Caracteristicile Thermus aquaticus, ciclul de viață, aplicații



Thermus aquaticus este o bacterie termofilă, descoperită de Thomas Brock în 1967, situată în Phylum Deinococcus-Thermus. Este un microorganism gram-negativ, heterotrofic și aerob care posedă stabilitate termică ca proprietate intrinsecă.

Se obține dintr-o varietate de surse termice între 50 ° C și 80 ° C și pH 6,0 până la 10,5 în Parcul Național Yellowstone și în America de Nord. De asemenea, a fost izolat din habitate termale artificiale.

Thermus aquaticus. Bacteriile depuse într-un filtru Millipore de 0,22 pm (scară = 1 pm).

Este o sursă de enzime rezistente la căldură, care supraviețuiește diferitelor cicluri de denaturare. În acest context, proteinele și enzimele prezintă un interes deosebit pentru industria biotehnologică.

Astfel enzimele care compun utilizate în ingineria genetică, în reacția în lanț a polimerazei (PCR) și ca instrument pentru scopuri științifice și medicina legală (Williams și Sharp, 1995).

index

  • 1 Filogenie și taxonomie
  • 2 Morfologia
  • 3 ciclu de viață
  • Structura celulelor și metabolismul
  • 5 Aplicații
    • 5.1 Amplificați fragmentele
    • 5.2 Catalizează reacțiile biochimice
    • 5.3 Biotehnologia alimentară
    • 5.4 Degradarea compușilor bifenili policlorurați
  • 6 Referințe

Filogenie și taxonomie

Acest microorganism este încadrat în abordarea clasică:

  • Regatul: Bacterii
  • Defilați: Deinococcus-Thermus
  • Clasa: Deinococi
  • Ordine: Termoele
  • Familia: Thermaceae
  • Gen: Thermus
  • Specii: Thermus aquaticus.

morfologie

Thermus aquaticus vine sub formă de filamente cu lungimea de la 5 microni până la 10 microni. Cel mai lung filament a fost găsit cu o dimensiune mai mare de 200 microni (Brock and Freeze, 1969).

Tendința este de a grupa, formând asociații sferice ale indivizilor.

Ciclul de viață

În general, bacteriile, inclusiv T. aquaticus, se reproduc asexual prin diviziunea celulară. Singurul cromozom ADN începe să se replice; se repetă pentru a putea moșteni toate informațiile genetice din celulele fiice, datorită prezenței enzimei numite ADN polimerază. La 20 de minute, noul cromozom este complet și fixat la un loc din celulă.

Diviziunea continuă și la 25 de minute cele două cromozomi au început să se dubleze. O diviziune apare în centrul celulei și la 38 de minute. celulele fiice prezintă diviziunea separată de un perete, terminând diviziunea asexuală la 45-50 de minute. (Dreifus, 2012).

Structura și metabolismul celulelor

Fiind o bacterie gram-negativă, are o membrană exterioară (strat lipoproteic) și periplasmei (membrana apoasă), unde se află peptidoglicanilor. Nu sunt observate cilii sau scurgeri.

Compoziția de lipide a acestor organisme termofile, trebuie adaptate la fluctuațiile de temperatură ale contextului în care se dezvoltă, pentru a menține funcționalitatea proceselor celulare, fără a pierde stabilitatea chimică necesară pentru a evita dizolvarea la temperaturi ridicate (Ray și colab . 1971).

Pe de altă parte, T. aquaticus a devenit o adevărată sursă de enzime termostabile. ADN polimeraza, Taq este o enzimă care catalizează liza unui substrat care generează o dublă legătură, deci se referă la astfel de enzime liaze (enzime care catalizează eliberarea de legături).

Având în vedere că provine dintr-o bacterie termofilă, ea rezistă incubărilor prelungite la temperaturi ridicate (Lamble, 2009).

Trebuie remarcat faptul că fiecare organism are ADN polimerază pentru replicarea sa, dar datorită compoziției sale chimice nu rezistă temperaturilor ridicate. De aceea, DNA polimeraza taq este principala enzimă folosită pentru a amplifica secvențele genomului uman, precum și genomul altor specii.

aplicații

Amplificați fragmentele

Stabilitatea termică a enzimei permite sa fie folosit in tehnici pentru amplificarea fragmentelor de ADN prin replicare in vitro, cum ar fi PCR (reacția în lanț a polimerazei) (Mas și colbs, 2001).

Pentru aceasta, este nevoie (secvență de nucleotide scurtă, care oferă un punct de plecare pentru sinteza ADN-ului) inițiale și finale ADN polimerază, dezoxiribonucleotid trifosfați, tampon și grunduire cationi.

Tubul de reacție cu toate elementele este plasat într-un ciclu termic între 94 și 98 grade Celsius, pentru a împărți ADN-ul în lanțuri simple.

Începeți performanța primerilor și reîncălziți apar din nou între 75-80 grade Celsius. Porniți sinteza de la capătul 5 'la 3' al ADN-ului.

Iată importanța utilizării enzimei termostabile. Dacă s-ar folosi o altă polimerază, aceasta ar fi distrusă în timpul temperaturilor extreme necesare desfășurării procesului.

Kary Mullis și alți cercetători de la Cetus Corporation au descoperit excluderea necesității adăugării enzimei după fiecare ciclu de denaturare termică a ADN-ului. Enzima a fost clonată, modificată și produsă în cantități mari pentru vânzare comercială.

Catalizează reacțiile biochimice

Studiile privind enzimele termostabile au dus la aplicarea unei game uriașe de procese industriale și au reprezentat un progres în domeniul biologiei moleculare.Din punct de vedere biotehnologic, enzimele sale pot cataliza reacțiile biochimice în condiții extreme de temperatură.

De exemplu, au fost elaborate cercetări pentru a dezvolta un proces de gestionare a deșeurilor de pene de pui fără utilizarea de microorganisme potențial infecțioase.

Am investigat biodegradarea penei de pui mediată de producerea proteazei keratinolitice, care implică utilizarea T. aquaticus termofilă non-patogenă (Bhagat, 2012).

Biotehnologia alimentelor

Hidroliza glutenului de către aqualysinul serin peptidazei termoactive din T. aquaticus începe peste 80 ° C în procesul de fabricare a pâinii.

Prin aceasta, se studiază contribuția relativă a glutenului termostabil la textura crustei de pâine (Verbauwhede și Colb, 2017).

Degradarea compușilor bifenil policlorurați

În ceea ce privește utilitatea în domeniul industrial, enzimele Thermus aquaticus ca bacterii termofile sunt aplicate în degradarea compușilor bifenilici policlorurați (PCB).

Acești compuși sunt utilizați ca agenți frigorifici în echipamentele electrice. Toxicitatea este foarte largă și degradarea acesteia este foarte lentă (Ruiz, 2005).

referințe

  1. Annelien E. Verbauwhede, Marlies. Lambrecht, Ellen Fierens, Senne Hermans, Oksana Shegay, Kristof Brijs, Jan A. Delcour. Inhibiția termo-reversibilă face ca aqualisin 1 de la Thermus aquaticus să fie un instrument puternic pentru a studia contribuția rețelei de gluten de grâu la textură de pâine proaspătă. Volumul alimentelor 264, 30 octombrie 2017, 118-125. Disponibil la: sciencedirect.com.
  2. Bhagat A, Smita Lele. Degradarea penei de pui cu Thermus aquaticus YT-1 și aplicarea proteazei keratinolitice produse. Jurnalul Științei și Tehnologiei Agricole, 2012Vol. 1 Num. 1. Adus de la: sciencejournals.stmjournals.in.
  3. Brock, TD., Freeze H. Thermus aquaticus gen. n. și sp. n., pentru a nu conserva termofile extreme. 1969. J Bacteriol. Vol. 98 (1). 289-297.
  4. Dreifus Cortes, George. Lumea microbilor. Fondul editorial al culturii economice. Mexic. 2012.
  5. Ferreras P. Eloy R. Expresia și studiul enzimelor termostabile de interes biotehnologic Universitatea Autonomă din Madrid. TEZĂ DE DOCTORAT Madrid. 2011. Disponibil la: repositorio.uam.es.
  6. Lamble Sarah. Ediția direcționată a ADN polimerazei de la Thermus aquaticus prin auto-replicare compartimentată. Universitatea din Bath. Teza de doctorat 2009. Disponibil la: purehost.bath.ac.uk.
  7. Mas E, J Poza, Ciriza J, Zaragoza P, R și Rodellar Osta C. Contextul reacției în lanț a polimerazei (PCR). AquaTIC nr. 15, noiembrie 2001.
  8. Ray P. H, White DC, Brock, TD. Efectul temperaturii asupra compoziției de acizi grași din Thermus aquaticus. Journal of Bacteriology1971; 106 (1): 25-30. Disponibil la: ncbi.nlm.nih.gov.
  9. Ruiz-Aguilar, Graciela M. L., Biodegradarea bifenili policlorurați (PCB) de Microorganismele ... Actul University [on-line] 2005, 15 (mai-august). Disponibil la redalyc.org.
  10. Sharp R, specia William R. Thermus. Manuale de biotehnologie. Springer Știință Business Media, LLC. 1995.