ACIDOFILAI: MIKROORGANIZMŲ SAVYBĖS, PAVYZDŽIAI, PANAUDOJIMAS - BIOLOGIJA - 2025

Acidofiliniai organizmai yra tam tikros rūšies mikroorganizmai (prokariotiniai arba eukariotiniai), galintys daugintis ir gyventi aplinkoje, kurios pH vertės yra mažesnės nei 3. Tiesą sakant, terminas acidophilus kilęs iš graikų kalbos ir reiškia „rūgšties mėgėjas“.

Ši aplinka gali susidaryti vykdant ugnikalnius, kai iš geležies kasyklų išsiskiria sieros dujos arba metalų oksidų mišiniai. Be to, jie gali būti pačių organizmų, kurie parūgština savo aplinką, kad išliktų, veiklos ar metabolizmo produktas.

Rūgštiniai „Rio Tinto“ vandenys yra buveinė daugybei įvairių rūgščių phil mikroorganizmų, kurie suteikia jam būdingą spalvą. Autorius Antonio de Mijas, Ispanija, iš „Wikimedia Commons“.

Šiai kategorijai priskiriami organizmai taip pat priklauso didelei ekstremofilinių organizmų grupei, nes jie auga aplinkoje, kurios pH yra labai rūgštus. Ten, kur dauguma ląstelių nesugeba išgyventi.

Be to, svarbu pabrėžti, kad ši organizmų grupė turi didelę reikšmę ekologiniu ir ekonominiu požiūriu.

Bendrosios savybės

Konkurencija, grobuonys, tarpusavio sąveika ir sinergija

Dauguma acidofilinių organizmų auga ir gyvena esant deguoniui. Tačiau yra įrodymų apie acidophilus, kurie gali išsivystyti ir trūkstant, ir esant deguoniui.

Be to, šie organizmai nustato skirtingą sąveikos su kitais organizmais tipus, tokius kaip konkurencija, grobuoniškumas, tarpusavio sąveika ir sinergija. Pavyzdys yra mišrios acidophilus kultūros, kurios rodo didesnį sieros mineralų oksidacijos augimą ir efektyvumą nei atskiros kultūros.

Rėmuo, problema, kurią reikia išspręsti

Atrodo, kad acidofilai turi savitas struktūrines ir funkcines savybes, leidžiančias neutralizuoti rūgštingumą. Tai apima labai nepralaidžias ląstelių membranas, didelius vidinius reguliavimo pajėgumus ir unikalias transportavimo sistemas.

Kadangi acidofilai gyvena aplinkoje, kurioje protonų koncentracija yra didelė, jie sukūrė pompų sistemas, atsakingas už protonų išstūmimą į išorę. Ši strategija leidžia pasiekti, kad bakterijų viduje pH būtų labai artimas neutraliam.

Acidofiliniai organizmai sukūrė protonų siurblių sistemą, leidžiančią jiems išsiurbti protonus į išorę ir išlaikyti viduląstelinį pH artimą neutraliam. Autorius: PhilMacD, iš „Wikimedia Commons“.

Tačiau kasyklose, kuriose yra daug sieros rūgšties, rasta mikroorganizmų, neturinčių ląstelių sienelių, rodančių, kad net ir neturėdami šios apsaugos jie yra veikiami didelės protonų koncentracijos.

Kita vertus, dėl ekstremalių sąlygų, kurioms būdingi šio tipo mikroorganizmai, jie turi garantuoti, kad visi jų baltymai veikia ir nėra denatūruoti.

Tam sintetiniai baltymai turi didelę molekulinę masę, todėl tarp juos sudarančių aminorūgščių yra daugiau ryšių. Tokiu būdu tampa sunkiau nutrūkti ryšiams, o baltymų struktūrai suteikiamas didesnis stabilumas.

Didelis membranų nepralaidumas

Kai protonai patenka į citoplazmą, acidofiliniai organizmai turi įgyvendinti metodus, leidžiančius jiems palengvinti sumažėjusio vidinio pH poveikį.

Norėdami padėti palaikyti pH, acidofilai turi nepralaidžią ląstelių membraną, kuri riboja protonų patekimą į citoplazmą. Taip yra todėl, kad archaea acidofilų membraną sudaro kiti lipidų tipai nei randami bakterijose ir eukariotų ląstelių membranose.

Archajoje fosfolipidai turi hidrofobinę (izopenoidinę) ir polinę sritį, sudarytą iš glicerolio stuburo ir fosfato grupės. Bet kokiu atveju jungtis atsiranda dėl eterio jungties, kuri sukuria didesnį pasipriešinimą, ypač esant aukštai temperatūrai.

Be to, kai kuriais atvejais archaja neturi dvisluoksnių sluoksnių, o veikiau dviejų hidrofobinių grandinių sujungimo produktas, jie sudaro monosluoksnį, kur vienintelė dviejų polinių grupių molekulė suteikia jiems didesnį atsparumą.

Kita vertus, nepaisant to, kad fosfolipidai, sudarantys bakterijų ir eukariotų membranas, išlaiko tą pačią struktūrą (hidrofobinė ir polinė sritis), jungtys yra esterio tipo ir sudaro lipidų dvisluoksnį sluoksnį.

Svarba

Acidofiliniai organizmai gali turėti reikšmės evoliucijai, nes žemos pH ir metalų turtingos sąlygos, kuriose jie auga, galėjo būti panašios į povandeninių ugnikalnių sąlygas ankstyvoje žemėje.

Taigi, acidofiliniai organizmai galėjo vaizduoti pirmykštes relikvijas, iš kurių išsirutuliojo sudėtingesnis gyvenimas.

Be to, kadangi metaboliniai procesai galėjo kilti sulfidinių mineralų paviršiuje, galbūt šių organizmų DNR struktūrizavimas galėjo vykti esant rūgščiam pH.

Reguliavimas acidofiliniuose organizmuose

PH reguliavimas yra būtinas visiems organizmams, dėl šios priežasties acidofilų viduląstelinis pH turi būti artimas neutraliam.

Tačiau, palyginti su organizmais, kurie auga tik esant beveik neutraliam pH, acidofiliniai organizmai gali toleruoti kelių laipsnių pH gradientus. Pavyzdys yra „Thermoplasma acidophilum“, kuris yra pajėgus gyventi esant pH 1,4, išlaikant vidinį pH esant 6,4.

Įdomus dalykas apie acidofilinius organizmus yra tai, kad jie pasinaudoja šiuo pH gradientu, kad energija būtų gaunama per protono judesio jėgą.

Acidofilinių mikroorganizmų pavyzdžiai

Acidofiliniai organizmai daugiausia pasiskirsto bakterijose ir archajoje ir prisideda prie daugelio biogeocheminių ciklų, įskaitant geležies ir sieros ciklus.

Tarp pirmųjų turime Ferroplasma acidarmanus, kuris yra archata, galinti augti aplinkoje, kurios pH yra artimas nuliui. Kiti prokariotai yra Picrophilus oshimae ir Picrophilus torridus, kurie taip pat yra termofiliniai ir auga japonų vulkaniniuose krateriuose.

Mes taip pat turime keletą acidofilinių eukariotų, tokių kaip Cyanidyum caldariuym, kuris sugeba gyventi esant pH lygiui nuliui, išlaikydamas ląstelės vidų beveik neutraliame lygyje.

Acontium cylatium, Cephalosporium sp. ir Trichosporon cerebriae, yra trys eukariotai iš Grybų karalystės. Kiti vienodai įdomūs yra Picrophilus oshimae ir Picrophilus torridus.

Programos

Išplovimas

Svarbus acidofilinių mikroorganizmų vaidmuo yra susijęs su jų biotechnologiniu pritaikymu, ypač ekstrahuojant metalus iš mineralų, o tai žymiai sumažina teršalus, kuriuos sukuria tradiciniai cheminiai metodai (išplovimas).

Šis procesas yra ypač naudingas kasant varį, kai, pavyzdžiui, Thobacillus sulfolobus gali veikti kaip katalizatorius ir pagreitinti oksidacijos metu susidarančio vario sulfato oksidacijos greitį, padėdamas ištirpinti metalą.

Maisto pramone

Acidofiliniai organizmai turi pramoninės svarbos fermentus, kurie yra rūgščiai stabilių fermentų šaltinis, naudojami kaip tepalai.

Be to, maisto pramonėje amilazių ir gliukoamilazių gamyba naudojama krakmolo, kepyklų, vaisių sulčių perdirbimui.

Be to, jie plačiai naudojami gaminant proteazes ir celilazes, kurios naudojamos kaip gyvūnų pašarų komponentai, ir gaminant farmacijos produktus.

Nuorodos

1. Baker-Austin C, Dopson M. Gyvenimas rūgštyje: pH homeostazė acidofiliuose. Mikrobiolio tendencijos. 2007; 15 (4): 165–71.
2. Edwardsas KJ, „Bond PL“, „Gihring TM“, „Banfield JF“. Arkadinis geležį oksiduojantis ekstremalus acidofilas, svarbus rūgščių kasyklų drenaže. Mokslas. 2000; 287: 1796–1799.
3. Horikoshi K. Alkaliphiles: Kai kurie jų produktų pritaikymai biotechnologijoms. Mikrobiologijos ir molekulinės biologijos apžvalgos. 1999; 63: 735-750.
4. Kar NS, Dasgupta AK. Galimas paviršiaus krūvio vaidmuo membranos organizme acidofiliniame, indiškame. Biochemijos ir biofizikos žurnalas. devyniolika devyniasdešimt šeši; 33: 398-402.
5. „Macalady JL“, „Vestling MM“, „Baumler D“, „Boekelheide N“, „Kaspar CW“, „Banfield JF“. Viengysliai su tetraeteriu sujungti membranos sluoksniai Ferroplasma spp: raktas į išgyvenimą rūgštyje. Ekstremofilai. 2004; 8: 411-419
6. Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Prokariotų įvairovė: Archea. In: Madigan MT, Martinko JM, Parker J. (red.). Brocko mikroorganizmų mikrobiologija. Dešimt leidimo. Ed Pearson-Prentice salė, Madridas, p. 741–766.
7. Schleper C, Pühler G, Kühlmorgen B, Zillig W. Gyvenimas esant ypač žemam pH. Gamta. devyniolika devyniasdešimt penki; 375: 741-742.
8. Wiegel J, Keubrin UV. Alkalitermofilai. Biocheminių visuomenės sandoriai. 2004; 32: 193–198.