Kenmerken, voorbeelden, toepassingen

De organismen acidofielen Ze zijn een soort micro -organismen (prokaryoten of eukaryoten) die in staat zijn om te reproduceren en te leven in omgevingen waarvan de pH -waarden minder zijn dan 3. In feite komt de acidofiele term van het Grieks en betekent "zure minnaar".

Deze omgevingen kunnen afkomstig zijn van vulkanische activiteiten met bevrijding van zwavelachtige gassen of mengsel van metalen oxiden van ijzermijnen. Bovendien kunnen ze het product zijn van de activiteit of het metabolisme van de organismen zelf, die hun eigen middelen verzuren om te kunnen overleven.

De zure wateren van de Rode Rivier dienen als een habitat voor een breed scala aan zure micro -organismen die het zijn karakteristieke kleur geven. Door Antonio de Mijas, Spanje [CC BY-SA 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/2.0)], van Wikimedia Commons.

De organismen die in deze categorie zijn geclassificeerd, behoren ook tot de grote groep extremofiele organismen, omdat ze groeien in omgevingen waarvan de pH erg zuur is. Waar de meeste cellen niet kunnen overleven.

Bovendien is het belangrijk om te benadrukken dat deze groep organisaties van groot belang is vanuit ecologisch en economisch oogpunt.

[TOC]

Algemene karakteristieken

Concurrentie, predatie, mutualisme en synergie

De meeste acidofiele organismen groeien en leven in zuurstof. Er zijn echter acidofiele tests die kunnen worden ontwikkeld, zowel in afwezigheid als in aanwezigheid van zuurstof.

Bovendien vestigen deze organismen verschillende soorten interacties met andere organismen zoals competentie, predatie, mutualisme en synergie. Een voorbeeld, zijn gemengde acidofiele gewassen die een grotere groei en efficiëntie hebben bij de oxidatie van sulfide -mineralen dan individuele gewassen.

Zuurgraad, een probleem om op te lossen

Acidophiles lijken onderscheidende structurele en functionele kenmerken te delen waarmee ze de zuurgraad kunnen neutraliseren. Deze omvatten zeer ondoordringbare celmembranen, een hoge interne regulerende capaciteit en unieke transportsystemen.

Omdat acidophielen leven in een omgeving waar de protonenconcentratie hoog is, hebben ze pompsystemen ontwikkeld die verantwoordelijk zijn voor het uitzetten van protonen naar het buitenland. Deze strategie maakt het interieur van de bacteriën een pH zeer dicht bij de neutrale.

Het kan u van dienst zijn: Selenito Bouillon: wat is, fundering, voorbereiding, gebruik
Acidofiele organismen hebben een protonenpompsysteem ontwikkeld waarmee ze protonen naar buiten kunnen pompen en de intracellulaire pH dicht bij de neutrale houden. Door Philmacd [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)], van Wikimedia Commons.

In mijnen met een hoog zwavelzuurgehalte zijn echter micro -organismen zonder celwand gevonden, wat aangeeft dat ze zelfs zonder die bescherming onderhevig zijn aan hoge concentraties van protonen.

Aan de andere kant, vanwege de extreme omstandigheden waaraan dit type micro -organismen worden onderworpen, moeten ze ervoor zorgen dat al hun eiwitten functioneel zijn en niet denaturaliseren.

Om dit te doen, zijn gesynthetiseerde eiwitten een hoog molecuulgewicht, zodat er een groter aantal verbanden is tussen aminozuren die ze vormen. Op deze manier wordt het moeilijker voor het verbreken van de te optreden banden en wordt er meer stabiliteit verleend aan de eiwitstructuur.

Hoge ondoordringbaarheid van het membraan

Zodra de protonen het cytoplasma binnenkomen, moeten acidofiele organismen methoden implementeren waarmee ze de effecten van een verminderde interne pH kunnen verlichten.

Om de pH te behouden, hebben acidophils een waterdicht celmembraan dat de invoer van protonen in het cytoplasma beperkt. Dit komt omdat het membraan van archean -acidofielen bestaat uit andere lipiden voor die gevonden in eukaryotische bacteriën en celmembranen.

In bogen hebben fosfolipiden een hydrofoob (isopenoïde) gebied en een polair gebied gevormd door het glycerol -skelet en de fosfaatgroep. In elk geval is de vakbond te wijten aan een ether -link, die een grotere weerstand genereert, vooral voor hoge temperaturen.

Bovendien hebben de bogen in sommige gevallen geen bicapas, maar het product van de vereniging van twee hydrofobe ketens vormt een monolaag waar het enige molecuul van twee polaire groepen hen een grotere weerstand geeft.

Kan u van dienst zijn: immunoglobuline D

Aan de andere kant, ondanks het feit dat fosfolipiden die maken.

Belang van de Acidofiele organismen als een evolutionair model

Acidofiele organismen zijn van potentieel belang in evolutie omdat de lage pH- en metaalrijkende omstandigheden waarin ze groeien vergelijkbaar waren met de vulkanische omstandigheden onder water die in de primitieve aarde bestonden.

Daarom kunnen acidofiele organismen oorspronkelijke relikwieën vertegenwoordigen waarvan het meest complexe leven is geëvolueerd.

Omdat metabolische processen op het oppervlak van sulfide -mineralen kunnen zijn ontstaan, had bovendien de structurering van het DNA van deze organismen kunnen plaatsvinden bij zuurzuur.

Regulatie in acidofiele organismen

PH -regulatie is essentieel voor alle organismen, om deze reden moeten acidophils een intracellulaire pH hebben dicht bij de neutrale.

Acidofiele organismen kunnen echter pH -gradiënten van verschillende orden van grootte verdragen, vergeleken met organismen die alleen groeien bij pH dichtbij neutraliteit. Een voorbeeld is Thermoplasma acidophilum die in staat is om bij pH 1,4 te leven met behoud van zijn interne pH op 6,4.

Het interessante van acidofiele organismen is dat deze profiteren van deze pH -gradiënt om energie te produceren door een motoriekracht van protonen.

Voorbeelden van acidofiele micro -organismen

Acidofiele organismen worden meestal verdeeld in bacteriën en bogen en dragen bij aan talloze biogeochemische cycli, waaronder ijzer- en zwavelcycli.

Onder de eerste hebben we Ferroplasma Agentarmanus, die een archea is die kan groeien in pH -omgevingen in de buurt van nul. Andere prokaryoten zijn Picrofilus oshimae En Picrofilus torridus, Ze zijn ook thermofiel en groeien in Japanse vulkanische kraters.

Het kan u van dienst zijn: Pyruvaatkinase: structuur, functie, regulering, remming

We hebben ook enkele acidofiele eukaryoten zoals Cyanidyum caldariuym, die in staat is om in de pH bijna nul te leven, de binnenkant van de cel op een bijna neutraal niveau te houden.

Acontium cylatium, Cephalosporium SP. En Trichosporon cerebriae, Er zijn drie eukaryoten van het koninkrijk van schimmels. Anderen even interessant zijn Picrofilus oshimae En Picrofilus torridus.

Toepassingen

Uitlopend

Een belangrijke rol van acidofiele micro -organismen omvat de biotechnologische toepassing ervan, met name bij de extractie van minerale metalen, die verontreinigende stoffen aanzienlijk vermindert die worden gegenereerd door traditionele chemische methoden (uitloging).

Dit proces is vooral handig bij koperen mijnbouw, waar bijvoorbeeld Thobacillus sulfolobus Ze kunnen fungeren als een katalysator en de oxidatiesnelheid van kopersulfaat versnellen die wordt gevormd tijdens oxidatie, waardoor metaaloplosisering wordt geholpen.

Voedselindustrie

Acidofiele organismen hebben enzymen van industrieel belang zijn een bron van stabiele enzymen voor zuren met toepassingen zoals smeermiddelen.

Bovendien worden in de voedingsindustrie de productie van amylasen en glucoamilasa's gebruikt voor zetmeelverwerking, bakkerij, vruchtensapverwerking.

Bovendien worden ze veel gebruikt bij de productie van proteasen en cellen die worden gebruikt als voedselcomponenten van dieren en bij de ontwikkeling van farmaceutische producten.

Referenties

1. Baker-Austin C, Dopson M. Leven in zuur: pH -homeostase in acidophiles. Trends Microbiol. 2007; 15 (4): 165-71.
2. Edwards KJ, Bond PL, Gihring TM, Banfield JF. Een archeaalijzer-oxiderend extreme acidofiel belangrijk in de afvoer van zure mijnen. Wetenschap. 2000; 287: 1796-1799.
3. Horikoshi K. Alkaliphiles: SOM -toepassingen van hun producten voor biotechnologie. Beoordelingen van microbiologie en moleculaire biologie. 1999; 63: 735-750.
4. Kar NS, Dasgupta AK. De mogelijke rol van oppervlaktelading in membraanorganisatie in een acidophile, Indian. Journal of Biochemistry and Biophysics. 1996; 33: 398-402.
5. Macalady JL, Cladeing MM, Baumler D, Boekelheid N, Kaspar CW, Banfield JF. Tetraether-gekoppelde membraanmonolagen in Ferroplasma SPP: Een sleutel om te overleven in zuur. Extremofielen. 2004; 8: 411-419
6. Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Procariotic Diversity: Archea. In: Madigan MT, Martinko JM, Parker J. (Eds). Brock micro -organismen micro -organismen. Tien editie. ED. Pearson -Preice Hall, Madrid, pp 741-766.
7. Schleper C, Pühler G, Kühlmorgen B, Zillig W. Leven bij een extreem lage pH. Natuur. negentienvijfennegentig; 375: 741-742.
8. Wiegel J, Keubrin UV. Alkalitermofielen. Biochemical Society -transacties. 2004; 32: 193-198.