralus. Tai viršija šarminę ir žemiau rūgšties.

Jis gamina daug fermentų

Thermus aquaticus Tai mikroorganizmas, kuris buvo labai naudingas eksperimentiškai dėl savo gebėjimo gyventi aukštoje temperatūroje.

Na, per daugybę tyrimų nustatyta, kad ji sintezuoja daugelį fermentų, kurie, keistai, kituose mikroorganizmuose, tose pačiose temperatūrose, denatūruoja ir praranda savo funkciją.

Fermentai, sintezuojantys Thermus aquaticus tai, kas buvo ištirta labiausiai;

  • Aldolazė
  • Taq I restrikcijos fermentas
  • DNR Ligazė
  • Šarminė fosfatazė
  • Isocitrate dehidrogenazė
  • Amilomaltazė

Filogenija ir taksonomija

Šis mikroorganizmas yra suformuotas pagal klasikinį metodą:

  • Karalystė: bakterijos
  • Prieglobstis: Deinococcus-Thermus
  • Klasė: Deinokokai
  • Užsakymas: Thermales
  • Šeima: Thermaceae
  • Žanras: Thermus
  • Rūšis: Thermus aquaticus.

Morfologija

Bakterija Thermus aquaticus priklauso bakterijų (bacilių) grupei. Ląstelių apytikslis dydis yra nuo 4 iki 10 mikronų. Mikroskopu galite matyti labai dideles ląsteles, taip pat mažas ląsteles. Ant ląstelės paviršiaus nėra žiedų ar žiedų.

Ląstelė Thermus aquaticus Jame yra membrana, kuri savo ruožtu susideda iš trijų sluoksnių: vidinės plazmos, išorinės, apvalios ir tarpinės..

Vienas iš šios rūšies bakterijų savybių yra tas, kad jos vidinėje membranoje yra struktūros, kurios atrodo kaip strypai, kurie yra žinomi kaip skambantys kūnai..

Be to, šiose bakterijose jų ląstelių sienelėse yra labai mažai peptidoglikano ir, skirtingai nuo gramteigiamų bakterijų, jose yra lipoproteinų..

Bakterijų ląstelės gali būti geltonos, rožinės arba raudonos spalvos, kai susiduria su natūralia šviesa. Taip yra dėl pigmentų, esančių bakterinėse ląstelėse.

Genetinė medžiaga yra sudaryta iš vienos žiedinės chromosomos, kurioje yra DNR. Iš jų maždaug 65% sudaro guanino ir citozino nukleotidai, ty, timino ir adenino nukleotidai sudaro 35%.

Gyvavimo ciklas

Apskritai, bakterijos, įskaitant T. aquaticus, reprodukuoja aseksualiai. Vienintelė DNR chromosoma pradeda atkartoti; ji atkartoja, kad galėtų paveldėti visą genetinę informaciją iš dukterinių ląstelių, nes yra fermento, vadinamo DNR polimeraze. 20 minučių nauja chromosoma yra baigta ir fiksuota ląstelės vietoje.

Dalijimasis tęsiasi, o 25 min. Dvi chromosomos pradėjo dvigubinti. Ląstelės centre ir 38 min. dukterinės ląstelės skirstomos į sieną, baigiant aseksualų pasiskirstymą 45-50 min. (Dreifus, 2012).

Ląstelių struktūra ir metabolizmas

Kadangi tai yra gramneigiama bakterija, ji turi išorinę membraną (lipoproteino sluoksnį) ir periplazmą (vandeninę membraną), kurioje yra peptidoglikanas. Jokių blakstienų, nepastebėta.

Šių termofilinių organizmų lipidų sudėtis turi prisitaikyti prie konteksto temperatūros svyravimų, kur jie vystosi, kad išlaikytų ląstelių procesų funkcionalumą neprarandant cheminio stabilumo, reikalingo išvengti tirpimo aukštoje temperatūroje (Ray et al. 1971 m..

Kita vertus, T. aquaticus tapo tikru termostabilių fermentų šaltiniu. Taq DNR polimerazė yra fermentas, kuris katalizuoja dvigubą ryšį generuojančio substrato lizę, todėl jis yra susijęs su liazės tipo fermentais (fermentais, kurie katalizuoja ryšius)..

Atsižvelgiant į tai, kad jis gaunamas iš termofilinės bakterijos, jis atsparus ilgoms inkubacijoms aukštoje temperatūroje (Lamble, 2009).

Pažymėtina, kad kiekvienas organizmas turi DNR polimerazę replikacijai, tačiau dėl savo cheminės sudėties jis neprieštarauja aukštai temperatūrai. Štai kodėl taq DNR polimerazė yra pagrindinis fermentas, naudojamas žmogaus genomo sekų amplifikacijai, taip pat kitų rūšių genomai..

Programos

Stiprinti fragmentus

Fermento terminis stabilumas leidžia jį panaudoti DNR fragmentų amplifikavimo in vitro replikacijos būdu, pavyzdžiui, PCR (polimerazės grandinės reakcija) (Mas ir Colbs, 2001)..

Tam reikalingi pradiniai ir galutiniai pradmenys (trumpas nukleotidų seka, kuri suteikia pradinį tašką DNR sintezei), DNR polimerazė, deoksiribonukleotidai trifosfatas, buferis ir katijonai..

Reakcijos mėgintuvėlis su visais elementais dedamas į terminį ciklą nuo 94 iki 98 laipsnių Celsijaus..

Pradėkite pradmenų veikimą ir pakartotinai pašildoma 75-80 laipsnių Celsijaus. Pradėkite sintezę nuo DNR 5 'galo iki 3'.

Čia yra termostabilaus fermento naudojimo svarba. Jei buvo naudojama kita polimerazė, ji būtų sunaikinta per ekstremalią temperatūrą, reikalingą procesui atlikti.

Kary Mullis ir kiti Cetus Corporation mokslininkai atrado, kad po kiekvieno DNR terminio denatūravimo ciklo reikia pašalinti fermentą. Fermentas buvo klonuotas, modifikuotas ir pagamintas dideliais kiekiais komerciniam pardavimui.

Katalizuoti biochemines reakcijas

Termostabilių fermentų tyrimai paskatino taikyti daugelį pramonės procesų ir buvo molekulinės biologijos proveržis. Biotechnologiniu požiūriu jo fermentai gali katalizuoti biochemines reakcijas ekstremaliomis temperatūros sąlygomis.

Pavyzdžiui, buvo sukurtas tyrimas siekiant sukurti vištienos plunksnų atliekų tvarkymo procesą nenaudojant potencialiai infekcinių mikroorganizmų..

Ištyrėme keratinolizinės proteazės gamyboje tarpininkaujantį vištienos švirkštimo biologinį skilimą, o tai reiškia, kad reikia naudoti termofilinius netogeninius T. aquaticus (Bhagat, 2012).

Maisto biotechnologijos

Glitimo hidrolizė T. aquaticus termoaktyviu serine peptidazės aqualysin1 pradžioje prasideda nuo 80 ° C..

Dėl to tiriamas santykinis termostabiliojo glitimo indėlis į duonos trupinių tekstūrą (Verbauwhede ir Colb, 2017).

Polichlorintų bifenilo junginių skaidymas

Kalbant apie naudingumą pramonės srityje, termofilinių bakterijų fermentai Thermus aquaticus naudojami polichlorintų bifenilų junginių (PCB) skaidymui..

Šie junginiai naudojami kaip šaltnešiai elektros įrenginiuose. Toksiškumas yra labai platus ir jo skilimas labai lėtas (Ruíz, 2005).

Nuorodos

  1. Brock, TD., Freeze H. Thermus aquaticus gen. n. ir sp. n., nepagrįstam ekstremaliam termofilui. 1969 m. J Bacteriol. 98 (1). 289-297.
  2. Dreifus Cortes, George. Mikrobų pasaulis. Redakcijos ekonominė kultūra. Meksika 2012 m.
  3. Ferreras P. Eloy R. Termostabilių biotechnologinių interesų fermentų ekspresija ir tyrimas Autonominis Madrido universitetas. DOCTORAL THESIS Madridas. 2011. Galima rasti adresu: repositorio.uam.es.
  4. Mas E, Poza J, Ciriza J, Zaragoza P, Osta R ir Rodellar C. Polimerazės grandinės reakcijos (PCR) pagrindas. AquaTIC Nr. 15, 2001 m. Lapkričio mėn.
  5. Ruiz-Aguilar, Graciela M. L., polichlorintų bifenilų (PCB) biologinis skaidymas mikroorganizmais ... Universiteto įstatymas [internetinis] 2005, 15 (gegužės-rugpjūčio mėn.). Galima rasti redalyc.org.
  6. Sharp R, William R. Thermus specie. Biotechnologijų vadovai. „Springer Science Business Media“, LLC. 1995 m.