Classificazione dell'alofilo, osmosi, applicazioni, esempi

IL organismi alfili Sono una categoria di microrganismi, sia procarioti che eucarioti, in grado di riprodurre e vivere in ambienti con alte concentrazioni di sale come l'acqua di mare e le aree aride di ipersalina. Il termine alofilo proviene dalle parole greche aloni e bordo, il che significa "amante del sale".

Gli organismi classificati all'interno di questa categoria appartengono anche al folto gruppo di organismi estremofili poiché proliferano gli habitat di salinità estremi, dove la maggior parte delle cellule viventi non sarebbe in grado di sopravvivere.

Salinas, ambienti di salinità estremi in cui proliferano le cellule alofili estreme. Da h. Zell [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)], da Wikimedia Commons.

In effetti, la stragrande maggioranza delle cellule esistenti perde acceleratamente l'acqua quando sono esposte ai media ricchi di sale ed è questa disidratazione che in molti casi li porta a morire.

La capacità degli organismi alofili di poter vivere in questi ambienti è perché possono bilanciare la loro pressione osmotica in relazione all'ambiente e mantenere il loro citoplasma isosmotico con il mezzo extracellulare.

Sono stati classificati in base alla concentrazione di sale, in cui possono vivere in alfili estremi, moderati, deboli e alfili.

Alcuni rappresentanti alfili sono le alghe verdi Dunaliella Salina, Il crostaceo del genere Artemia o Pulga de Agua e i funghi Aspergillus penicillioides E Aspergillus Terreu.

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Classificazione

Non tutti gli organismi alofili sono in grado di proliferare in una vasta gamma di concentrazioni di sale. Al contrario, differiscono nel grado di salinità che sono in grado di tollerare.

Questo livello di tolleranza che varia tra concentrazioni molto specifiche di NaCl è servito a classificarli in alfili estremi, moderati, deboli e alfili.

Il gruppo di alfili estremi include tutte quelle agenzie in grado di popolare ambienti in cui le concentrazioni di NaCl superano il 20%.

Questi sono seguiti da alfili moderati che proliferano nelle concentrazioni di NaCl tra il 10 e il 20%; e alfili deboli, che lo fanno a concentrazioni più basse che variano tra lo 0,5 e il 10%.

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Infine, gli halotoleranti sono organismi che sono in grado di resistere solo a basse concentrazioni di sale.

Osmosi e salinità

Esiste un'ampia varietà di alofili procariotici in grado di resistere ad alte concentrazioni di NaCl.

Questa capacità di resistere alle condizioni di salinità che variano da una vittima.

La strategia principale o centrale consiste nell'eludere le conseguenze di un processo fisico noto come osmosi.

Questo fenomeno si riferisce al movimento che fa acqua attraverso una membrana semipermeabile, da un luogo di bassa concentrazione di soluti a una maggiore concentrazione.

Pertanto, se nell'ambiente extracellulare (un ambiente in cui si sviluppa un organismo) ci sono concentrazioni di sale più alte di quelle nel suo citosol, perderà l'acqua all'esterno e si disidrata fino a quando non muore.

Nel frattempo, per evitare questa perdita d'acqua immagazzinano elevate concentrazioni di soluti (sali) nel suo citoplasma al fine di compensare gli effetti della pressione osmotica.

Strategie adattive per affrontare la salinità

Batteri alfili. Di maulucioni basati su immagini di beni comuni [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)], da Wikimedia Commons.

Alcune delle strategie utilizzate da questi organismi sono: la sintesi di enzimi in grado di mantenere la loro attività ad alte concentrazioni di membrane di sale e viola che consentono loro la crescita per fototrofia, sensori che regolano la risposta fototattica come rodopsina e vescicole di gas che promuovono la loro galleggiatura.

Inoltre, va notato che gli ambienti in cui crescono questi organismi sono abbastanza in evoluzione, il che crea un rischio per la loro sopravvivenza. Pertanto, si sviluppano altre strategie adattate a queste condizioni.

Uno dei fattori mutevoli è la concentrazione di soluti, che non è solo importante nei media ipersalina, ma in qualsiasi ambiente in cui le piogge o le alte temperature possono causare essiccazione e quindi variazioni di osmolarità.

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Per affrontare questi cambiamenti, i microrganismi alfili hanno sviluppato due meccanismi che consentono loro di mantenere un citoplasma iperosmotico. Uno di loro chiamato "salato" e l'altro "saline"

Meccanismo "salato"

Questo meccanismo viene effettuato da archi e aloanaerobici (moderati batteri alofili anaerobici rigorosi) e consiste nell'allenamento delle concentrazioni interne di KCl nel suo citoplasma.

Tuttavia, l'alta concentrazione di sale nel citoplasma ha generato che questi devono fare adattamenti molecolari per il normale funzionamento degli enzimi intracellulari.

Questi adattamenti consistono sostanzialmente nella sintesi di proteine ​​e enzimi ricchi di carattere acido e scarso negli aminoacidi idrofobici.

Una limitazione per questo tipo di strategia è che quegli organismi che lo realizzano hanno una scarsa capacità di adattarsi a improvvisi cambiamenti nell'osmolarità, limitando la loro crescita ad ambienti con concentrazioni di sale molto elevate.

Meccanismo "sale-out"

Questo meccanismo viene utilizzato sia dai batteri alofili che non balifili, oltre agli archi metanogeni alfili moderati.

In questo, il microrganismo alofilo esegue l'equilibrio osmotico usando piccole molecole organiche che possono essere sintetizzate da esso o prelevate dall'ambiente.

Queste molecole possono essere polies (come glicerolo e arabinitolo), zuccheri come saccarosio, trealosio o glicerolo o aminoacidi e derivati ​​da ammine quaternarie come la glicina-base.

Tutti hanno un'alta solubilità in acqua, non hanno un carico fisiologico del pH e possono raggiungere valori di concentrazione che consentono a questi microrganismi di mantenere l'equilibrio osmotico con l'ambiente esterno senza influire sul funzionamento dei propri enzimi.

Inoltre, queste molecole hanno la capacità di stabilizzare le proteine ​​contro il calore, l'essiccamento o il congelamento.

Applicazioni

I microrganismi alfili sono molto utili per ottenere molecole per scopi biotecnologici.

Questi batteri non presentano maggiori difficoltà da coltivare a causa dei pochi requisiti nutrizionali nei loro media. La loro tolleranza alle alte concentrazioni saline, riduce minimamente i rischi di contaminazione, che li colloca come organismi alternativi più vantaggiosi rispetto a E. coli.

Inoltre, quando si combinano la sua capacità di produzione con la sua resistenza a condizioni di salinità estrema, i microrganismi di grande interesse sono come fonte di prodotti industriali, sia nel campo farmaceutico, cosmetico e biotecnologico.

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Qualche esempio:

Enzimi

Molti processi industriali sono sviluppati in condizioni estreme, che offre un campo di applicazione per gli enzimi prodotti da microrganismi estremofili, in grado di agire a temperature estreme, pH o valori di salinità. Pertanto, sono state descritte amilassa e proteasi, utilizzate in biologia molecolare.

Polimeri

Allo stesso modo, i batteri alofili sono produttori di polimeri con proprietà di tensioattivo ed emulsionante di grande importanza nell'industria petrolifera perché contribuiscono ai processi di estrazione grezza del sottosuolo.

Soluti compatibili

I soluti che accumulano questi batteri nel loro citoplasma hanno un elevato stabilizzatore e protettore di enzimi, acidi nucleici, membrane e persino cellule intere, contro il congelamento, l'essiccazione, la denaturazione del calore e l'elevata salinità.

Tutto ciò è stato utilizzato nella tecnologia enzimatica e nell'industria alimentare e cosmetica per prolungare la durata dei prodotti.

Biodegradazione dei rifiuti

I batteri alfili sono in grado di degradare rifiuti tossici come pesticidi, prodotti farmaceutici, erbicidi, metalli pesanti e processi di estrazione di petrolio e gas.

Cibo

Nel campo del cibo partecipano all'elaborazione della salsa di soia.

Riferimenti

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