Caratteristiche dei batteri termofili, habitat, cibo

IL Batteri termofili Sono quelli che hanno la capacità di svilupparsi in ambienti con temperature superiori a 50 ° C. Gli habitat di questi microrganismi sono luoghi molto ostili, come camini idrotermici, aree vulcaniche, sorgenti termali e deserti, tra gli altri. Secondo l'intervallo di temperatura che supportano, questi microrganismi sono classificati come termofili estremi e ipermofili.

I termofili sono sviluppati in un intervallo di temperatura tra 50 e 68 ° C, essendo la loro temperatura di crescita ottimale di oltre 60 ° C. I termofili estremi crescono in un intervallo compreso tra 35 e 70 ° C, con una temperatura ottimale di 65 ° C e ipertermofili vivono in un intervallo di temperatura tra 60 e 115 ° C, con una crescita ottimale a ≥80 ° C.

Immagine a sinistra: ambiente in cui vivono i batteri termofili. Immagine giusta: rappresentazione figurativa dei batteri termofili. Fonte: Pxher sinistro immagine, immagine destra pixabay

Come esempi di batteri termofili in generale, può essere menzionato quanto segue: GeobAcillus stearotermophilus, deferribacter desulfuricans, Marinithhermus Idrotermalide, E Thermus aquaticus, tra gli altri.

Questi microrganismi hanno caratteristiche strutturali speciali che forniscono loro la capacità di resistere ad alta temperatura. In effetti, la loro morfologia è così diversa che non possono svilupparsi a temperature minori.

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Caratteristiche

I batteri termofili hanno una serie di caratteristiche che li rendono adattati ad ambienti con temperature molto elevate.

Da un lato, la membrana cellulare di questi batteri ha un numero elevato di lipidi saturi a catena lunga. Ciò consente loro di far fronte a temperature elevate e mantenere adeguate permeabilità e flessibilità, riuscendo a scambiare sostanze con l'ambiente senza distruggere.

D'altra parte, sebbene sia noto che le proteine ​​sono generalmente denaturate ad alte temperature, le proteine ​​presenti nei batteri termofili hanno legami di tipo covalente che interagiscono idrofobicamente. Questa funzione fornisce stabilità a questo tipo di batteri.

Allo stesso modo, gli enzimi prodotti dai batteri termofili sono proteine ​​termostabili, poiché possono esercitare le loro funzioni negli ambienti ostili in cui si sviluppano questi batteri, senza perdere la loro configurazione.

In relazione alla loro curva di crescita, i batteri termofili hanno un alto tasso di riproduzione, ma hanno una vita più breve rispetto ad altri tipi di microrganismi.

Utilità dei batteri termofili nel settore

Oggi, diversi tipi di industrie utilizzano enzimi di origine batterica per svolgere processi diversi. Alcuni di loro provengono da batteri termofili.

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Tra gli enzimi più frequentemente isolati dei batteri termofili con possibili applicazioni a livello industriale ci sono le a-amilasi, la xilainasi, la polimerasi, le cattene e le proteine ​​serine, tutti gli enzimi termosiesi, tutti termostabili.

Questi enzimi sono speciali perché sono in grado di agire ad alte temperature, in cui altri enzimi simili realizzati dai batteri mesofili sarebbero denaturati.

Pertanto, sono ideali per processi che richiedono alte temperature o processi in cui è essenziale ridurre al minimo la proliferazione dei batteri mesofili.

Esempi

Come esempio dell'uso di enzimi di batteri termofili nell'industria, può essere menzionato l'uso della DNA polimerasi (Taq polimerasi), nella tecnica di reazione a catena della polimerasi (PCR).

Questa tecnica denatura del DNA ad alte temperature, senza il rischio che l'enzima taq polimerasi sia danneggiato. La prima taq polimerasi utilizzata è stata isolata dalla specie Thermus aquaticus.

D'altra parte, i batteri termofili possono essere utilizzati per ridurre al minimo i danni causati dall'inquinamento ambientale.

Ad esempio, alcune indagini hanno rivelato che alcuni batteri termofili possono eliminare i composti tossici per l'ambiente. Questo è il caso del policlorobifenil (sostanza inquinante presente nella plastica e nei refrigeranti, tra gli altri composti).

Ciò è possibile perché alcuni batteri termofili possono usare elementi come bifenil, 4-clorobifenil e acido benzoico come fonte di carbonio. Pertanto, degradano i policlorobifenili, eliminandoli dall'ambiente.

D'altra parte, questi batteri sono eccellenti per riciclare elementi come azoto e zolfo sul terreno. Per questo motivo, possono essere usati per fertilizzare naturalmente la terra senza la necessità di fertilizzanti artificiali (prodotti chimici).

Allo stesso modo, alcuni ricercatori propongono l'uso di batteri termofili per ottenere sostanze che generano energia alternativa come biogas, biodiesel e bioetanolo attraverso l'idrolisi dei rifiuti agroindustriali, favorendo i processi di bioristiazione.

Habitat

L'habitat dei batteri termofili è costituito da luoghi di terra o mare caratterizzati dalle loro alte temperature. Altri fattori che accompagnano la temperatura sono il pH del mezzo, la concentrazione di sali e composti chimici (organici e inorganici) che possono essere presenti.

A seconda delle caratteristiche specifiche dell'ambiente, si svilupperà un certo tipo di batteri termofili o altro.

Tra gli habitat più comuni per questo tipo di batteri, possono essere menzionati i seguenti: camini idrotermici, aree vulcaniche, molle a caldo e deserti.

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Alimentazione

Di solito i batteri termofili richiedono colture complesse per crescere. Tra i nutrienti che possono richiedere ci sono i seguenti: estratto di lievito, triptone, casaminoacidi, glutammato, prolina, serina, cellulabiosa, trealosio, saccarosio, acetato e piruvato.

Un agar usato per l'isolamento di alcuni batteri termofili è l'agar Luria-Ber-tani. Contiene caseina idrolizzata, estratto di lievito, NaCl, agar e acqua distillata con pH regolato a 7.0 ± 0.2.

Batteri termofili come inquinanti alimentari trasformati

La maggior parte dei batteri termofili sono saprofiti e non producono malattie nell'uomo. Tuttavia, nella produzione alimentare potrebbero esserci fattori che favoriscono la proliferazione dei microrganismi termofili, che possono essere dannosi.

Per fare un esempio, nella produzione di prodotti lattiero -caseari la pastorizzazione viene utilizzata come metodo di decontaminazione degli alimenti. Questo metodo dovrebbe garantire la qualità della salute; Tuttavia, non è infallibile perché i batteri termofili spo farti possono sopravvivere a questo processo.

Questo perché, sebbene la cellula vegetativa dei batteri più sporti non sia resistente ai termini, le spore sono.

Ci sono batteri sporulati che rappresentano un vero pericolo per il consumo umano. Ad esempio, le spore delle seguenti specie: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Themoanaerobacterium xilanyticum, Geobacillus  Stearothhermophilus. 

I prodotti in scatola a bassa acidità vengono normalmente attaccati da batteri termofili delle spore anaerobiche come il Geobacillus Stearothhermophilus. Questo batterio fermenta i carboidrati e genera un sapore aspro spiacevole a causa della produzione di acidi grassi a catena corta.

Allo stesso modo, ad alta acidità in scatola può essere contaminata Clostridium thermosaccharolyticum. Questo microrganismo è altamente avventato e produce la conombamazione della lattina per la produzione di gas elevata.

Per la sua parte, Desolfotomaculum nigrificans Attacca anche cibi in scatola. Sebbene la lattina non mostri alcun segno di alterazione, quando si scopre la lattina un forte odore di acido può essere percepito e si osserva un cibo annerito. Il colore nero è perché i batteri producono acido solfidrico, che a sua volta reagisce con il ferro del contenitore che forma un composto di questo colore.

Finalmente, Bacillus cereus e Clostridium perfringens produrre intossicazione alimentare e Clostridium botulinum Separa una potente neurotossina nel cibo che quando consumata provoca la morte.

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Esempi di batteri termofili

Rhodothermus obamensis

Batteri marini, Bacillo Gram negativo, eterotrofo, aerobico e ipertermofilo.

Genere Cádicellulosiruptor

Batteri anaerobici, grammo sporulato positivo, estremo.

Classe di termicrobium

Sono batteri ipertermofili aerobici, eterotrofi, con grammo variabili.

Rhodothermus marinus

Gram negativo, aerobico, estremo e alofilo bacillo termofilo. La sua produzione di enzimi termostabili è stata studiata, in particolare per l'idrolizzante polisaccaridi e per la sintesi del DNA, entrambi di interesse per l'industria.

Deferribacter desulfuricans

Batteri anaerobici, termofilo estremo, eterotrofo, riduttore di zolfo, nitrato e arsenato.

Marinithhermus Idrotermalide

Bacilli o filamenti gram negativi, termofilo estremo, rigoroso eterotrofico aerobico.

TEMODESULFOBACTERIUM Hydrogeniphilum

Specie marine, ipertermofilo, anaerobico, gram negativo, chemolitotroph (riduttore di solfato), non spourulato.

Thermus aquaticus

Gram negativo, ipertermofilo, eterotrofico e aerobico. Sintetizza un enzima termostabile utilizzato nella tecnica PCR chiamata taq adn polimerasi.

Sulforivirga calicurale

Termofilo estremo, quimiiolithrofilo microaerofilo, ossidante tiosolfato.

Geobacillus Stearothhermophilus Prima di chiamare Bacillus stearotermophilus

Bacilli Gram positivi, sporco, estremo termofilo. Le sue spore sono utilizzate nei laboratori di microbiologia come controllo biologico per valutare il corretto funzionamento dell'autoclave.

Genere Nautilia 

Le specie di questo genere sono caratterizzate dall'essere gram negativi, ipertermofili sebbene la loro gamma di crescita sia ampia, la vita marina, non forma le spore, sono obbligati anaerobi o microaerophile.

Tabella comparativa tra le specie più rilevanti

Fonte: preparato dall'autore MSC. Marielsa Gil.

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