Psikofilik özellikler, çeşitleri ve örnekleri

psychrophiles bunlar genellikle -20 ° C ile 10 ° C arası düşük sıcaklıklarla ve sürekli olarak soğuk habitatları işgal ederek karakterize edilen ekstremofil organizmaların bir alt tipidir. Bu organizmalar genellikle bakteri veya arkadır, ancak likenler, algler, mantarlar, nematodlar ve hatta böcekler ve omurgalı hayvanlar gibi metazoanlar vardır..

Soğuk ortamlar Dünya'nın biyosferine hakimdir ve küresel biyojeokimyasal döngülerde potansiyel olarak kritik bir rol oynayan bol ve çeşitli mikroorganizmalar tarafından kolonize edilir.

Düşük sıcaklıkları desteklemenin yanı sıra, psişrofilik organizmaların ayrıca yüksek basınçlar, yüksek tuz konsantrasyonları ve yüksek ultraviyole ışınımı gibi diğer aşırı koşullara da adapte edilmesi gerekir..

indeks

• 1 Psikrofilik organizmaların özellikleri
  • 1.1 Habitatlar
  • 1.2 Uyarlamalar
• 2 Psişrofil çeşitleri ve örnekler
  • 2.1 Tek hücreli organizmalar
  • 2.2 Pluricellular organizmalar
  • 2.3 Büyüme sıcaklıkları ve psikofilik organizmalar
  • 2.4 Ace Gölü'ndeki Methanoccoides burtonii ve Methanogenium frigidum
  • 2.5 Sphingopyxis alaskensis ve haloarchaea
• 3 Biyoteknolojik uygulamalar
• 4 Kaynakça

Psikofilik organizmaların özellikleri

habitatları

Psikofilik organizmaların ana yaşam alanları:

-Deniz kutupsal ortamları.

-Banquisa veya deniz buzu.

-Karasal kutup ortamları.

-Yükseklik ve enlem gölleri.

-Yeraltı gölleri.

-Soğuk dağ bölgeleri.

-Buzul yüzeyleri.

-Kutup çölleri.

-Derin okyanus.

uyarlamalar

Psişrofiller çeşitli adaptasyonlarla donmaya karşı korunur. Bunlardan biri, lipid zarlarının yapılarına yüksek miktarda kısa ve doymamış yağ asidi içeriği ekleyerek elde ettikleri hücre zarlarının esnekliğidir..

Bu yağ asitlerinin eklenmesinin etkisi, erime noktasının azalması, aynı zamanda akışkanlığı ve direncinin artmasıdır..

Psişrofillerin bir diğer önemli adaptasyonu ise antifriz proteinlerinin sentezidir. Bu proteinler vücut suyunu sıvı halde tutar ve sıcaklıklar suyun donma noktasının altına düştüğünde DNA'yı korur. Aynı zamanda buz oluşumunu veya yeniden kristalleşmesini de önlerler.

Psişrofil çeşitleri ve örnekler

Tek hücreli organizmalar

Tek hücreli psikrofillerin çeşitliliği çok büyüktür, bunlar arasında bakteriyel soyların çoğunun üyelerinden bahsedebiliriz: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi, Cyanobacteria, Firmicutes, Gemmatimonadetes, OP10 ve Planctomycetes.

Ek olarak, Arktik, Antarktika ve alpin kriyoonitlerinde Proteobakteriler ve Verrucomicrobia tespit edilmiştir. Ayrıca Grönland, Kanada, Tibet ve Himalayalarda tespit edildiler..

Psişrofilik siyanobakteriler arasında bulduğumuz Leptolvngbva, Phormidium ve Nostoc. Diğer yaygın türler tek hücreli Aphanothece, Chroococcus ve Charnaesiphon, ve filamentli Oscillatoria, Microcoleus, Schizothrix, Anabaena, Calothrix, Crinalium ve Plectonerna.

Pluricellular organizmalar

Psikofilik böcekler arasında cins ismini verebiliriz. Diamesa -16 ° C sıcaklığa ulaşana kadar aktif kalan Himalayaların (Nepal).

Ayrıca sivrisinek (kanatsız), Belçika Antarktika, 2-6 mm uzunluğunda, Antarktika'ya özgüdür. Kıtadaki tek böcek ve aynı zamanda sadece karasal olan hayvandır..

Omurgalı hayvanlar da psişrofilik olabilir. Bazı örnekler, az sayıda kurbağa, kaplumbağa ve hücre dışı suyun donmasını (hücrelerin dışındaki su), kış aylarında hücrelerini korumak için hayatta kalma stratejisi olarak kullanan bir yılanı içerir..

Antarktika nematodu Panagrolaimus davidi hücre içi suyun donmasından sağ çıkabilir ve daha sonra geri büyüyebilir ve üreyebilir.

Ayrıca, Antarktika ve Güney Güney Amerika’nın soğuk sularında yaşayan Channichthyidae familyasının balıkları, hücrelerini tamamen donmaya karşı korumak için antifriz proteinleri kullanıyor.

Büyüme sıcaklıkları ve psikofilik organizmalar

Maksimum sıcaklık (T_maksimumBir organizmanın büyümesi bunun tolere edebileceği en yüksek miktardır. Optimum sıcaklık iken (T_seçmekBüyüme) organizmanın daha hızlı büyüdüğü.

Genellikle düşük sıcaklıktaki ortamlarda hayatta kalan ve gelişen bütün organizmaların psişrofilik olduğu düşünülmektedir. Ancak, bildiğimiz gibi, terim psikrofil sadece T grubu organizmalara uygulanmalıdır._maksimum 20 ° C (yani, daha yüksek sıcaklıklarda yaşayamazlar).

Mikroorganizmalar, 20 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda laboratuvar koşullarında yetişebilecek çok soğuk bölgelerden izole edilmiştir, bu düşük sıcaklıklara adapte edilmelerine rağmen psişrofilik olarak düşünülmemeleri gerektiğini gösterir. Bu mikroorganizmalara "mesotolerant" denir, yani ortalama sıcaklıklara tolerans gösterirler.

Metanococcoides burtonii ve Metanogenium frigidum Ace Gölü'nde

Metanococcoides burtonii sıcaklığı 1 ila 2 ° C arasında değişen Antarktika'daki Ace Gölü'nden izole edilen bir ekstremofil ve metanojenik yaydır. Ancak, laboratuvar çalışmalarında T_seçmek büyüme 23 ° C ve T_maksimum  28 ° C olduğundan, psişrofilik olarak düşünülmemelidir..

Metanogenium frigidum aynı zamanda, Ace gölünün kendisinden izole edilen ve laboratuvarda T değeri veren metanojenik ve halofilik bir archaeadır (ortadaki tuzu tolere eder)._seçmek  15 ° C ve bir T_maksimum 18 ° C, psicrófilo olarak sınıflandırmak mümkün.

Psişrofil düşünülebilir M. frigidum düşük sıcaklıklara daha iyi adapte edilmelidir M. burtonii. ancak, M. burtonii daha hızlı büyür M. frigidum Ace Gölü'ndeki 1 ila 2 ° C sıcaklıklarda.

Bu veriler, sıcaklığa ek olarak, bu mikroorganizmaların doğal ortamlarında populasyon büyümesini etkileyen başka çevresel faktörlerin (biyotik ve abiyotik) olduğunu göstermektedir..

Bir organizmanın belirli bir ortamda hayatta kalması, sadece birinin etkisine değil, çoklu çevresel faktörlerin kombinasyonuna bağlıdır. Öte yandan, her bir mikroorganizmanın performansını etkileyen sıcaklıktan farklı olarak özel gereksinimleri vardır..

Durumunda M. burtonii ve M. frigidum, her birinin farklı karbon ve enerji kaynakları kullandığı bilinmektedir: M. burtonii metillenmiş substratları kullanırken M. frigidum H kullanın₂: CO₂ senin büyümen için. Ace Gölü, büyümesini destekleyen metanla doludur M. burtonii.

Sfingopeksi alaskensis ve haloarka

Sfingopeksi alaskensis 4 - 10 ° C sıcaklıkların hakim olduğu kuzey yarımkürenin deniz sularından izole edilen bir bakteridir. Öte yandan, tuzla doygun sularda yaşayan archaea olan haloarchaeas -20 ° C de büyür..

Doğal ortamlarında yüksek popülasyona sahip olmasına rağmen, bu mikroorganizmaların hiçbiri laboratuvarda 4 ° C'den daha düşük bir sıcaklıkta yetiştirilememiştir..

sırayla, S. alaskensis bir T var_maksimum 45 ° C ve haloarka 30 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda büyüyebilir, bu nedenle psişrofilik kabul edilemez. Ancak, popülasyonları iyi adapte olmuş ve aşırı soğuk bölgelerde çok bol.

Yukarıdakilerden, bu organizmaların doğal ortamlarında hayatta kalmalarını etkileyen diğer sınırlayıcı çevresel faktörlerin olduğunu ve sıcaklığın en önemli faktör olmadığını varsayabiliriz..

Biyoteknolojik uygulamalar

Psikrofilik organizmaların enzimleri düşük ve orta sıcaklıklarda yüksek aktivite ile karakterize edilir. Ek olarak, bu enzimler zayıf termal kararlılığa sahiptir..

Bu özellikler için, psikrofilik organizmaların enzimleri, ilaç endüstrisinde, ilaç endüstrisinde, moleküler biyolojide, gıda endüstrisinin çeşitli işlemlerinde, diğerleri arasında uygulanmasında çok çekicidir..

referanslar

1. Cavicchioli, R. (2015). Bir psişrofil kavramı üzerine. ISME Journal, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. ve Deming, J. W. (2008). Eksopolimerlerin deniz buzuna mikrobiyal adaptasyondaki rolü. In: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. ve Gerday, C. reds) Psişrofiller: Biyoçeşitlilikten Biyoteknolojiye. Springer-Verlag, Berlin, Almanya, s. 247-264.
3. Kohshima, S. (1984). Himalaya buzulunda bulunan yeni bir soğuğa dayanıklı böcek. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Margesin, R. (editör). (2017). Psişrofiller: Biyoçeşitlilikten Biyoteknolojiye. İkinci baskı. Springer Verlag, Heidelberg, Almanya. s. 685.
5. Miteva, V. (2008). Kar ve buzdaki bakteriler. In: Margesin, R. ve Schirmer, F. (ed) Psişrofiller: Biyoçeşitlilikten Biyoteknolojiye. Springer Verlag, Heidelberg, Almanya, s. 31-50.
6. Price, P.B. (2000). Derin Antarktika buzundaki psişrofillerin yaşam alanı. Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi'nin Bildirileri 97, 1247-1251.