Caratteristiche, esempi, applicazioni

Gli organismi Acidophili Sono un tipo di microrganismi (procarioti o eucarioti) in grado di riprodurre e vivere in ambienti i cui valori di pH sono inferiori a 3. In effetti, il termine acidofila viene dal greco e significa "amante dell'acido".

Questi ambienti possono provenire da attività vulcaniche con liberazione da gas solfurosi o miscela di ossidi metallici delle miniere di ferro. Inoltre, possono essere il prodotto dell'attività o del metabolismo degli stessi organismi, che acidificano i propri mezzi per essere in grado di sopravvivere.

Le acque acide del fiume rosso servono da habitat per un'ampia varietà di microrganismi acidi che gli danno il suo colore caratteristico. Di Antonio de Mijas, Spagna [CC BY-SA 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/2.0)], da Wikimedia Commons.

Gli organismi classificati all'interno di questa categoria appartengono anche al folto gruppo di organismi estremofili, poiché crescono in ambienti il ​​cui pH è molto acido. Dove la maggior parte delle cellule non è in grado di sopravvivere.

Inoltre, è importante sottolineare che questo gruppo di organizzazioni è di grande importanza dal punto di vista ecologico ed economico.

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Caratteristiche generali

Competizione, predazione, mutualismo e sinergia

La maggior parte degli organismi acidofili cresce e vive nell'ossigeno. Tuttavia, ci sono test acidofili che possono essere sviluppati sia in assenza che in presenza di ossigeno.

Inoltre, questi organismi stabiliscono diversi tipi di interazioni con altri organismi come la competenza, la predazione, il mutualismo e la sinergia. Un esempio, sono colture acidofile miste che hanno una maggiore crescita ed efficienza nell'ossidazione dei minerali dei solfuri rispetto ai singoli colture.

Acidità, un problema da risolvere

Gli acidifili sembrano condividere caratteristiche strutturali e funzionali distintive che consentono loro di neutralizzare l'acidità. Questi includono membrane cellulari altamente impermeabili, un'elevata capacità normativa interna e sistemi di trasporto unici.

Poiché gli acidophil vivono in un ambiente in cui la concentrazione di protoni è elevata, hanno sviluppato sistemi di pompe responsabili dell'esposizione di protoni all'estero. Questa strategia rende l'interno dei batteri un pH molto vicino al neutro.

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Gli organismi acidofili hanno sviluppato un sistema di pompe per protoni che consente loro di pompare i protoni verso l'esterno e mantenere il pH intracellulare vicino al neutro. Di Philmacd [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0)], da Wikimedia Commons.

Tuttavia, nelle miniere con un alto contenuto di acido solforico, sono stati trovati microrganismi senza parete cellulare, indicando che anche senza quella protezione sono soggetti ad alte concentrazioni di protoni.

D'altra parte, a causa delle condizioni estreme a cui sono sottoposti questo tipo di microrganismi, devono garantire che tutte le loro proteine ​​siano funzionali e non denaturalizzano.

Per fare ciò, le proteine ​​sintetizzate sono un alto peso molecolare, in modo che ci siano un numero maggiore di collegamenti tra aminoacidi che li costituiscono. In questo modo, diventa più difficile per la rottura dei collegamenti e viene conferita una maggiore stabilità alla struttura proteica.

Alta impermeabilità della membrana

Una volta che i protoni entrano nel citoplasma, gli organismi acidofili devono implementare metodi che consentano loro di alleviare gli effetti di un pH interno ridotto.

Per aiutare a mantenere il pH, gli acidophil hanno una membrana cellulare impermeabile che limita l'ingresso di protoni nel citoplasma. Questo perché la membrana degli acidi archeani è composta da altri lipidi a quelli che si trovano nei batteri eucariotici e nelle membrane cellulari.

Negli archi, i fosfolipidi hanno una regione idrofobica (isopenoide) e una regione polare costituita dallo scheletro del glicerolo e dal gruppo fosfato. In ogni caso, l'Unione è dovuta a un collegamento etere, che genera una maggiore resistenza soprattutto alle alte temperature.

Inoltre, in alcuni casi gli archi non hanno bicapas, ma il prodotto dell'unione di due catene idrofobiche forma un monostrato in cui l'unica molecola di due gruppi polari dà loro una maggiore resistenza.

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D'altra parte, nonostante il fatto che i fosfolipidi che fanno.

Importanza del Organismi acidofili come modello evolutivo

Gli organismi acidofili sono di potenziale importanza nell'evoluzione perché le condizioni ridotte a basso pH e metallo in cui crescono avrebbero potuto essere simili alle condizioni vulcaniche sottomarine esistenti nella terra primitiva.

Pertanto, gli organismi acidofili potrebbero rappresentare le reliquie primordiali di cui si è evoluta la vita più complessa.

Inoltre, poiché i processi metabolici avrebbero potuto originare sulla superficie dei minerali solfuri, probabilmente la strutturazione del DNA di questi organismi avrebbe potuto avvenire in acido acido.

Regolazione negli organismi acidofili

La regolazione del pH è essenziale per tutti gli organismi, per questo motivo gli acidophil devono avere un pH intracellulare vicino al neutro.

Tuttavia, gli organismi acidofili sono in grado di tollerare gradienti di pH di diversi ordini di grandezza, rispetto agli organismi che crescono solo a pH vicino alla neutralità. Un esempio è Termoplasma acidophilum chi è in grado di vivere a pH 1.4 mantenendo il suo pH interno a 6,4.

La cosa interessante degli organismi acidofili è che questi sfruttano questo gradiente di pH per produrre energia attraverso una forza motoria di protoni.

Esempi di microrganismi acidofili

Gli organismi acidofili sono per lo più distribuiti in batteri e archi e contribuiscono a numerosi cicli biogeochimici, che includono cicli di ferro e zolfo.

Tra i primi che abbiamo Ferroplasma Agentarmanus, che è un archea in grado di crescere in ambienti di pH vicino a zero. Altri procarioti lo sono Picrophilus oshimae E Picrofilo torridus, Sono anche termofili e crescono nei crateri vulcanici giapponesi.

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Abbiamo anche alcuni eucarioti acidofili come Cyanidyum caldariuym, che è in grado di vivere in pH vicino allo zero, mantenendo l'interno della cellula a un livello quasi neutro.

Acontium cilatium, Cephalosporium sp. E Trichosporon cerebriae, Ci sono tre eucarioti del regno dei funghi. Altri altrettanto interessanti lo sono Picrophilus oshimae E Picrofilo torridus.

Applicazioni

Lisciviazione

Un ruolo importante dei microrganismi acidofili comporta la sua applicazione biotecnologica, in particolare nell'estrazione di metalli minerali, che riducono considerevolmente gli inquinanti generati da metodi chimici tradizionali (lisciviazione).

Questo processo è particolarmente utile nell'estrazione del rame, dove ad esempio Thobacillus solfolobus Possono agire come catalizzatore e accelerare la velocità di ossidazione del solfato di rame che si forma durante l'ossidazione, aiutando la solubilizzazione dei metalli.

Industria alimentare

Gli organismi acidofili hanno enzimi di interesse industriale essendo una fonte di enzimi stabili ad acidi con applicazioni come i lubrificanti.

Inoltre, nell'industria alimentare, la produzione di amilasi e glucoamilasas viene utilizzata per la lavorazione dell'amido, la panetteria, la lavorazione del succo di frutta.

Inoltre, sono ampiamente utilizzati nella produzione di proteasi e cellule che vengono utilizzate come componenti alimentari animali e nello sviluppo di prodotti farmaceutici.

Riferimenti

1. Baker-Austin C, Dopson M. Vita in acido: omeostasi del pH negli acidophili. Trends Microbiol. 2007; 15 (4): 165-71.
2. Edwards KJ, Bond PL, Gihring TM, Banfield JF. Un acidofilo estremo-ossidante di ferro che ossidano il ferro importante nel drenaggio della miniera acida. Scienza. 2000; 287: 1796-1799.
3. Horikoshi k. Alkaliphiles: SOM Applicazioni dei loro prodotti per la biotecnologia. Recensioni di microbiologia e biologia molecolare. 1999; 63: 735-750.
4. Kar NS, Dasgupta AK. Il possibile ruolo della carica superficiale nell'organizzazione della membrana in un acidofilo, indiano. Journal of Biochemistry and Biofisics. millenovecentonovantasei; 33: 398-402.
5. Macalady JL, Glading MM, Baumler D, Boekelheid N, Kaspar CW, Banfield JF. Monostrati di membrana collegata a tetraether in Ferroplasma spp: una chiave per sopravvivere in acido. Estremofili. 2004; 8: 411-419
6. Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Diversità procariotica: archea. In: Madigan MT, Martinko JM, Parker J. (Eds). Microrganismi di microrganismo di Brock. Dieci edizione. Ed. Pearson -preice Hall, Madrid, pp 741-766.
7. Schleper C, Pühler G, Kühlmorgen B, Zillig W. Vita a pH estremamente basso. Natura. 1995; 375: 741-742.
8. Wiegel J, Keubrin UV. Alcalitermofili. Transazioni della società biochimica. 2004; 32: 193-198.