Thermus aquaticus

Termus aquaticus bakteriell RNA-PN-PNEN-struktur. Kilde: Wikimedia Commons

Hva er Thermus aquaticus?

Thermus aquaticus Det er en termofil bakterie, oppdaget av Thomas Brock i 1967, som ligger på Deinococcus-the-typen kant. Det er en gram negativ, heterotrofisk og aerob mikroorganisme, som har en egen egenskap den termiske stabiliteten.

Det oppnås fra en rekke termiske kilder mellom 50 ° C og 80 ° C, og pH 6.0 til 10.5, i Yellowstone nasjonalpark og i California, i Nord -Amerika. Det har også blitt isolert fra kunstige termiske naturtyper.

Det utgjør en kilde til varme -resistente enzymer, som overlever de forskjellige denatureringssyklusene. I denne sammenhengen er proteiner og enzymer av spesiell interesse for den bioteknologiske industrien.

Derfor brukes enzymene som komponerer den i genteknologi, i polymerasekjedereaksjonen (PCR), og som et verktøy for vitenskapelig og rettsmedisinsk forskning.

Generelle kjennetegn på Thermus aquaticus

Det er gram negativt

De Thermus aquaticus, Når den blir utsatt for Gram -fargingsprosessen, skaffer den seg en Fuchsia -farge. Dette er fordi Pepidoglycan -veggen er ekstremt tynn, så fargestoffpartiklene er ikke fanget i den.

Habitat

Denne bakterien er designet for å motstå ekstremt høye temperaturer. Dette innebærer at dets naturlige habitat er steder på planeten der temperaturer overstiger 50 ° C.

I denne forstand har disse bakteriene blitt isolert fra geyser, og er den vanligste de i Yellowstone nasjonalpark; av varme kilder over hele verden, så vel som kunstige varmtvannsmiljøer.

Det er aerobt

Dette betyr at Thermus aquaticus Det er en bakterie som nødvendigvis må være i miljøer som gir oksygentilgjengelighet for å utføre metabolske prosesser.

Det er termofil

Dette er en av de mest representative egenskapene til Thermus aquaticus. Denne bakterien har blitt isolert fra steder der temperaturene er ekstremt høye.

De Thermus aquaticus Det er en veldig spesiell og resistent bakterie, siden ved temperaturer så høye som de den støtter, blir proteiner i de fleste levende vesener denaturert og slutter å oppfylle funksjonene sine irreversibelt.

Denne bakterien har en veksttemperatur som dekker et område fra 40 ° C til 79 ° C, og den optimale veksttemperaturen er 70 ° C.

Det er heterotroph

Som enhver heterotrofisk organisme, krever denne bakterien organiske forbindelser som er til stede i miljøet for å utvikle seg. De viktigste kildene til organisk materiale er bakterier og alger som er til stede i omgivelsene, samt bakken rundt.

Kan tjene deg: Mycobacterium tuberculosis

Det utvikler seg i litt alkaliske miljøer

Den optimale pH -en der Thermus aquaticus Det kan utvikle seg uten proteiner som gjør at det mister sin funksjon er mellom 7,5 og 8. Det er verdt å huske at den på pH -skalaen 7 er nøytral. Over dette er alkalisk og under syre.

Produserer mange enzymer

Thermus aquaticus Det er en mikroorganisme som har vært veldig nyttig på eksperimentelt nivå på grunn av dens evne til å leve i høye temperaturer.

Gjennom mange undersøkelser har det blitt bestemt at det syntetiserer mange enzymer som, nysgjerrig, i andre mikroorganismer til de samme temperaturene, blir denaturert og mister sin funksjon.

Enzymene som syntetiserer Thermus aquaticus at flere har blitt studert er:

• Aldolase
• Taq I Begrensningsenzym
• DNA -ligase
• Alkalisk fosfatase
• Levere isocitrat
• Amilomaltase

Fylogenese og taksonomi av Thermus aquaticus

Denne mikroorganismen er innrammet under den klassiske tilnærmingen:

• Kingdom: Bakterier
• Phylum: Deinococcus-eller
• Klasse: Deinococci
• Bestilling: Themal
• Familie: Themaceae
• Kjønn: Termus
• Arter: Thermus aquaticus.

Morfologi av Thermus aquaticus

Bakteriene Thermus aquaticus Det tilhører gruppen av bar -formede bakterier (baciller). Cellene har en omtrentlig størrelse på mellom 4 og 10 mikron.

I mikroskopet kan du observere veldig store celler, så vel som små celler. De presenterer ikke cilia eller flagella på celleoverflaten.

Cellen til Thermus aquaticus Den har en membran som igjen består av tre lag: et internt plasma, et ytre grovt utseende og et mellomprodukt.

En av de forskjellige egenskapene til denne typen bakterier er at det i dens indre membran er strukturer som ser ut som stenger, som er kjent som roterte kropper.

Tilsvarende inneholder disse bakteriene veldig lite peptidoglykancellevegg, og i motsetning til gram positive bakterier, inneholder den lipoproteiner.

Når de blir utsatt for naturlig lys, kan bakterieceller ta en gul, rosa eller rød farge. Dette skyldes pigmenter som er inneholdt i bakterieceller.

Det genetiske materialet består av et enkelt sirkulært kromosom der DNA er inneholdt. Av dette består omtrent 65% av guanin- og cytosindukleotider, og er at timina og adeninnukleotider representerer 35%.

Kan tjene deg: halofile: klassifisering, osmose, applikasjoner, eksempler

Livssyklus av Thermus aquaticus

Generelt, bakterier, inkludert T. Aquaticus, De reproduserer aseksuelt etter celledeling.

Det eneste DNA -kromosomet begynner å bli replikert; Det er gjentatt å arve all genetisk informasjon til datterceller, på grunn av tilstedeværelsen av enzymet kalt DNA -polymerase. Etter 20 minutter er det nye kromosomet fullført og har satt en plass i cellen.

Divisjonen fortsetter og på 25 minutter har de to kromosomene begynt å doble. En divisjon vises i sentrum av cellen og ved 38 minutter., Dattercellene har divisjonen atskilt med en vegg, og avslutter den aseksuelle divisjonen på 45-50 minutter.

Cellulær struktur og metabolisme

Å være en gram -negativ bakterie, den har et ytre membran (lipoprotisk lag) og perplasma (vandig membran), hvor peptidoglykan. Ingen cilia eller flagella blir observert.

Sammensetningen av lipidene til disse termofile organismer må tilpasses svingningene i konteksttemperaturen der de utvikler seg, for å opprettholde funksjonaliteten til cellulære prosesser, uten å miste den nødvendige kjemiske stabiliteten for å unngå oppløsning ved høye temperaturer.

På den andre siden, T. Aquaticus Det har blitt en ekte kilde til termostabile enzymer.

TAQ ADN -polymerase er et enzym som katalyserer lysisen av et underlag som genererer en dobbeltbinding, så det er relatert til LIASes -type enzymer (enzymer som katalyserer frigjøring av lenker).

Med tanke på det faktum at det kommer fra en termofil bakterie, motstår den langvarige inkubasjoner ved høye temperaturer.

Det skal bemerkes at hver organisme har DNA -polymerase for replikasjon, men på grunn av dens kjemiske sammensetning motstår den ikke høye temperaturer.

Det er grunnen til at TAQ DNA -polymerase er hovedenzymet som brukes til å forsterke sekvenser av det humane genomet, så vel som genomer av andre arter.

Applikasjoner av Thermus aquaticus

Forsterke fragmenter

Den termiske stabiliteten til enzymet gjør det mulig å brukes i teknikker for å forsterke DNA -fragmenter gjennom in vitro -replikasjon, så som PCR (polymerasekjedereaksjon).

For dette er det nødvendig med innledende og endelige primere (kort nukleotidsekvens som gir et utgangspunkt for DNA -syntese), DNA -polymerase, deoksyribonukleótid.

Reaksjonsrøret med alle elementene er plassert i en termosykler mellom 94 og 98 grader Celsius, for å dele DNA til enkle kjeder.

Kan tjene deg: Penicillium

Primerens ytelse begynner og oppvarming mellom 75-80 ° C oppstår igjen. Syntesen begynner fra 5 'til 3' enden av DNA.

Her ligger viktigheten av å bruke termostabelt enzym. Hvis noen annen polymerase brukes, vil den bli ødelagt under de ekstreme temperaturene som er nødvendige for å utføre prosessen.

Kary Mullis og andre forskere ved Cetus Corporation, oppdaget utelukkelse av behovet for å tilsette enzym etter hver syklus med termisk denaturalisering av DNA. Enzymet ble klonet, modifisert og forekommer i store mengder for kommersielt salg.

Katalyser biokjemiske reaksjoner

Studier av termosterbare enzymer har ledet anvendelse til et stort spekter av industrielle prosesser og har vært et stort fremskritt innen molekylærbiologi. Fra det bioteknologiske synspunktet er enzymer i stand til å katalysere biokjemiske reaksjoner under ekstreme temperaturforhold.

For eksempel har undersøkelser blitt distribuert for å utvikle en prosess for å håndtere kyllingfjær uten bruk av potensielt smittsomme mikroorganismer.

Biologisk nedbrytning av kyllingpennen mediert av produksjon av keratinolitisk protease, noe som innebærer bruk av T. Aquaticus Ikke -patogen termophilus.

Food Biotechnology

Glutenhydrolyse ved den termoaktive peptidase aqualysin1 T. Aquaticus, Det begynner over 80 ° C i utdypingen av pannen.

Dette studerer det relative bidraget fra termostabelt gluten til teksturen til brødsmulen.

Nedbrytning av polyklorobifenylforbindelser

Angående nytte i det industrielle feltet, enzymene til Thermus aquaticus Som termofile bakterier blir de brukt i nedbrytningen av polyklorobifenylforbindelser (PCB).

Disse forbindelsene brukes som kjølemedier i elektrisk utstyr. Toksisitet er veldig bred og nedbrytningen er veldig treg.

Referanser

1. Brock, TD., Frys h. Thermus aquaticus gen. n. og sp. n., En ikke -porulerende ekstrem termofil (1969). J Bacteriol. Vol. 98 (1). 289-297.
2. Dreifus Cortes, George. Mikroberens verden. Redaksjonell økonomisk kulturfond. Mexico (2012).
3. Men Poza J, Ciriza J, Zaragoza P, Osta R og Rodellar C. Grunnlaget for polymerasekjedereaksjonen (PCR). Aquatic Nº 15, november (2001).
4. Ruiz-Aguilar, Graciela M. L., Biologisk nedbrytning av polyklorerte bifenyler (BPCs) av mikroorganismer ... University Act [Online] (2005), 15 (Mai-August). Tilgjengelig i redalyc.org.
5. Sharp R, William R. Termusspesifikasjon. BioThecnology -håndbøker. Springer Science Business Media, LLC. (nitten nitti fem).