Thermus Aquaticus

Thermus aquaticus bacteriële RNA-pn-pnen structuur. Bron: Wikimedia Commons

Wat is de Thermus Aquaticus?

Thermus Aquaticus Het is een thermofiele bacterie, ontdekt door Thomas Brock in 1967, gelegen aan de Deinococcus-the-type rand. Het is een gram -negatief, heterotrofe en aerobe micro -organisme, dat als intrinsieke eigenschap de thermische stabiliteit heeft.

Het wordt verkregen uit een verscheidenheid aan thermische bronnen tussen 50 ° C en 80 ° C en pH 6.0 tot 10.5, in Yellowstone National Park en in Californië, in Noord -Amerika. Het is ook geïsoleerd uit kunstmatige thermische habitats.

Het vormt een bron van warmte -resistente enzymen, die de verschillende denaturatiecycli overleven. In deze context zijn eiwitten en enzymen van bijzonder belang voor de biotechnologische industrie.

Daarom worden de enzymen die het samenstellen gebruikt in genetische manipulatie, in de polymerasekettingreactie (PCR) en als een hulpmiddel voor wetenschappelijk en forensisch onderzoek.

Algemene kenmerken van Thermus Aquaticus

Het is gram negatief

De Thermus Aquaticus, Wanneer het wordt onderworpen aan het gramkleuringsproces, krijgt het een Fuchsia -kleuring. Dit komt omdat de pepidoglycanwand extreem dun is, dus de kleurstofdeeltjes zitten er niet in vast.

Habitat

Deze bacterie is ontworpen om extreem hoge temperaturen te weerstaan. Dit houdt in dat zijn natuurlijke habitat locaties op de planeet zijn waarin temperaturen meer dan 50 ° C overschrijden.

In deze zin zijn deze bacteriën geïsoleerd uit geiseres, als de meest voorkomende die van het Yellowstone National Park; van warmwaterbronnen over de hele wereld, evenals kunstmatige warmwateromgevingen.

Het is aerobe

Dit betekent dat Thermus Aquaticus Het is een bacterie die noodzakelijkerwijs in omgevingen moet zijn die zuurstofbeschikbaarheid bieden om zijn metabolische processen uit te voeren.

Het is thermofiel

Dit is een van de meest representatieve kenmerken van de Thermus Aquaticus. Deze bacterie is geïsoleerd van plaatsen waar de temperaturen extreem hoog zijn.

De Thermus Aquaticus Het is een heel speciale en resistente bacterie, want bij temperaturen zo hoog als die het ondersteunt, zijn eiwitten in de meeste levende wezens gedenatureerd en stoppen ze met onomkeerbare functies te vervullen.

Deze bacterie heeft een groeitemperatuur die een bereik bedekt van 40 ° C tot 79 ° C, de optimale groeitemperatuur is 70 ° C.

Het is heterotrof

Zoals elk heterotrofe organisme, vereist deze bacterie organische verbindingen die in de omgeving aanwezig zijn om zich te ontwikkelen. De belangrijkste bronnen van organische stof zijn bacteriën en algen aanwezig in de omgeving, evenals de grond rond.

Kan u van dienst zijn: Mycobacterium tuberculose

Het ontwikkelt zich in enigszins alkalische omgevingen

De optimale pH waarin de Thermus Aquaticus Het kan zich ontwikkelen zonder de eiwitten die het verliezen van zijn functie tussen 7,5 en 8 zijn. Het is de moeite waard om te onthouden dat het op de pH -schaal 7 neutraal is. Hierboven is dit alkalisch en onder zuur.

Produceert veel enzymen

Thermus Aquaticus Het is een micro -organisme dat op experimenteel niveau zeer nuttig is geweest vanwege het vermogen om in hoge temperaturen te leven.

Door vele onderzoeken is vastgesteld dat het talloze enzymen synthetiseert die, in andere micro -organismen voor dezelfde temperaturen, nieuwsgierig worden gedenatureerd en hun functie verliezen.

De enzymen die de Thermus Aquaticus dat er meer zijn onderzocht, zijn:

• Aldolase
• Taq i beperkingsenzym
• DNA -ligase
• Alkalische fosfatase
• Leveren isocitraat
• Ililomaltase

Fylogenese en taxonomie van Thermus Aquaticus

Dit micro -organisme wordt ingelijst onder de klassieke aanpak:

• Koninkrijk: bacteriën
• Phylum: Deinococcus-or
• Klasse: Deinococci
• Bestelling: themalal
• Familie: Themaceae
• Geslacht: Thermus
• Soort: Thermus Aquaticus.

Morfologie van Thermus Aquaticus

De bacterie Thermus Aquaticus Het behoort tot de groep balkvormige bacteriën (bacilli). De cellen hebben een geschatte grootte van 4 en 10 micron.

In de microscoop kunt u zeer grote cellen waarnemen, evenals kleine cellen. Ze presenteren geen cilia of flagella op het celoppervlak.

De cel van Thermus Aquaticus Het heeft een membraan dat op zijn beurt uit drie lagen bestaat: een intern plasma, een extern ruw uiterlijk en een tussenliggende.

Een van de differentiële kenmerken van dit type bacteriën is dat er in zijn interne membraan structuren zijn die eruit zien als staven, die bekend staan ​​als geroteerde lichamen.

Evenzo bevatten deze bacteriën zeer weinig peptidoglycancelwand en in tegenstelling tot gram positieve bacteriën, bevat het lipoproteïnen.

Bij blootstelling aan natuurlijk licht kunnen bacteriecellen een gele, roze of rode kleur nemen. Dit komt door pigmenten die in bacteriecellen zijn opgenomen.

Het genetische materiaal bestaat uit een enkel circulair chromosoom waarin het DNA is opgenomen. Hiervan bestaat ongeveer 65% uit guanine- en cytosine -nucleotiden, is dat timina- en adenine -nucleotiden 35% vertegenwoordigen.

Kan u van dienst zijn: Halofielen: classificatie, osmose, toepassingen, voorbeelden

Levenscyclus van Thermus Aquaticus

Over het algemeen, bacteriën, inclusief T. Aquaticus, Ze reproduceren zich aseksueel door celdeling.

Het enige DNA -chromosoom begint te worden gerepliceerd; Het wordt gerepliceerd om alle genetische informatie aan dochtercellen te erven, vanwege de aanwezigheid van het enzym genaamd DNA -polymerase. Na 20 minuten is het nieuwe chromosoom voltooid en heeft een plaats in de cel gezet.

De divisie gaat door en na 25 minuten zijn de twee chromosomen begonnen te verdubbelen. Een divisie verschijnt in het midden van de cel en op 38 minuten., De dochtercellen hebben de verdeling gescheiden door een muur, waardoor de aseksuele divisie op 45-50 minuten wordt beëindigd.

Cellulaire structuur en metabolisme

Als een gram negatieve bacterie, heeft het een buitenmembraan (lipoproteïne laag) en perplasma (waterig membraan), waar peptidoglycan. Er zijn geen cilia of flagella waargenomen.

De samenstelling van de lipiden van deze thermofiele organismen moet worden aangepast aan de schommelingen van de contexttemperatuur waar ze zich ontwikkelen, om de functionaliteit van cellulaire processen te handhaven, zonder de nodige chemische stabiliteit te verliezen om oplossing te voorkomen bij hoge temperaturen.

Aan de andere kant, T. Aquaticus Het is een echte bron van thermostabele enzymen geworden.

Het Taq ADN -polymerase is een enzym dat de lysis van een substraat katalyseert dat een dubbele binding genereert, dus het is gerelateerd aan enzymen van het type Liases (enzymen die de afgifte van links katalyseren).

Gezien het feit dat het afkomstig is van een thermofiele bacterie, bestand is tegen langdurige incubaties bij hoge temperaturen.

Opgemerkt moet worden dat elk organisme DNA -polymerase heeft voor replicatie, maar vanwege zijn chemische samenstelling weerstaat het geen hoge temperaturen.

Dat is de reden waarom het TAQ -DNA -polymerase het belangrijkste enzym is dat wordt gebruikt om sequenties van het menselijke genoom te versterken, evenals genomen van andere soorten.

Toepassingen van Thermus Aquaticus

Versterken fragmenten

De thermische stabiliteit van het enzym maakt het mogelijk om te worden gebruikt in technieken om DNA -fragmenten te amplificeren door in vitro replicatie, zoals PCR (polymerasekettingreactie).

Hiervoor zijn initiële en uiteindelijke primers vereist (korte nucleotidesequentie die een startpunt biedt voor DNA -synthese), DNA -polymerase, deoxyribonucleótid.

De reactiebuis met alle elementen wordt in een thermocycler geplaatst tussen 94 en 98 graden Celsius, om het DNA te verdelen aan eenvoudige ketens.

Kan u van dienst zijn: Penicillium

De uitvoering van de primers begint en de opwarming tussen 75-80 ° C komt opnieuw voor. De synthese begint van het 5 'tot 3' uiteinde van DNA.

Hier ligt het belang van het gebruik van thermostabiel enzym. Als een ander polymerase wordt gebruikt, zou dit worden vernietigd tijdens de extreme temperaturen die nodig zijn om het proces uit te voeren.

Kary Mullis en andere onderzoekers van Cetus Corporation, ontdekten de uitsluiting van de noodzaak om enzym toe te voegen na elke cyclus van thermische denaturalisatie van DNA. Het enzym werd gekloond, gemodificeerd en komt in grote hoeveelheden voor voor commerciële verkoop.

Katalyseer biochemische reacties

Studies van thermostestabele enzymen hebben de toepassing geleid op een enorm scala aan industriële processen en zijn een grote vooruitgang geweest in de moleculaire biologie. Vanuit biotechnologisch oogpunt kunnen hun enzymen biochemische reacties in extreme temperatuuromstandigheden katalyseren.

Er zijn bijvoorbeeld onderzoeken ingezet om een ​​proces te ontwikkelen om kippenveren te beheren zonder het gebruik van potentieel besmettelijke micro -organismen.

De biologische afbraak van de kippenpen gemedieerd door de productie van keratinolithische protease, wat het gebruik van impliceert T. Aquaticus Niet -pathogene thermophilus.

Voedselbiotechnologie

Glutenhydrolyse door de thermoactieve peptidase aqualysin1 T. Aquaticus, Het begint boven 80 ° C bij de uitwerking van de pan.

Dit bestudeert de relatieve bijdrage van thermostabele gluten aan de textuur van de broodkruimel.

Afbraak van polychloorobifenylverbindingen

Wat betreft nut op industrieel gebied, de enzymen van Thermus Aquaticus Als thermofiele bacteriën worden ze toegepast in de afbraak van polychloorbifenylverbindingen (PCB's).

Deze verbindingen worden gebruikt als koelmiddelen in elektrische apparatuur. Toxiciteit is erg breed en de afbraak ervan is erg traag.

Referenties

1. Brock, TD., Bevriezen h. Thermus aquaticus gen. N. en sp. N., Een stortrogende extreme thermofiel (1969). J bacteriol. Vol. 98 (1). 289-297.
2. Dreifus Cortes, George. De wereld van microben. Redactioneel economisch cultuurfonds. Mexico (2012).
3. Maar Poza J, Ciriza J, Zaragoza P, Osta R en Rodellar C. Fundering van de polymerasekettingreactie (PCR). Aquatic Nº 15, november (2001).
4. Ruiz-Aguilar, Graciela M. L., Biologische afbraak van polychloorbifenylen (BPC's) door micro-organismen ... University Act [Online] (2005), 15 (mei-augustus). Beschikbaar in Redalyc.borg.
5. Sharp R, William R. Thermus -specie. Biothecnology Handbooks. Springer Science Business Media, LLC. (negentienvijfennegentig).