Thermus aquaticus to bakteria ciepłolubna, odkryta przez Thomasa Brocka w 1967 roku, znajdująca się w Phylum Deinococcus-Thermus. Jest to mikroorganizm Gram-ujemny, heterotroficzny i tlenowy, którego nieodłączną właściwością jest stabilność termiczna.
Uzyskuje się go z różnych gorących źródeł o temperaturze od 50 ° C do 80 ° C i pH od 6,0 do 10,5 w Parku Narodowym Yellowstone oraz w Kalifornii w Ameryce Północnej. Został również odizolowany od sztucznych siedlisk termicznych.
Jest źródłem enzymów odpornych na ciepło, które przetrwają różne cykle denaturacji. W tym kontekście białka i enzymy są przedmiotem szczególnego zainteresowania przemysłu biotechnologicznego..
W ten sposób enzymy, które go tworzą, są wykorzystywane w inżynierii genetycznej, w łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR) oraz jako naukowe i kryminalistyczne narzędzie badawcze (Williams i Sharp, 1995).
Indeks artykułów
Plik Thermus aquaticus Poddany barwieniu metodą Grama nabiera koloru fuksji. Dzieje się tak, ponieważ ściana peptydoglikanu jest niezwykle cienka, więc cząsteczki barwnika nie są w niej uwięzione..
Ta bakteria została zaprojektowana tak, aby wytrzymać ekstremalnie wysokie temperatury. Oznacza to, że ich naturalnym środowiskiem są miejsca na planecie, w których temperatura przekracza 50 ° C.
W tym sensie bakteria ta została wyizolowana z gejzerów, z których najpowszechniejsze są te z Parku Narodowego Yellowstone; z gorących źródeł na całym świecie, a także ze sztucznych środowisk gorącej wody.
Oznacza to, że Thermus aquaticus jest to bakteria, musi znajdować się w środowiskach zapewniających jej dostępność tlenu, aby mogła przeprowadzać procesy metaboliczne.
Jest to jedna z najbardziej reprezentatywnych cech Thermus aquaticus. Bakteria ta została wyizolowana z miejsc o ekstremalnie wysokich temperaturach..
Plik Thermus aquaticus Jest to bardzo szczególna i odporna bakteria, ponieważ w temperaturach tak wysokich, jak te, które utrzymuje, białka większości żywych istot ulegają denaturacji i nieodwracalnie przestają spełniać swoje funkcje..
Ta bakteria ma temperaturę wzrostu w zakresie od 40 ° C do 79 ° C, a optymalna temperatura wzrostu wynosi 70 ° C..
Jak każdy organizm heterotroficzny, bakteria ta do rozwoju potrzebuje związków organicznych obecnych w środowisku. Głównym źródłem materii organicznej są bakterie i glony obecne w otoczeniu, a także w otaczającej je glebie..
Optymalne pH, przy którym Thermus aquaticus może rozwijać się bez białek, które powodują, że traci swoją funkcję, waha się między 7,5 a 8. Warto pamiętać, że na skali pH 7 jest obojętne. Powyżej ma odczyn zasadowy, a poniżej kwaśny.
Thermus aquaticus Jest to mikroorganizm, który okazał się bardzo przydatny na poziomie eksperymentalnym ze względu na jego zdolność do życia w środowiskach o wysokich temperaturach..
Cóż, w wyniku licznych badań ustalono, że syntetyzuje liczne enzymy, które, co ciekawe, w innych mikroorganizmach w tej samej temperaturze ulegają denaturacji i tracą swoją funkcję..
Enzymy syntetyzowane przez Thermus aquaticus które zostały zbadane najczęściej;
Ten mikroorganizm jest ujęty w klasycznym podejściu:
Bakterie Thermus aquaticus należy do grupy bakterii pręcikowych (pałeczki). Komórki mają rozmiar około 4 do 10 mikronów. Pod mikroskopem można zobaczyć zarówno bardzo duże komórki, jak i małe komórki. Nie mają rzęsek ani wici na powierzchni komórki.
Komórka Thermus aquaticus Posiada membranę, która z kolei składa się z trzech warstw: wewnętrznej warstwy plazmy, zewnętrznej szorstkiej i pośredniej.
Jedną z charakterystycznych cech tego typu bakterii jest to, że w jej wewnętrznej błonie znajdują się struktury, które wyglądają jak pręciki, zwane ciałami rotundowymi..
Podobnie bakterie te zawierają bardzo mało peptydoglikanu w ścianie komórkowej i, w przeciwieństwie do bakterii Gram-dodatnich, zawierają lipoproteiny..
Pod wpływem naturalnego światła komórki bakterii mogą zmienić kolor na żółty, różowy lub czerwony. Wynika to z pigmentów zawartych w komórkach bakteryjnych..
Materiał genetyczny składa się z pojedynczego okrągłego chromosomu, w którym zawarte jest DNA. Z tego około 65% składa się z nukleotydów guaniny i cytozyny, przy czym nukleotydy tyminy i adeniny stanowią 35%..
Ogólnie bakterie, w tym T. aquaticus, rozmnażają się bezpłciowo przez podział komórkowy. Pojedynczy chromosom DNA zaczyna się replikować; replikuje się, aby móc odziedziczyć całą informację genetyczną do komórek potomnych, dzięki obecności enzymu zwanego polimerazą DNA. Po 20 minutach nowy chromosom jest kompletny i umocnił się w komórce.
Podział trwa i po 25 minutach oba chromosomy zaczęły się powielać. Podział pojawia się w środku komórki i po 38 min. komórki potomne przedstawiają podział oddzielony ścianą, kończący podział bezpłciowy po 45-50 min. (Dreifus, 2012).
Będąc bakterią Gram-ujemną, posiada zewnętrzną błonę (warstwę lipoproteinową) i peryplazmę (wodnistą błonę), w której znajduje się peptydoglikan. Nie obserwuje się rzęsek ani wici.
Skład lipidów tych organizmów ciepłolubnych musi dostosowywać się do wahań temperatury otoczenia, w którym się rozwijają, aby zachować funkcjonalność procesów komórkowych, bez utraty stabilności chemicznej niezbędnej do uniknięcia rozpuszczenia w wysokich temperaturach (Ray i in. 1971).
Z drugiej strony T. aquaticus stał się prawdziwym źródłem enzymów termostabilnych. Polimeraza DNA Taq jest enzymem, który katalizuje lizę substratu wytwarzając wiązanie podwójne, dlatego jest spokrewniona z enzymami typu liaz (enzymami katalizującymi uwalnianie wiązań).
Ponieważ pochodzi z bakterii termofilnej, jest odporny na długotrwałe inkubacje w wysokich temperaturach (Lamble, 2009).
Należy zaznaczyć, że każdy organizm ma do replikacji polimerazę DNA, ale ze względu na swój skład chemiczny nie jest odporny na wysokie temperatury. Dlatego polimeraza taq DNA jest głównym enzymem stosowanym do amplifikacji sekwencji ludzkiego genomu, a także genomów innych gatunków..
Stabilność termiczna enzymu pozwala na wykorzystanie go w technikach amplifikacji fragmentów DNA poprzez replikację in vitro, takich jak PCR (reakcja łańcuchowa polimerazy) (Mas i Colbs, 2001).
W tym celu wymaga starterów początkowych i końcowych (krótka sekwencja nukleotydów, która stanowi punkt wyjścia do syntezy DNA), polimerazy DNA, trifosforanu dezoksyrybonukleotydu, roztworu buforowego i kationów..
Rurkę reakcyjną ze wszystkimi elementami umieszcza się w termocyklerze w temperaturze od 94 do 98 stopni Celsjusza, aby podzielić DNA na pojedyncze nici.
Rozpoczyna się działanie podkładów i ponowne nagrzewanie następuje w temperaturze 75-80 stopni Celsjusza. Inicjuje syntezę od końca 5 'do 3' DNA.
Oto znaczenie stosowania enzymu termostabilnego. Gdyby została użyta jakakolwiek inna polimeraza, uległaby zniszczeniu w ekstremalnych temperaturach niezbędnych do przeprowadzenia procesu..
Kary Mullis i inni badacze z Cetus Corporation odkryli wykluczenie potrzeby dodawania enzymu po każdym cyklu termicznej denaturacji DNA. Enzym został sklonowany, zmodyfikowany i wyprodukowany w dużych ilościach do sprzedaży komercyjnej.
Badania termostabilnych enzymów doprowadziły do ich zastosowania w wielu różnych procesach przemysłowych i doprowadziły do przełomu w biologii molekularnej. Z biotechnologicznego punktu widzenia jego enzymy są zdolne do katalizowania reakcji biochemicznych w ekstremalnych warunkach temperaturowych..
Na przykład rozpoczęto badania w celu opracowania procesu zarządzania odpadami z kurzych piór bez użycia potencjalnie zakaźnych mikroorganizmów..
Zbadano biodegradację kurzego pióra, w której pośredniczy produkcja proteazy keratynolitycznej, z wykorzystaniem niepatogennego ciepłolubnego T. aquaticus (Bhagat, 2012)..
Hydroliza glutenu przez termoaktywną peptydazę serynową aqualysin1 z T. aquaticus rozpoczyna się powyżej 80 ° C podczas wypieku chleba.
W ten sposób bada się względny wpływ termostabilnego glutenu na teksturę miękiszu chleba (Verbauwhede i Colb, 2017).
Jeśli chodzi o użyteczność w przemyśle, enzymy Thermus aquaticus jako bakterii termofilnych są stosowane w degradacji polichlorowanych związków bifenylowych (PCB)..
Związki te są używane jako czynniki chłodnicze w sprzęcie elektrycznym. Toksyczność jest bardzo szeroka, a jej degradacja jest bardzo powolna (Ruíz, 2005).
Jeszcze bez komentarzy