THERMUS AQUATICUS: CHARAKTERISTIKOS, GYVAVIMO CIKLAS, TAIKYMO BŪDAI - BIOLOGIJA - 2025

„Thermus aquaticus“ yra termofilinė bakterija, kurią 1967 m. Atrado Tomas Brockas, esanti „prieglobsčio deinokoko-šilumos“ objekte. Tai yra gramneigiamas, heterotrofinis ir aerobinis mikroorganizmas, kuriam būdingas šiluminis stabilumas.

Jis gaunamas iš įvairių karštų šaltinių, kurių temperatūra 50–80 ° C ir pH 6,0–10,5, Jeloustouno nacionaliniame parke ir Kalifornijoje, Šiaurės Amerikoje. Jis taip pat buvo izoliuotas nuo dirbtinių buveinių.

Thermus aquaticus. Bakterijos nusėda ant 0,22 μm Millipore filtro (mastelis = 1 μm).

Tai yra karščiui atsparių fermentų, kurie išgyvena skirtingus denatūracijos ciklus, šaltinis. Atsižvelgiant į tai, baltymai ir fermentai yra ypač svarbūs biotechnologijų pramonei.

Taip ją sudarantys fermentai naudojami genų inžinerijoje, atliekant polimerazės grandininę reakciją (PGR) ir kaip mokslinio bei kriminalistinio tyrimo įrankis (Williams ir Sharp, 1995).

Bendrosios savybės

Jeloustouno parko geizeris. Nuo geizerio buvo išskirtas Thermus aquaticus. Šaltinis: „Pixabay“

Tai gramneigiama

„Thermus aquaticus“, dažydamasis gramais, įgauna fuksijos spalvą. Taip yra todėl, kad peptidoglikano siena yra ypač plona, ​​todėl dažų dalelės joje nėra įstrigusios.

Buveinė

Ši bakterija sukurta atlaikyti ypač aukštą temperatūrą. Tai reiškia, kad jų natūralioji buveinė yra vietos planetoje, kur temperatūra viršija 50 ° C.

Šia prasme ši bakterija buvo izoliuota nuo geizerių, dažniausiai tokių kaip Jeloustouno nacionalinis parkas; iš karštų šaltinių visame pasaulyje, taip pat iš dirbtinės karšto vandens aplinkos.

Tai aerobika

Tai reiškia, kad „Thermus aquaticus“ yra bakterija, ji turi būti aplinkoje, kurioje būtų aprūpinta deguonimi, kad galėtų vykdyti savo metabolinius procesus.

Yra termofilinis

Tai viena tipiškiausių „Thermus aquaticus“ savybių. Ši bakterija buvo izoliuota nuo vietų, kur ypač aukšta temperatūra.

„Thermus aquaticus“ yra labai ypatinga ir atspari bakterija, nes esant aukštai temperatūrai, kurią palaiko, daugumos gyvų būtybių baltymai denatūruoti ir negrįžtamai nustoja vykdyti savo funkcijas.

Šios bakterijos augimo temperatūra svyruoja nuo 40 ° C iki 79 ° C, o optimali augimo temperatūra yra 70 ° C.

Jis yra heterotrofinis

Kaip ir bet kuriam heterotrofiniam organizmui, šiai bakterijai vystytis reikalingi aplinkoje esantys organiniai junginiai. Pagrindiniai organinių medžiagų šaltiniai yra aplinkoje esančios bakterijos ir dumbliai, taip pat ir aplinkinis dirvožemis.

Jis klesti šiek tiek šarminėje aplinkoje

Optimalus pH, kuriame „Thermus aquaticus“ gali vystytis, neprarasdamas savo baltymų, kurių sudėtyje yra, yra nuo 7,5 iki 8. Verta atsiminti, kad pH skalėje 7 yra neutrali. Virš jo yra šarminis, o žemiau rūgštus.

Gamina daugybę fermentų

„Thermus aquaticus“ yra mikroorganizmas, kuris buvo labai naudingas eksperimentiniu lygiu dėl savo sugebėjimo gyventi aplinkoje, kurioje yra aukšta temperatūra.

Na, atlikus daugybę tyrimų, buvo nustatyta, kad jis sintezuoja daugybę fermentų, kurie, kaip įdomu, kituose mikroorganizmuose, esant tokiai pačiai temperatūrai, denatūruojasi ir praranda savo funkcijas.

Labiausiai ištirti fermentai, sintetinami Thermus aquaticus;

• Aldolasse
• Taq I restrikcijos fermentas
• DNR ligazė
• Šarminė fosfatazė
• Izocitratinė dehidrogenazė
• Amilomaltazė

Filogenija ir taksonomija

Šis mikroorganizmas įvardijamas klasikiniu požiūriu:

• Karalystė: bakterijos
• Prieglobstis: Deinococcus- Thermus
• Klasė: Deinokokai
• Užsakymas: Thermales
• Šeima: Termaceae
• Gentis: „Thermus“
• Rūšis: Thermus aquaticus.

Morfologija

Bakterijos Thermus aquaticus priklauso lazdelės formos bakterijų (bacilai) grupei. Ląstelių dydis yra maždaug nuo 4 iki 10 mikronų. Po mikroskopu gali būti matomos labai didelės ląstelės, taip pat mažos ląstelės. Ant ląstelės paviršiaus nėra blakstienų ar žiogelių.

„Thermus aquaticus“ ląstelė turi membraną, kurią savo ruožtu sudaro trys sluoksniai: vidinis plazmos sluoksnis, išorinis grubiai atrodantis ir tarpinis sluoksnis.

Viena iš išskirtinių šio tipo bakterijų savybių yra tai, kad jos vidinėje membranoje yra strypų, panašių į strypus, vadinamų supuvusiomis kūnelėmis.

Taip pat šių bakterijų ląstelių sienelėse yra labai mažai peptidoglikano ir, skirtingai nuo gramteigiamų bakterijų, jose yra lipoproteinų.

Patekusios į natūralią šviesą, bakterijų ląstelės gali pagelsti, rausvos arba raudonos. Taip yra dėl pigmentų, esančių bakterijų ląstelėse.

Genetinė medžiaga yra sudaryta iš vienos apskritos chromosomos, kurioje yra DNR. Iš jo maždaug 65% sudaro guanino ir citozino nukleotidai, o timino ir adenino nukleotidai sudaro 35%.

Gyvenimo ciklas

Apskritai bakterijos, įskaitant T. aquaticus, dauginasi aseksualiai, dalijantis ląstelėmis. Atskiri DNR chromosomos pradeda replikuoti; ji kartojasi, kad galėtų paveldėti visą genetinę informaciją dukterinėms ląstelėms dėl fermento, vadinamo DNR polimeraze, buvimo. Per 20 minučių naujoji chromosoma yra baigta ir įsitvirtino ląstelėje.

Dalijimasis tęsiasi ir po 25 min. Abi chromosomos pradėjo dubliuotis. Ląstelės centre ir po 38 min atsiranda padalijimas. dukterinės ląstelės dalijasi sienomis ir dalijasi neseksualiai po 45-50 min. (Dreifus, 2012).

Ląstelių struktūra ir metabolizmas

Kadangi tai yra gramneigiama bakterija, ji turi išorinę membraną (lipoproteinų sluoksnį) ir periplasmą (vandeninę membraną), kur yra peptidoglikanas. Nei blakstienų, nei žiogelių nepastebėta.

Šių termofilinių organizmų lipidų sudėtis turi prisitaikyti prie aplinkos, kurioje jie vystosi, temperatūros svyravimų, kad būtų išlaikytas ląstelinių procesų funkcionalumas, neprarandant cheminio stabilumo, būtino norint išvengti ištirpimo aukštoje temperatūroje (Ray et al. 1971).

Kita vertus, T. aquaticus tapo tikru termostabilių fermentų šaltiniu. Taq DNR polimerazė yra fermentas, kuris katalizuoja substrato lizę sukurdamas dvigubą jungtį, todėl jis yra susijęs su lipazės tipo fermentais (fermentais, kurie katalizuoja jungčių išsiskyrimą).

Kadangi ji kilusi iš termofilinės bakterijos, ji atspari ilgoms inkubacijoms aukštoje temperatūroje (Lamble, 2009).

Reikėtų pažymėti, kad kiekvienas organizmas turi DNR polimerazę savo replikacijai, tačiau dėl savo cheminės sudėties jis neatlaiko aukštų temperatūrų. Štai kodėl taq DNR polimerazė yra pagrindinis fermentas, naudojamas amplifikuoti žmogaus genomo sekas, taip pat kitų rūšių genomus.

Programos

Stiprinkite fragmentus

Fermento šiluminis stabilumas leidžia jį naudoti atliekant metodus, skirtus amplifikuoti DNR fragmentus in vitro replikacijos būdu, pavyzdžiui, PGR (polimerazės grandininė reakcija) (Mas ir Colbs, 2001).

Tam reikalingi pradiniai ir galutiniai pradmenys (trumpa nukleotidų seka, suteikianti pradinį tašką DNR sintezei), DNR polimerazė, dezoksiribonukleotidų trifosfatas, buferinis tirpalas ir katijonai.

Reakcijos mėgintuvėlis su visais elementais dedamas į šilumnešį, esantį nuo 94 iki 98 laipsnių Celsijaus, kad DNR būtų padalijama į atskiras gijas.

Prasideda grunto veikimas ir vėl kaitinamas 75–80 laipsnių šilumos. Inicijuoja sintezę iš 5 ′ iki 3 ′ DNR galo.

Čia svarbu naudoti termiškai stabilų fermentą. Jei būtų naudojama kita polimerazė, ji būtų sunaikinta esant ekstremalioms temperatūroms, būtinoms procesui atlikti.

Kary Mullis ir kiti „Cetus Corporation“ tyrėjai nustatė, kad po kiekvieno DNR terminio denatūravimo ciklo nereikia pridėti fermento. Fermentas buvo klonuotas, modifikuotas ir pagamintas dideliais kiekiais komerciniam pardavimui.

Katalizuokite biochemines reakcijas

Gaminant T. aquaticus termoaktyvų serino peptidazės aqualysin1 glitimą hidrolizuojama duonos kepimo metu aukštesnėje kaip 80 ° C temperatūroje.

Tuo remiantis tiriamas šilumą stabiliai veikiančio glitimo indėlis į duonos trupinių tekstūrą (Verbauwhede and Colb, 2017).

Polichlorintų bifenilo junginių skilimas

1. Brock, TD, užšaldyti H. Thermus aquaticus gen. n. ir sp. n., nerūdijantis ekstremalus termofilas. 1969. J Bacteriol. 98 tomas (1). 289-297.
2. Dreifusas Cortesas, Džordžas. Mikrobų pasaulis. Ekonominės kultūros redakcinis fondas. Meksika. 2012 metai.
3. Ferreras P. Eloy R. Termostabilių biotechnologinių fermentų ekspresija ir tyrimas. Universidad Autónoma de Madrid. DOKTORINĖ DARBAI Madridas. 2011. Galima rasti: repositorio.uam.es.
4. Mas E, Poza J, Ciriza J, Zaragoza P, Osta R ir Rodellar C. Polimerazės grandininės reakcijos (PGR) pagrindas. „AquaTIC“ Nr. 15, 2001 m. Lapkričio mėn.
5. Ruiz-Aguilar, Graciela ML, Polichlorintų bifenilų (PCB) biologinis skaidymas mikroorganizmų pagalba. Acta Universitaria 2005, 15 (gegužė – rugpjūtis). Galima rasti redalyc.org.
6. „Sharp R“, „William R. Thermus“ rūšys. Biotechnologijos vadovai. „Springer Science Business Media“, LLC. devyniolika devyniasdešimt penki.