Thermus aquaticus

TERMUS aquaticus Struttura batterica RNA-PNEN. Fonte: Wikimedia Commons

Quale è Thermus aquaticus?

Thermus aquaticus È un batterio termofilo, scoperto da Thomas Brock nel 1967, situato sul bordo del deinococco. È un microrganismo gram negativo, eterotrofico e aerobico, che ha come proprietà intrinseca la stabilità termica.

È ottenuto da una varietà di fonti termiche tra 50 ° C e 80 ° C e pH 6.Da 0 a 10.5, nel Parco nazionale di Yellowstone e in California, in Nord America. È stato anche isolato da habitat termici artificiali.

Costituisce una fonte di enzimi resistenti al calore, che sopravvivono ai diversi cicli di denaturazione. In questo contesto, proteine ​​e enzimi sono di particolare interesse per l'industria biotecnologica.

Pertanto, gli enzimi che lo compongono sono utilizzati nell'ingegneria genetica, nella reazione a catena della polimerasi (PCR) e come strumento per la ricerca scientifica e forense.

Caratteristiche generali di Thermus aquaticus

È gram negativo

IL Thermus aquaticus, Se sottoposto al processo di colorazione Gram, acquisisce una colorazione fucsia. Questo perché il muro pepidoglicano è estremamente sottile, quindi le particelle di colorante non sono intrappolate in esso.

Habitat

Questo batterio è progettato per resistere a temperature estremamente elevate. Ciò implica che il suo habitat naturale è siti sul pianeta in cui le temperature superano i 50 ° C.

In questo senso, questo batterio è stato isolato dai geyseres, essendo i più comuni di quelli del Parco Nazionale di Yellowstone; di sorgenti calde in tutto il mondo, nonché ambienti di acqua calda artificiale.

È aerobico

Ciò significa che Thermus aquaticus È un batterio che deve essere necessariamente in ambienti che forniscono disponibilità di ossigeno al fine di eseguire i suoi processi metabolici.

È termofilo

Questa è una delle caratteristiche più rappresentative del Thermus aquaticus. Questo batterio è stato isolato da siti in cui le temperature sono estremamente elevate.

IL Thermus aquaticus È un batterio molto speciale e resistente, poiché a temperature elevate come quelle che supporta, le proteine ​​nella maggior parte degli esseri viventi sono denaturate e smettono di soddisfare le loro funzioni irreversibilmente.

Questo batterio ha una temperatura di crescita che copre un intervallo da 40 ° C a 79 ° C, la temperatura di crescita ottimale è di 70 ° C.

È eterotrofo

Come qualsiasi organismo eterotrofico, questo batterio richiede che i composti organici presenti nell'ambiente. Le principali fonti di materia organica sono batteri e alghe presenti nei dintorni, nonché nel terreno intorno.

Può servirti: mycobacterium tuberculosis

Si sviluppa in ambienti leggermente alcalini

Il pH ottimale in cui il Thermus aquaticus Può svilupparsi senza le proteine ​​che perdono perdere la sua funzione è compresa tra 7,5 e 8. Vale la pena ricordare che sulla scala del pH 7 è neutrale. Sopra questo è alcalino e sotto l'acido.

Produce molti enzimi

Thermus aquaticus È un microrganismo che è stato molto utile a livello sperimentale a causa della sua capacità di vivere ad alte temperature.

Attraverso molte indagini è stato determinato che sintetizza numerosi enzimi che, curiosamente, in altri microrganismi a quelle stesse temperature, sono denaturati e perdono la loro funzione.

Gli enzimi che sintetizzano il Thermus aquaticus che sono stati studiati altri sono:

• Aldolasi
• Taq i enzima di restrizione
• DNA ligasi
• Fosfatasi alcalina
• Consegnare isocitrate
• Amilomaltasi

Filogenesi e tassonomia di Thermus aquaticus

Questo microrganismo è incorniciato sotto l'approccio classico:

• Regno: batteri
• Phylum: Deinococcus-Or
• Classe: deinococchi
• Ordine: temale
• Famiglia: Themaceae
• Genere: Termus
• Specie: Thermus aquaticus.

Morfologia di Thermus aquaticus

I batteri Thermus aquaticus Appartiene al gruppo di batteri a forma di bar (Bacilli). Le cellule hanno una dimensione approssimativa tra 4 e 10 micron.

Nel microscopio è possibile osservare cellule molto grandi e piccole cellule. Non presentano ciglia o flagelli sulla superficie cellulare.

La cella di Thermus aquaticus Ha una membrana che a sua volta è composta da tre strati: un plasma interno, un aspetto ruvido esterno e un intermedio.

Una delle caratteristiche differenziali di questo tipo di batteri è che nella sua membrana interna ci sono strutture che sembrano aste, che sono note come corpi ruotati.

Allo stesso modo, questi batteri contengono una parete cellulare peptidoglicana molto piccola e, a differenza dei batteri Gram positivi, contiene lipoproteine.

Se esposte alla luce naturale, le cellule batteriche possono prendere una colorazione gialla, rosa o rossa. Ciò è dovuto a pigmenti contenuti nelle cellule batteriche.

Il materiale genetico è costituito da un singolo cromosoma circolare in cui è contenuto il DNA. Di questo, circa il 65% è costituito da nucleotidi di guanina e citosina, essendo che i nucleotidi di timina e adenina rappresentano il 35%.

Può servirti: alofili: classificazione, osmosi, applicazioni, esempi

Ciclo di vita di Thermus aquaticus

In generale, batteri, inclusi T. Aquaticus, Si riproducono asessualmente per divisione cellulare.

L'unico cromosoma del DNA inizia a essere replicato; Viene replicato per ereditare tutte le informazioni genetiche alle cellule figlie, a causa della presenza dell'enzima chiamato DNA polimerasi. A 20 minuti il ​​nuovo cromosoma è completo e ha messo un posto nella cellula.

La divisione continua e a 25 minuti, i due cromosomi hanno iniziato a raddoppiare. Una divisione appare al centro della cella e a 38 minuti., Le cellule figlie hanno la divisione separata da un muro, terminando la divisione asessuale a 45-50 minuti.

Struttura cellulare e metabolismo

Essendo un batterio gram negativo, ha una membrana esterna (strato lipoproteico) e perplasma (membrana acquosa), dove peptidoglicano. Non sono osservate ciglia o flagelli.

La composizione dei lipidi di questi organismi termofili deve essere adattata alle fluttuazioni della temperatura di contesto in cui si sviluppano, per mantenere la funzionalità dei processi cellulari, senza perdere la stabilità chimica necessaria per evitare la dissoluzione alle alte temperature.

D'altra parte, T. Aquaticus È diventata una vera fonte di enzimi termostabili.

La taq ADN polimerasi è un enzima che catalizza la lisi di un substrato che genera un doppio legame, quindi è correlato agli enzimi di tipo LIAS (enzimi che catalizzano il rilascio di collegamenti).

In considerazione del fatto che proviene da un batterio termofilo, resiste a incubazioni prolungate ad alte temperature.

Va notato che ogni organismo ha la DNA polimerasi per la replicazione, ma a causa della sua composizione chimica non resiste a temperature elevate.

Questo è il motivo per cui il DNA polimerasi Taq è l'enzima principale usato per amplificare le sequenze del genoma umano, nonché genomi di altre specie.

Applicazioni di Thermus aquaticus

Amplificare i frammenti

La stabilità termica dell'enzima consente di essere utilizzato nelle tecniche per amplificare i frammenti di DNA attraverso la replicazione in vitro, come la PCR (reazione a catena della polimerasi).

Per questo, sono richiesti primer iniziali e finali (sequenza nucleotidica corta che fornisce un punto di partenza per la sintesi del DNA), DNA polimerasi, deossiribonucleótide.

Il tubo di reazione con tutti gli elementi è posizionato in un termociclatore tra 94 e 98 gradi Celsius, per dividere il DNA in catene semplici.

Può servirti: penicillium

Le prestazioni dei primer iniziano e il riscaldamento tra 75-80 ° C si verifica di nuovo. La sintesi inizia dall'estremità da 5 'a 3' del DNA.

Qui sta l'importanza di usare l'enzima termostabile. Se viene utilizzata qualsiasi altra polimerasi, verrebbe distrutta durante le temperature estreme necessarie per eseguire il processo.

Kary Mullis e altri ricercatori della Cetus Corporation hanno scoperto l'esclusione della necessità di aggiungere l'enzima dopo ogni ciclo di denaturalizzazione termica del DNA. L'enzima è stato clonato, modificato e si verifica in grandi quantità per la vendita commerciale.

Catalizzare le reazioni biochimiche

Gli studi sugli enzimi terminabili hanno portato l'applicazione a una vasta gamma di processi industriali e sono stati un grande progresso nella biologia molecolare. Dal punto di vista biotecnologico, i loro enzimi sono in grado di catalizzare le reazioni biochimiche in condizioni di temperatura estrema.

Ad esempio, le indagini sono state distribuite per sviluppare un processo per gestire le piume di pollo senza l'uso di microrganismi potenzialmente infettivi.

La biodegradazione della penna di pollo mediata dalla produzione di proteasi cheratinolitica, il che implica l'uso di T. Aquaticus Termofilo non patogeno.

Biotecnologia alimentare

Idrolisi del glutine da parte della peptidasi termoattiva aqualisin1 T. Aquaticus, Inizia sopra gli 80 ° C nell'elaborazione della padella.

Questo studia il contributo relativo del glutine termostabile alla consistenza della briciola.

Degradazione dei composti policlorobifenilici

Per quanto riguarda l'utilità nel campo industriale, gli enzimi di Thermus aquaticus Come batteri termofili vengono applicati nella degradazione dei composti policlorobifenilici (PCB).

Questi composti sono usati come refrigeranti nelle apparecchiature elettriche. La tossicità è molto ampia e il suo degrado è molto lento.

Riferimenti

1. Brock, TD., Freeze h. Thermus aquaticus gen. N. e sp. N., Un termofilo Extreme Extreme (1969). J batterio. Vol. 98 (1). 289-297.
2. Dreifus Cortes, George. Il mondo dei microbi. Fondo di cultura economica editoriale. Messico (2012).
3. Ma, Poza J, Ciriza J, Zaragoza P, Osta R e Rodellar C. Fondazione della reazione a catena della polimerasi (PCR). Aquatic Nº 15, novembre (2001).
4. Ruiz-Aguilar, Graciela M. L., Biodegradazione di bifenili policlorurati (BPC) mediante microrganismi ... University Act [Online] (2005), 15 (maggio-agosto). Disponibile in Redalyc.org.
5. Sharp R, William R. Termus specie. Manuali di biotecnologia. Springer Science Business Media, LLC. (1995).