Charakteristiky, príklady, aplikácie

Organizmy acidofily Sú to typ mikroorganizmov (prokaryoty alebo eukaryoty) schopné reprodukovať a žiť v prostrediach, ktorých hodnoty pH sú menšie ako 3. V skutočnosti acidofilný termín pochádza z gréčtiny a znamená „milovník kyselín“.

Tieto prostredia môžu pochádzať zo sopečných aktivít s oslobodením od sírových plynov alebo zmesi kovových oxidov železných baní. Okrem toho môžu byť produktom aktivity alebo metabolizmu samotných organizmov, ktoré okyslili svoje vlastné prostriedky na prežitie.

Kyslé vody červenej rieky slúžia ako biotop pre širokú škálu kyslých mikroorganizmov, ktoré jej dodávajú svoju charakteristickú farbu. Autor: Antonio de Mijas, Španielsko [CC BY-SA 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/2.0)], z Wikimedia Commons.

Organizmy klasifikované v tejto kategórii tiež patria do veľkej skupiny extrémnečných organizmov, pretože rastú v prostrediach, ktorých pH je veľmi kyslé. Kde väčšina buniek nie je schopná prežiť.

Okrem toho je dôležité zdôrazniť, že táto skupina organizácií má veľký význam z ekologického a ekonomického hľadiska.

[TOC]

Všeobecné charakteristiky

Konkurencia, predácia, vzájomnosť a synergia

Väčšina kyslých organizmov rastie a žije v kyslíku. Existujú však kyslé testy, ktoré sa môžu vyvinúť tak v neprítomnosti aj v prítomnosti kyslíka.

Tieto organizmy navyše vytvárajú rôzne typy interakcií s inými organizmami, ako sú kompetencia, predácia, vzájomnosť a synergia. Príkladom sú zmiešané acidofilné plodiny, ktoré majú väčší rast a účinnosť pri oxidácii sulfidových minerálov ako jednotlivé plodiny.

Kyslosť, problém riešenia

Zdá sa, že acidofily zdieľajú výrazné štrukturálne a funkčné vlastnosti, ktoré im umožňujú neutralizovať kyslosť. Patria sem vysoko nepriepustné bunkové membrány, vysoká vnútorná regulačná kapacita a jedinečné dopravné systémy.

Pretože acidofily žijú v prostredí, v ktorom je koncentrácia protónov vysoká, vyvinuli systémy pumpy zodpovedné za vylúčenie protónov v zahraničí. Táto stratégia robí interiér baktérií pH veľmi blízko neutrálu.

Môže vám slúžiť: Selenito Both: Čo je, základ, príprava, používa
Acidofilné organizmy vyvinuli systém pumpy protónov, ktorý im umožňuje pumpovať protóny smerom von a udržiavať intracelulárne pH blízko neutrálneho. Autor: Philmacd [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)], z Wikimedia Commons.

Avšak v baniach s vysokým obsahom kyseliny sírovej sa našli mikroorganizmy bez bunkovej steny, čo naznačuje, že aj bez tejto ochrany podliehajú vysokým koncentráciám protónov.

Na druhej strane, v dôsledku extrémnych podmienok, na ktoré sa tento typ mikroorganizmov vystavuje, musia zabezpečiť, aby boli všetky ich proteíny funkčné a nedenaturalizujú sa.

Na tento účel sú syntetizované proteíny s vysokou molekulovou hmotnosťou, takže existuje väčší počet väzieb medzi aminokyselinami, ktoré ich tvoria. Týmto spôsobom sa stáva ťažším prerušením prepojení a pri proteínovej štruktúre sa udeľuje väčšia stabilita.

Vysoká nepriepustnosť membrány

Keď protóny vstúpia do cytoplazmy, kyslé organizmy musia implementovať metódy, ktoré im umožňujú zmierniť účinky zníženého vnútorného pH.

Aby sa udržali pH, majú acidofily vodotesnú bunkovú membránu, ktorá obmedzuje vstup protónov do cytoplazmy. Dôvodom je, že membrána archean acidofilov sa skladá z iných lipidov, ktoré sa nachádzajú v eukaryotických baktériách a bunkových membránach.

V oblúkoch majú fosfolipidy hydrofóbnu (izopenoidovú) oblasť a polárnu oblasť tvorenú kostrou glycerolom a fosfátovou skupinou. V každom prípade je únia spôsobená éterovým spojením, ktoré vytvára väčší odpor, najmä proti vysokým teplotám.

Okrem toho v niektorých prípadoch oblúky nemajú Bicapas, ale produkt spojenia dvoch hydrofóbnych reťazcov tvorí monovrstvu, kde im jediná molekula dvoch polárnych skupín dáva väčšiu odolnosť.

Môže vám slúžiť: imunoglobulín D

Na druhej strane, napriek tomu, že fosfolipidy robia.

Dôležitosť acidofilné organizmy ako evolučný model

Acidofilové organizmy majú potenciálny význam v evolúcii, pretože podmienky s nízkym pH a kovmi, v ktorých rastú, mohli byť podobné pod vodou sopečnými podmienkami existujúcimi v primitívnej Zemi.

Preto by organizmy kyslých látok mohli predstavovať prvotné relikty, z ktorých sa vyvíjal najkomplexnejší život.

Okrem toho, pretože metabolické procesy mohli vzniknúť na povrchu sulfidových minerálov, pravdepodobne by sa mohla vyskytnúť štruktúrovanie DNA týchto organizmov v kyseline kyseliny kyseliny.

Regulácia v acidofilných organizmoch

Regulácia pH je nevyhnutná pre všetky organizmy, z tohto dôvodu Acidophils musí mať intracelulárne pH blízko neutrálneho.

Acidofilné organizmy sú však schopné tolerovať gradienty pH niekoľkých rádov v porovnaní s organizmami, ktoré rastú iba pri pH blízko neutrality. Príkladom je Termoplazma acidophilum Kto je schopný žiť pri pH 1,4 a zároveň udržiavať svoje interné pH na 6.4.

Zaujímavé na acidofilných organizmoch je to, že využívajú výhody tohto gradientu pH na výrobu energie prostredníctvom motorickej sily protónov.

Príklady kyslých mikroorganizmov

Acidofilové organizmy sa väčšinou distribuujú v baktériách a oblúkoch a prispievajú k mnohým biogeochemickým cyklom, ktoré zahŕňajú železné a síry.

Medzi prvými máme Ferroplazma agentarmanus, čo je archea schopný rásť v prostrediach pH blízko nuly. Ďalšie prokaryoty sú Picrophilus osimae a Picrophilus torridus, Sú tiež termofilné a rastú v japonských sopečných kráteroch.

Môže vám slúžiť: pyruvát kináza: štruktúra, funkcia, regulácia, inhibícia

Máme tiež nejaké acidofilné eukaryoty, ako napríklad Caldariuym, ktorý je schopný žiť pri pH blízko k nule a udržiavať vnútornú časť bunky na takmer neutrálnej úrovni.

Acontium cylatium, Cefalosporium SP. a Trichosporón cerebriae, Existujú tri eukaryoty húb kráľovstva. Ostatné rovnako zaujímavé sú Picrophilus osimae a Picrophilus torridus.

Žiadosti

Vylúhovanie

Dôležitá úloha acidofilných mikroorganizmov zahŕňa jeho biotechnologické použitie, konkrétne pri extrakcii minerálnych kovov, ktoré výrazne znižujú znečisťujúce látky, ktoré sú generované tradičnými chemickými metódami (vylúhovanie).

Tento proces je užitočný najmä pri ťažbe medi, kde napríklad Thobacillus sulfolobus Môžu pôsobiť ako katalyzátor a urýchliť oxidačnú rýchlosť síranu meďnatého, ktorý sa tvorí počas oxidácie, čo pomáha kovovým solubilizáciou.

Potravinársky priemysel

Acidofilné organizmy majú enzýmy priemyselného záujmu, ktoré sú zdrojom stabilných enzýmov pre kyseliny s aplikáciami, ako sú mazivá.

Okrem toho sa v potravinárskom priemysle výroba amyláz a glucoamilasy používa na spracovanie škrobu, pekárstvo, spracovanie ovocných šťavy.

Okrem toho sa široko používajú pri výrobe proteáz a buniek, ktoré sa používajú ako zložky potravín pre zvieratá a pri vývoji farmaceutických výrobkov.

Odkazy

1. Baker-Austin C, Dopson M. Život v kyseline: Homeostáza pH v acidofiloch. Trendy mikrobiol. 2007; 15 (4): 165-71.
2. Edwards KJ, Bond PL, Gihring TM, Banfield JF. Extrémne kyslé archiálne oxidujúce železo Dôležité v kyslých odtokoch baní. Veda. 2000; 287: 1796-1799.
3. Horikoshi K. Alkaliphiles: SOM aplikácie ich výrobkov pre biotechnológiu. Recenzie mikrobiológie a molekulárnej biológie. 1999; 63: 735-750.
4. Kar NS, Dasgupta AK. Možná úloha povrchového náboja v membránovej organizácii v acidofile, Ind. Journal of Biochemistry and Biofyzics. Devätnásť deväťdesiat šiestich; 33: 398-402.
5. Macalady JL, Clading MM, Baumler D, Boekelheid N, Kaspar CW, Banfield JF. Membránové monovrstvy spojené s tetraétmi v Ferroplasma SPP: Kľúč k prežitiu v kyseline. Extrémofily. 2004; 8: 411-419
6. Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Procariotická rozmanitosť: Archea. In: Madigan MT, Martinko JM, Parker J. (Eds). Mikroorganizmy mikroorganizmov Brock. Desať vydanie. Edimatizovať. Pearson -Préice Hall, Madrid, s. 741-766.
7. Schleper C, Pühler G, Kühlmorgen B, Zillig W. Život pri extrémne nízkom pH. Povaha. Devätnásť deväťdesiatpäť; 375: 741-742.
8. Wiegel J, Keubrin UV. Alkalitermofily. Transakcie biochemickej spoločnosti. 2004; 32: 193-198.