Das thermophile Bakterien Sie können sich in Umgebungen mit Temperaturen über 50 ° C entwickeln. Die Lebensräume dieser Mikroorganismen sind sehr feindliche Orte wie hydrothermale Quellen, vulkanische Gebiete, heiße Quellen und Wüsten. Abhängig von dem Temperaturbereich, den sie unterstützen, werden diese Mikroorganismen als Thermophile, extreme Thermophile und Hyperthermophile klassifiziert..
Thermophile gedeihen in einem Temperaturbereich zwischen 50 und 68 ° C, wobei ihre optimale Wachstumstemperatur mehr als 60 ° C beträgt. Extreme Thermophile wachsen in einem Bereich von 35 bis 70 ° C mit einer optimalen Temperatur von 65 ° C, und Hyperthermophile leben in einem Temperaturbereich von 60 bis 115 ° C mit einem optimalen Wachstum bei ≥ 80 ° C..
Beispiele für thermophile Bakterien im Allgemeinen umfassen die folgenden: Geobacillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus Hydrothermalis, Y. Thermus aquaticus, unter anderen.
Diese Mikroorganismen weisen spezielle strukturelle Eigenschaften auf, die es ihnen ermöglichen, hohen Temperaturen standzuhalten. Tatsächlich ist ihre Morphologie so unterschiedlich, dass sie sich bei niedrigeren Temperaturen nicht entwickeln können..
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Thermophile Bakterien haben eine Reihe von Eigenschaften, die sie an Umgebungen mit sehr hohen Temperaturen anpassen..
Einerseits weist die Zellmembran dieser Bakterien einen hohen Anteil an langkettigen gesättigten Lipiden auf. Dies ermöglicht es ihnen, hohen Temperaturen standzuhalten und eine ausreichende Durchlässigkeit und Flexibilität aufrechtzuerhalten, wodurch es gelingt, Substanzen mit der Umwelt auszutauschen, ohne sich selbst zu zerstören..
Obwohl bekannt ist, dass Proteine im Allgemeinen bei hohen Temperaturen denaturieren, besitzen die in thermophilen Bakterien vorhandenen Proteine kovalente Bindungen, die hydrophob interagieren. Diese Eigenschaft verleiht dieser Art von Bakterien Stabilität..
Ebenso sind die von thermophilen Bakterien produzierten Enzyme thermostabile Proteine, da sie ihre Funktionen in den feindlichen Umgebungen ausüben können, in denen sich diese Bakterien entwickeln, ohne ihre Konfiguration zu verlieren..
Thermophile Bakterien haben im Verhältnis zu ihrer Wachstumskurve eine hohe Reproduktionsrate, aber eine kürzere Halbwertszeit als andere Klassen von Mikroorganismen.
Heutzutage verwenden verschiedene Industrien Enzyme bakteriellen Ursprungs, um verschiedene Prozesse durchzuführen. Einige von ihnen stammen von thermophilen Bakterien.
Zu den Enzymen, die am häufigsten aus thermophilen Bakterien mit möglichen industriellen Anwendungen isoliert werden, gehören die Enzyme α-Amylasen, Xylanasen, DNA-Polymerase, Katalasen und Serinproteasen, die alle thermostabil sind..
Diese Enzyme sind besonders, weil sie bei hohen Temperaturen wirken können, bei denen andere ähnliche Enzyme, die von mesophilen Bakterien hergestellt werden, denaturiert würden..
Daher sind sie ideal für Prozesse, die hohe Temperaturen erfordern, oder für Prozesse, bei denen es wichtig ist, die Proliferation mesophiler Bakterien zu minimieren..
Als Beispiel für die Verwendung von Enzymen aus thermophilen Bakterien in der Industrie können wir die Verwendung von DNA-Polymerase (Taq-Polymerase) in der Polymerase-Kettenreaktions- (PCR-) Technik erwähnen..
Diese Technik denaturiert DNA bei hohen Temperaturen, ohne das Risiko einer Beschädigung des Taq-Polymerase-Enzyms. Die erste verwendete Taq-Polymerase wurde aus der Spezies isoliert Thermus aquaticus.
Andererseits können thermophile Bakterien verwendet werden, um die durch Umweltverschmutzung verursachten Schäden zu minimieren..
Untersuchungen haben beispielsweise ergeben, dass einige thermophile Bakterien umweltschädliche Verbindungen eliminieren können. Dies ist der Fall bei Polychlorbiphenyl (einem Schadstoff, der unter anderem in Kunststoffen und Kältemitteln enthalten ist)..
Dies ist möglich, weil bestimmte thermophile Bakterien Elemente wie Biphenyl, 4-Chlorbiphenyl und Benzoesäure als Kohlenstoffquelle verwenden können. Daher bauen sie polychlorierte Biphenyle ab und eliminieren sie aus der Umwelt..
Andererseits können diese Bakterien Elemente wie Stickstoff und Schwefel im Boden hervorragend recyceln. Aus diesem Grund können sie verwendet werden, um das Land auf natürliche Weise zu düngen, ohne dass künstliche (chemische) Düngemittel benötigt werden.
Ebenso schlagen einige Forscher die Verwendung von thermophilen Bakterien vor, um Substanzen zu erhalten, die alternative Energie wie Biogas, Biodiesel und Bioethanol durch Hydrolyse von agroindustriellen Abfällen erzeugen, wodurch Bioremediationsprozesse begünstigt werden..
Der Lebensraum thermophiler Bakterien besteht aus terrestrischen oder marinen Orten, die durch ihre hohen Temperaturen gekennzeichnet sind. Andere Faktoren, die die Temperatur begleiten, sind der pH-Wert des Mediums, die Konzentration der Salze und die möglicherweise vorhandenen chemischen Verbindungen (organisch und anorganisch)..
Abhängig von den spezifischen Eigenschaften des Mediums entwickelt sich darin eine bestimmte Art von thermophilen Bakterien oder eine andere..
Unter den häufigsten Lebensräumen für diese Art von Bakterien können die folgenden erwähnt werden: hydrothermale Quellen, vulkanische Gebiete, heiße Quellen und Wüsten..
Thermophile Bakterien benötigen im Allgemeinen komplexe Kulturmedien, um zu wachsen. Unter den Nährstoffen, die sie möglicherweise benötigen, sind die folgenden: Hefeextrakt, Trypton, Casaminosäuren, Glutamat, Prolin, Serin, Cellobiose, Trehalose, Saccharose, Acetat und Pyruvat.
Ein Agar, der zur Isolierung einiger thermophiler Bakterien verwendet wird, ist Luria-Ber-tani-Agar. Enthält Kaseinhydrolysat, Hefeextrakt, NaCl, Agar und destilliertes Wasser mit einem auf 7,0 ± 0,2 eingestellten pH-Wert.
Die meisten thermophilen Bakterien sind saprophytisch und verursachen beim Menschen keine Krankheiten. Bei der Lebensmittelherstellung kann es jedoch Faktoren geben, die die Vermehrung von thermophilen Mikroorganismen begünstigen, die schädlich sein können..
Beispielsweise wird bei der Herstellung von Milchprodukten die Pasteurisierung als Methode zur Dekontamination von Lebensmitteln verwendet. Diese Methode soll die Hygienequalität gewährleisten; Es ist jedoch nicht kinderleicht, da sporulierte thermophile Bakterien diesen Prozess überleben können..
Dies liegt daran, dass die vegetativen Zellen der meisten sporulierten Bakterien zwar nicht hitzebeständig sind, die Sporen jedoch..
Es gibt sporulierte Bakterien, die eine echte Gefahr für den menschlichen Verzehr darstellen. Zum Beispiel die Sporen der folgenden Arten: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.
Konserven mit niedrigem Säuregehalt werden normalerweise von sporenbildenden anaeroben thermophilen Bakterien wie z Geobacillus stearothermophilus. Dieses Bakterium fermentiert Kohlenhydrate und erzeugt aufgrund der Produktion kurzkettiger Fettsäuren einen unangenehmen sauren Geschmack..
Ebenso können Konserven mit hohem Säuregehalt kontaminiert werden Clostridium thermosaccharolyticum. Dieser Mikroorganismus ist stark saccharolytisch und verursacht aufgrund der hohen Gasproduktion ein Ausbeulen der Dose.
Für seinen Teil, Desulfotomaculum nigrificans es greift auch Konserven an. Obwohl die Dose keine Anzeichen von Manipulationen aufweist, kann beim Öffnen der Dose ein starker Säuregeruch wahrgenommen und geschwärzte Lebensmittel beobachtet werden. Die schwarze Farbe ist darauf zurückzuführen, dass die Bakterien Schwefelwasserstoff produzieren, der wiederum mit dem Eisen im Behälter reagiert und eine Verbindung dieser Farbe bildet..
Schließlich, Bacillus cereus und Clostridium perfringens Lebensmittelvergiftungen produzieren und Clostridium botulinum sondert ein starkes Neurotoxin in Lebensmitteln ab, das beim Verzehr zum Tod führt.
Meeresbakterien, gramnegativer, heterotropher, aerober und hyperthermophiler Bazillus.
Anaerobe Bakterien, grampositiv, extrem thermophil, sporuliert.
Sie sind aerobe hyperthermophile Bakterien, heterotrophe, mit variablem Gramm.
Gramnegativer, aerober, extrem thermophiler und halophiler Bazillus. Die Herstellung von thermostabilen Enzymen wurde untersucht, insbesondere zur Hydrolyse von Polysacchariden und zur DNA-Synthese, die beide für die Industrie von Interesse sind..
Anaerobe Bakterien, extrem thermophil, heterotrop, reduzierend Schwefel, Nitrat und Arsenat.
Gramnegative Stäbchen oder Filamente, extrem thermophil, streng aerob heterotrop.
Meeresspezies, hyperthermophil, anaerob, gramnegativ, chemolytoautotrop (sulfatreduzierend), nicht sporuliert.
Gramnegative, hyperthermophile, heterotrophe und aerobe Bakterien. Synthetisiert ein thermostabiles Enzym, das in der PCR-Technik verwendet wird und als Taq-DNA-Polymerase bezeichnet wird.
Extrem thermophiles, mikroaerophiles chemolytoautotropes Thiosulfatoxidationsmittel.
Grampositive Stäbchen, sporuliert, extrem thermophil. Seine Sporen werden in mikrobiologischen Labors als biologische Kontrolle verwendet, um die ordnungsgemäße Funktion des Autoklaven zu bewerten..
Die Arten dieser Gattung zeichnen sich dadurch aus, dass sie gramnegativ und hyperthermophil sind, obwohl ihr Wachstumsbereich für Meereslebewesen breit ist. Sie bilden keine Sporen, sie sind obligate Anaerobier oder Mikroaerophile..
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