Plik organizmy halofilne należą do kategorii mikroorganizmów, zarówno prokariotycznych, jak i eukariotycznych, zdolnych do rozmnażania się i życia w środowiskach o wysokim stężeniu soli, takich jak woda morska i strefy suchej hipersaliny. Termin halofil pochodzi od greckich słów halo i filo, co oznacza „miłośnik soli”.
Organizmy zaliczane do tej kategorii również należą do dużej grupy organizmów ekstremofilnych, ponieważ rozmnażają się w siedliskach o skrajnym zasoleniu, gdzie większość żywych komórek nie byłaby w stanie przetrwać..
W rzeczywistości ogromna większość istniejących komórek szybko traci wodę po wystawieniu na działanie mediów bogatych w sól i to właśnie odwodnienie w wielu przypadkach szybko prowadzi do śmierci..
Zdolność organizmów halofilnych do życia w tych środowiskach wynika z faktu, że potrafią one zrównoważyć swoje ciśnienie osmotyczne w stosunku do środowiska i utrzymać swoją izosmotyczną cytoplazmę ze środowiskiem zewnątrzkomórkowym..
Zostały sklasyfikowane na podstawie stężenia soli, w którym mogą żyć w ekstremalnych, umiarkowanych, słabych i halotolerancyjnych halofilach..
Niektórzy przedstawiciele halofilów to zielone algi Dunaliella salina, skorupiaki z rodzaju Artemia lub pchły wodne i grzyby Aspergillus penicillioides Y Aspergillus terreu.
Indeks artykułów
Nie wszystkie organizmy halofilne są zdolne do namnażania się w szerokim zakresie stężeń soli. Wręcz przeciwnie, różnią się stopniem zasolenia, które są w stanie tolerować.
Ten poziom tolerancji, który waha się między bardzo określonymi stężeniami NaCl, posłużył do zaklasyfikowania ich jako halofilów ekstremalnych, umiarkowanych, słabych i halotolerujących..
Grupa ekstremalnych halofilów obejmuje wszystkie organizmy zdolne do zasiedlania środowisk, w których stężenie NaCl przekracza 20%.
Po nich następują umiarkowane halofile, które rozmnażają się przy stężeniach NaCl od 10 do 20%; i słabe halofile, które robią to przy niższych stężeniach, które wahają się od 0,5 do 10%.
Wreszcie, halotolenty to organizmy, które są w stanie utrzymać tylko niskie stężenia soli..
Istnieje wiele różnych prokariotycznych halofilów zdolnych do wytrzymania wysokich stężeń NaCl.
Ta zdolność do wytrzymywania warunków zasolenia, które różnią się od niskiego, ale wyższego niż te, które większość żywych komórek jest w stanie tolerować, do bardzo ekstremalnych, została uzyskana dzięki opracowaniu wielu strategii..
Główną lub centralną strategią jest unikanie konsekwencji procesu fizycznego znanego jako osmoza.
Zjawisko to odnosi się do ruchu wody przez półprzepuszczalną membranę, z miejsca o niskim stężeniu substancji rozpuszczonych do miejsca o wyższym stężeniu..
Dlatego jeśli w środowisku pozakomórkowym (środowisku, w którym rozwija się organizm) stężenie soli będzie wyższe niż w jego cytozolu, będzie on tracił wodę na zewnątrz i odwadniał się na śmierć..
W międzyczasie, aby uniknąć tej utraty wody, przechowują wysokie stężenia substancji rozpuszczonych (soli) w swojej cytoplazmie w celu skompensowania skutków ciśnienia osmotycznego..
Niektóre ze strategii stosowanych przez te organizmy to: synteza enzymów zdolnych do utrzymania swojej aktywności przy wysokich stężeniach soli, fioletowe błony umożliwiające im wzrost dzięki fototrofii, czujniki regulujące odpowiedź fototaktyczną, takie jak rodopsyna, oraz pęcherzyki gazowe, które sprzyjają ich wzrost, flotacja.
Ponadto należy zauważyć, że środowiska, w których rosną te organizmy, są dość zmienne, co stwarza zagrożenie dla ich przetrwania. Dlatego opracowują inne strategie dostosowane do tych warunków..
Jednym ze zmieniających się czynników jest stężenie substancji rozpuszczonych, które jest ważne nie tylko w mediach hipersalinowych, ale w każdym środowisku, w którym deszcze lub wysokie temperatury mogą powodować wysuszanie, a w konsekwencji wahania osmolarności..
Aby poradzić sobie z tymi zmianami, mikroorganizmy halofilne opracowały dwa mechanizmy, które pozwalają im utrzymać hiperosmotyczną cytoplazmę. Jeden z nich nazywa się „soleniem”, a drugi „wysalaniem”
Mechanizm ten realizowany jest przez Archeas i Haloanaerobiales (bakterie ściśle beztlenowe, umiarkowanie halofilne) i polega na podwyższeniu wewnętrznego stężenia KCl w ich cytoplazmie..
Jednak wysokie stężenie soli w cytoplazmie doprowadziło ich do przystosowania molekularnego do normalnego funkcjonowania enzymów wewnątrzkomórkowych..
Te adaptacje zasadniczo polegają na syntezie białek i enzymów bogatych w aminokwasy kwasowe i ubogich w aminokwasy hydrofobowe..
Ograniczeniem dla tego typu strategii jest to, że organizmy, które ją przeprowadzają, mają słabą zdolność przystosowania się do nagłych zmian osmolarności, ograniczając ich wzrost do środowisk o bardzo wysokich stężeniach soli..
Mechanizm ten jest wykorzystywany zarówno przez bakterie halofilne, jak i niehalofilne, a także przez umiarkowane halofilne archeony metanogenne..
W tym przypadku mikroorganizm halofilny dokonuje równowagi osmotycznej za pomocą małych cząsteczek organicznych, które mogą być przez niego syntetyzowane lub pobierane z pożywki..
Tymi cząsteczkami mogą być poliole (takie jak glicerol i arabinitol), cukry, takie jak sacharoza, trehaloza lub glukozyloglicerol lub aminokwasy i pochodne amin czwartorzędowych, takich jak glicyno-betaina.
Wszystkie charakteryzują się dużą rozpuszczalnością w wodzie, nie posiadają ładunku przy fizjologicznym pH i mogą osiągać wartości stężeń, które pozwalają tym mikroorganizmom na utrzymanie równowagi osmotycznej ze środowiskiem zewnętrznym bez wpływu na funkcjonowanie ich własnych enzymów..
Dodatkowo cząsteczki te mają zdolność stabilizowania białek przed wysoką temperaturą, wysuszeniem lub zamarzaniem..
Mikroorganizmy halofilne są bardzo przydatne do otrzymywania cząsteczek do celów biotechnologicznych.
Bakterie te nie stwarzają większych trudności w hodowli ze względu na niskie wymagania pokarmowe w ich pożywkach. Ich tolerancja na wysokie stężenia soli minimalizuje ryzyko zanieczyszczenia, co stawia je jako organizmy alternatywne korzystniejsze niż E coli.
Dodatkowo, łącząc swoje możliwości produkcyjne z odpornością na ekstremalne warunki zasolenia, mikroorganizmy cieszą się dużym zainteresowaniem jako źródło produktów przemysłowych, zarówno w branży farmaceutycznej, kosmetycznej, jak i biotechnologicznej..
Kilka przykładów:
Wiele procesów przemysłowych rozwija się w ekstremalnych warunkach, co daje pole do zastosowania dla enzymów wytwarzanych przez mikroorganizmy ekstremofilne, zdolnych do działania w ekstremalnych wartościach temperatury, pH lub zasolenia. W ten sposób opisano amylazy i proteazy stosowane w biologii molekularnej..
Podobnie bakterie halofilne są producentami polimerów o właściwościach surfaktantowych i emulgujących, które mają duże znaczenie w przemyśle naftowym, ponieważ przyczyniają się do wydobywania ropy naftowej z podłoża..
Substancje rozpuszczone, które te bakterie gromadzą w swojej cytoplazmie, mają wysoką stabilizującą i ochronną moc enzymów, kwasów nukleinowych, błon, a nawet całych komórek, przed zamarzaniem, wysuszaniem, denaturacją termiczną i wysokim zasoleniem.
Wszystko to zostało wykorzystane w technologii enzymatycznej, a także w przemyśle spożywczym i kosmetycznym, aby przedłużyć żywotność produktów..
Bakterie halofilne są zdolne do rozkładania toksycznych pozostałości, takich jak pestycydy, farmaceutyki, herbicydy, metale ciężkie oraz procesy ekstrakcji ropy i gazu..
W dziedzinie żywności uczestniczą w produkcji sosu sojowego.
Jeszcze bez komentarzy