Thermus Aquaticus

Thermus Aquaticus Bakteriell RNA-PN-PNEN-struktur. Källa: Wikimedia Commons

Vad är Thermus Aquaticus?

Thermus Aquaticus Det är en termofilbakterie, upptäckt av Thomas Brock 1967, belägen på deinococcus-the-typen-kanten. Det är en Gram -negativ, heterotrofisk och aerob mikroorganism, som har som inre egenskap den termiska stabiliteten.

Det erhålls från en mängd olika termiska källor mellan 50 ° C och 80 ° C och pH 6.0 till 10.5, i Yellowstone National Park och i Kalifornien, i Nordamerika. Det har också isolerats från konstgjorda termiska livsmiljöer.

Det utgör en källa till värmebeständiga enzymer, som överlever de olika denatureringscyklerna. I detta sammanhang är proteiner och enzymer av särskilt intresse för den biotekniska industrin.

Därför används de enzymer som komponerar den i genteknik, i polymeraskedjereaktionen (PCR) och som ett verktyg för vetenskaplig och kriminalteknisk forskning.

Allmänna egenskaper hos Thermus Aquaticus

Det är gram negativt

De Thermus Aquaticus, När den utsätts för Gram -färgningsprocessen förvärvar den en Fuchsia -färg. Detta beror på att den pepidoglycanväggen är extremt tunn, så färgpartiklarna är inte fångade i den.

Livsmiljö

Denna bakterie är utformad för att motstå extremt höga temperaturer. Detta innebär att dess naturliga livsmiljö är platser på planeten där temperaturen överstiger 50 ° C.

I detta avseende har dessa bakterier isolerats från Geyseres, som är de vanligaste i Yellowstone National Park; av varma källor runt om i världen såväl som konstgjorda varmvattenmiljöer.

Det är aerobt

Detta innebär att Thermus Aquaticus Det är en bakterie som nödvändigtvis måste vara i miljöer som ger syretillgänglighet för att genomföra sina metaboliska processer.

Det är termofil

Detta är en av de mest representativa egenskaperna hos Thermus Aquaticus. Denna bakterie har isolerats från platser där temperaturen är extremt höga.

De Thermus Aquaticus Det är en mycket speciell och resistent bakterie, eftersom proteiner i de flesta levande varelser i deaturer som den stöder, är denaturerade vid temperaturer så höga som de stöder.

Denna bakterie har en tillväxttemperatur som täcker ett intervall från 40 ° C till 79 ° C, den optimala tillväxttemperaturen är 70 ° C.

Det är heterotrof

Liksom alla heterotrofiska organismer kräver denna bakterie organiska föreningar som finns i miljön för att utvecklas. De viktigaste källorna till organiskt material är bakterier och alger som finns i omgivningen, liksom marken runt.

Kan tjäna dig: Mycobacterium tuberculosis

Det utvecklas i något alkaliska miljöer

Det optimala pH där Thermus Aquaticus Det kan utvecklas utan proteinerna som gör att det förlorar sin funktion är mellan 7,5 och 8. Det är värt att komma ihåg att det på pH -skalan 7 är neutralt. Ovanför detta är alkaliskt och under syra.

Producerar många enzymer

Thermus Aquaticus Det är en mikroorganism som har varit mycket användbar på experimentnivån på grund av dess förmåga att leva i höga temperaturer.

Genom många undersökningar har det fastställts att det syntetiserar många enzymer som, nyfiken, i andra mikroorganismer till samma temperaturer, denatureras och förlorar sin funktion.

Enzymerna som syntetiserar Thermus Aquaticus att mer har studerats är:

• Aldolas
• Taq I -begränsningsenzym
• DNA -ligas
• Alkaliskt fosfatas
• Leverera isocitrat
• Amilomaltas

Fylogenes och taxonomi av Thermus Aquaticus

Denna mikroorganism är inramad under den klassiska metoden:

• Kingdom: Bakterier
• Phylum: Deinococcus-eller
• Klass: Deinococci
• Order: Themal
• Familj: Themaceae
• Kön: Termus
• Arter: Thermus Aquaticus.

Morfologi av Thermus Aquaticus

Bakterierna Thermus Aquaticus Det tillhör gruppen av barformade bakterier (baciller). Cellerna har en ungefärlig storlek mellan 4 och 10 mikron.

I mikroskopet kan du observera mycket stora celler såväl som små celler. De presenterar inte cilia eller flagella på cellytan.

Cellen i Thermus Aquaticus Den har ett membran som i sin tur består av tre lager: en inre plasma, ett externt grovt utseende och en mellanprodukt.

En av de differentiella egenskaperna hos denna typ av bakterier är att det i dess inre membran finns strukturer som ser ut som stavar, som är kända som roterade kroppar.

På liknande sätt innehåller dessa bakterier mycket lite peptidoglykancellvägg, och till skillnad från Gram -positiva bakterier innehåller den lipoproteiner.

När de utsätts för naturligt ljus kan bakterieceller ta en gul, rosa eller röd färg. Detta beror på pigment som finns i bakterieceller.

Det genetiska materialet består av en enda cirkulär kromosom där DNA finns. Av detta består cirka 65% av guanin- och cytosin nukleotider, eftersom det är att Timina och adeninnukleotider representerar 35%.

Kan tjäna dig: halofiler: klassificering, osmos, applikationer, exempel

Livscykel av Thermus Aquaticus

I allmänhet bakterier, inklusive T. Akvatisk, De reproducerar sig asexuellt genom celldelning.

Den enda DNA -kromosomen börjar replikeras; Det replikeras för att ärva all genetisk information till dotterceller på grund av närvaron av enzymet som kallas DNA -polymeras. Vid 20 minuter är den nya kromosomen komplett och har satt en plats i cellen.

Divisionen fortsätter och vid 25 minuter har de två kromosomerna börjat fördubblas. En uppdelning visas i mitten av cellen och vid 38 min., Dottercellerna har divisionen åtskilda av en vägg och avslutar den asexuella divisionen på 45-50 min.

Cellulär struktur och metabolism

Som en gram negativ bakterie har den ett yttre membran (lipoproteic skikt) och perplasma (vattenhaltigt membran), där peptidoglykan. Ingen cilia eller flagella observeras.

Sammansättningen av lipiderna i dessa termofila organismer måste anpassas till fluktuationerna i kontextemperaturen där de utvecklas, för att upprätthålla funktionaliteten hos cellulära processer, utan att förlora den nödvändiga kemiska stabiliteten för att undvika upplösning vid hög temperaturer.

Å andra sidan, T. Akvatisk Det har blivit en riktig källa till termostabla enzymer.

Taq ADN -polymeraset är ett enzym som katalyserar lysen av ett substrat som genererar en dubbelbindning, så det är relaterat till enzymer av liaser (enzymer som katalyserar frisättningen av länkar).

Med tanke på det faktum att det kommer från en termofil bakterie, motstår den långvariga inkubationer vid höga temperaturer.

Det bör noteras att varje organisme har DNA -polymeras för replikering, men på grund av dess kemiska sammansättning motstår det inte höga temperaturer.

Det är därför Taq DNA -polymeraset är det huvudsakliga enzymet som används för att förstärka sekvenser av det mänskliga genomet, liksom genom av andra arter.

Applikationer av Thermus Aquaticus

Amplifiera fragment

Enzymets termiska stabilitet gör det möjligt att användas i tekniker för att förstärka DNA -fragment genom in vitro -replikation, såsom PCR (polymeraskedjereaktion).

För detta krävs initiala och slutliga primrar (kort nukleotidsekvens som ger en utgångspunkt för DNA -syntes), DNA -polymeras, deoxyribonukleóid.

Reaktionsröret med alla element placeras i en termocykler mellan 94 och 98 grader Celsius, för att dela DNA till enkla kedjor.

Kan tjäna dig: penicillium

Primärens prestanda börjar och uppvärmningen mellan 75-80 ° C inträffar igen. Syntesen börjar från 5 'till 3' slutet av DNA.

Här ligger vikten av att använda termostabelt enzym. Om något annat polymeras användes skulle det förstöras under de extrema temperaturer som krävs för att genomföra processen.

Kary Mullis och andra forskare vid Cetus Corporation upptäckte uteslutningen av behovet av att lägga till enzym efter varje cykel av termisk denaturalisering av DNA. Enzymet klonades, modifierades och förekommer i stora mängder för kommersiell försäljning.

Katalysera biokemiska reaktioner

Studier av termostestbara enzymer har lett till tillämpning till ett stort utbud av industriella processer och har varit ett stort framsteg inom molekylärbiologi. Ur bioteknologisk synvinkel kan deras enzymer katalysera biokemiska reaktioner under extrema temperaturförhållanden.

Till exempel har undersökningar distribuerats för att utveckla en process för att hantera kycklingfjädrar utan användning av potentiellt smittsamma mikroorganismer.

Biologisk nedbrytning av kycklingpenna medierad genom produktion av keratinolitiskt proteas, vilket innebär användning av T. Akvatisk Icke -patogen termofilus.

Matbioteknik

Glutenhydrolys av det termoaktiva peptidas Aqualysin1 T. Akvatisk, Det börjar över 80 ° C i utarbetandet av pannan.

Detta studerar det relativa bidraget från termostabel gluten till brödsmulans struktur.

Nedbrytning av polyklorobifenylföreningar

Beträffande användbarhet inom industriområdet, enzymerna av Thermus Aquaticus Som termofila bakterier appliceras de i nedbrytningen av polyklorobifenylföreningar (PCB).

Dessa föreningar används som kylmedel i elektrisk utrustning. Toxiciteten är mycket bred och nedbrytningen är mycket långsam.

Referenser

1. Brock, TD., Frysa h. Thermus Aquaticus gen. n. och sp. n., A Nonsporulating Extreme Thermoophile (1969). J bakteriol. Vul. 98 (1). 289-297.
2. Dreifus Cortes, George. Mikrobernas värld. Redaktionell ekonomisk kulturfond. Mexiko (2012).
3. Men Poza J, Ciriza J, Zaragoza P, Osta R och Rodellar C. Grund av polymeraskedjereaktionen (PCR). Aquatic Nº 15, november (2001).
4. Ruiz-Aguilar, Graciela M. L., Biologisk nedbrytning av polyklorerade bifenyler (BPC) av mikroorganismer ... University Act [Online] (2005), 15 (maj-augusti). Finns i Redalyc.org.
5. Sharp R, William R. Termusspecial. Bioteknologiska handböcker. Springer Science Business Media, LLC. (nittonhundranittiofem).