Halofiele classificatie, osmose, toepassingen, voorbeelden

De halofiele organismen Ze zijn een categorie micro -organismen, zowel prokaryoten als eukaryoten, in staat om te reproduceren en te leven in omgevingen met hoge zoutconcentraties zoals zeewater en hypersaline droge gebieden. De term halofiel komt van de Griekse woorden halo's en rand, wat "zoutliefhebber" betekent.

De organismen die in deze categorie zijn geclassificeerd, behoren ook tot de grote groep extremofiele organismen, omdat ze zich prolifereren.

Salinas, extreme zoutgehalte omgevingen waar extreme halofiele cellen zich verspreiden. Door h. Zell [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)], van Wikimedia Commons.

In feite verliest de overgrote meerderheid van de bestaande cellen het water goed wanneer ze worden blootgesteld aan media die rijk zijn aan zout en het is deze uitdroging die in veel gevallen hen ertoe brengt om te sterven.

Het vermogen van halofiele organismen om in deze omgevingen te kunnen leven, is omdat ze hun osmotische druk in relatie tot de omgeving kunnen balanceren en hun isosmotisch cytoplasma kunnen behouden met het extracellulaire medium.

Ze zijn geclassificeerd op basis van de zoutconcentratie, waarin ze in extreme, matige, zwakke en halofiele halofielen kunnen leven.

Sommige halofiele vertegenwoordigers zijn de groene algen Dunaliella Salina, Het schaaldier van het geslacht Artemia of Pulga de Agua en de schimmels Aspergillus penicillioides En Aspergillus Terreu.

[TOC]

Classificatie

Niet alle halofiele organismen kunnen zich verspreiden in een breed scala van zoutconcentraties. Integendeel, ze verschillen in de mate van zoutgehalte die in staat zijn om te tolereren.

Dit niveau van tolerantie dat varieert tussen zeer specifieke concentraties van NaCl heeft gediend om ze te classificeren in extreme, matige, zwakke en halofiele halofielen.

De extreme halofiele groep omvat al die agentschappen die in staat zijn om omgevingen te vullen waar NaCl -concentraties meer dan 20% overschrijden.

Deze worden gevolgd door de matige halofielen die zich verspreiden in NaCl -concentraties tussen 10 en 20%; en zwakke halofielen, die dit doen bij lagere concentraties die variëren tussen 0,5 en 10%.

Kan u van dienst zijn: Bifidobacterium: kenmerken, reproductie, voeding, voordelen

Ten slotte zijn de halotoleranten organismen die alleen in staat zijn om lage zoutconcentraties te weerstaan.

Osmose en zoutgehalte

Er is een breed scala aan prokaryotische halofielen die in staat zijn zich te verzetten tegen hoge concentraties NaCl.

Dit vermogen om het zoutgehalte te weerstaan ​​die variëren van casualt.

De belangrijkste of centrale strategie bestaat uit het ontwijken van de gevolgen van een fysiek proces dat bekend staat als osmose.

Dit fenomeen verwijst naar de beweging die water maakt door een semipermeabiel membraan, van een plaats met een lage concentratie opgeloste stoffen tot een van grotere concentratie.

Daarom, als in de extracellulaire omgeving (een omgeving waar een organisme zich ontwikkelt), er concentraties zout hoger zijn dan die in zijn cytosol, zal het water aan de buitenkant verliezen en uitdrogen totdat het sterft.

Ondertussen slaan ze, om dit waterverlies te voorkomen, hoge concentraties opgeloste stoffen (zouten) op in zijn cytoplasma om de effecten van osmotische druk te compenseren.

Adaptieve strategieën om met zoutgehalte om te gaan

Halofiele bacterie. Door Maulucioni op basis van commonsafbeeldingen [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)], van Wikimedia Commons.

Sommige van de strategieën die door deze organismen worden gebruikt, zijn: de synthese van enzymen die in staat zijn om hun activiteit te handhaven bij hoge concentraties zout, paarse membranen die hen groei mogelijk maken door fototrofie, sensoren die de fototactische respons reguleren, zoals rodopsine en gasblaasjes die hun floateren promoten.

Bovendien moet worden opgemerkt dat de omgevingen waar deze organismen groeien behoorlijk veranderen, wat een risico voor hun overleving creëert. Daarom ontwikkelen andere strategieën die aan deze voorwaarden zijn aangepast.

Een van de veranderende factoren is de concentratie van opgeloste stoffen, die niet alleen belangrijk is in hypersalinemedia, maar in elke omgeving waar regen of hoge temperaturen uitdroging kunnen veroorzaken en dus variaties in osmolariteit.

Het kan je dienen: Shigella sonnei: kenmerken, morfologie, levenscyclus, ziekten

Om met deze veranderingen om te gaan, hebben halofiele micro -organismen twee mechanismen ontwikkeld waarmee ze een hyperosmotisch cytoplasma kunnen handhaven. Een van hen genaamd "Salt-In" en de andere "Salt-Out"

"Salt-In" -mechanisme

Dit mechanisme wordt uitgevoerd door bogen en haloanaerobiale (matige strikte anaërobe halofiele bacteriën) en bestaat uit het verhogen van de interne concentraties van KCL in zijn cytoplasma.

De hoge zoutconcentratie in het cytoplasma heeft echter gegenereerd dat deze moleculaire aanpassingen moeten maken voor de normale werking van intracellulaire enzymen.

Deze aanpassingen bestaan ​​in principe uit de synthese van eiwitten en enzymen die rijk zijn aan zuur en slecht karakter in hydrofobe aminozuren.

Een beperking voor dit soort strategie is dat die organismen die het uitvoeren een slecht vermogen hebben om zich aan te passen aan plotselinge veranderingen in osmolariteit, waardoor hun groei wordt beperkt tot omgevingen met zeer hoge zoutconcentraties.

"Salt-out" -mechanisme

Dit mechanisme wordt gebruikt door zowel halofiele als niet -halofiele bacteriën, naast matige halofiele methanogene bogen.

Hierin voert het halofiele micro -organisme de osmotische balans uit met behulp van kleine organische moleculen die erdoor kunnen worden gesynthetiseerd of uit de omgeving kunnen worden gehaald.

Deze moleculen kunnen polyes zijn (zoals glycerol en arabinitol), suikers zoals sucrose, trehalose of glucosyl-glycerol of aminozuren en afgeleid van quaternaire amines zoals glycine-kas.

Ze hebben allemaal een hoge oplosbaarheid in water, hebben geen fysiologische pH -belasting en kunnen concentratiewaarden bereiken waarmee deze micro -organismen de osmotische balans kunnen behouden met de externe omgeving zonder het functioneren van hun eigen enzymen te beïnvloeden.

Bovendien hebben deze moleculen het vermogen om eiwitten te stabiliseren tegen warmte, uitdroging of bevriezen.

Toepassingen

Halofiele micro -organismen zijn zeer nuttig voor het verkrijgen van moleculen voor biotechnologische doeleinden.

Deze bacteriën bieden geen grotere moeilijkheden om te worden gecultiveerd vanwege de weinige voedingsvereisten in hun media. Hun tolerantie voor hoge zoutoplossingconcentraties, vermindert minimaal de risico's van besmetting, waardoor ze als voordeliger alternatieve organismen worden dan EN. coli.

Bij het combineren van de productiecapaciteit met zijn weerstand tegen extreme zoutgehalte omstandigheden zijn micro -organismen van groot belang als een bron van industriële producten, zowel in het farmaceutische als in het farmaceutische en biotechnologisch veld.

Kan u van dienst zijn: clamidosporas

Een paar voorbeelden:

Enzymen

Veel industriële processen worden ontwikkeld onder extreme omstandigheden, die een toepassingsgebied biedt voor enzymen geproduceerd door extremofiele micro -organismen, in staat om bij extreme temperatuur, pH of zoutgehalte te werken. Aldus zijn amilassa's en proteasen beschreven, gebruikt in moleculaire biologie.

Polymeren

Evenzo zijn halofiele bacteriën polymerenproducenten met oppervlakteactieve en emulgerende eigenschappen van groot belang in de olie -industrie omdat ze bijdragen aan de processen van ruwe extractie van de ondergrond.

Compatibele opgeloste stoffen

De opgeloste stoffen die deze bacteriën in hun cytoplasma accumuleren, hebben een hoge stabilisator en beschermer van enzymen, nucleïnezuren, membranen en zelfs hele cellen, tegen vries, uitdroging, warmte -denaturatie en hoog zoutgehalte.

Dit alles is gebruikt in enzymatische technologie en in de voedsel- en cosmetische industrie om de duur van de producten te verlengen.

Waste biologische afbraak

Halofiele bacteriën kunnen giftig afval zoals pesticiden, farmaceutische producten, herbiciden, zware metalen en olie- en gasextractieprocessen afbreken.

Voedsel

Op het gebied van voedsel nemen ze deel aan de uitwerking van sojasaus.

Referenties

1. Dennis PP, Shimmin LC. Evolutionaire divergentie en door zoutgehalte gemedieerde selectie in halofiele archaea. Microbiol Mol Biol Rev. 1997; 61: 90-104.
2. González-Hernández JC, Peña A. Halofiele micro -organisme -aanpassingsstrategieën en Debaryomyces hansenii (Halofiele gist). Latijns -Amerikaans microbiologie magazine. 2002; 44 (3): 137-156.
3. Bid een. Bionergische aspets van halofilisme. Microbiol Mol Biol Rev. 1999; 63: 334-48.
4. Ramírez N, Sandoval AH, Serrano Ja. Halofiele bacteriën en hun biotechnologische toepassingen. Rev Soc Ven Microbiol. 2004; 24: 1-2.
5. Wood JM, Bremer E, Cssonka LN, Krämer R, Poolman B, van der Heide T, Smith Lt. Osmosensing en osmoregulerende compatibele opgeloste opgeloste accumulatie door bacteriën. Comp biochem physiol. 2001; 130: 437-460.