Thermus aquaticus özellikleri, yaşam döngüsü, uygulamalar



Thermus aquaticus Phylum Deinococcus-Thermus'ta bulunan, 1967 yılında Thomas Brock tarafından keşfedilen bir termofilik bakteridir. Isı stabilitesinin kendine has bir özelliği olan gram negatif, heterotrofik ve aerobik bir mikroorganizmadır..

Yellowstone Ulusal Parkı'nda ve Kuzey Amerika'nın Kaliforniya eyaletinde, 50 ° C ila 80 ° C ve pH 6.0 ila 10.5 arasındaki çeşitli termal kaynaklardan elde edilir. Ayrıca yapay termal habitatlardan izole edilmiştir..

Farklı denatürasyon döngülerinde hayatta kalan ısıya dayanıklı enzimlerin kaynağıdır. Bu bağlamda, proteinler ve enzimler biyoteknoloji endüstrisi için özel ilgi alanıdır.

Bu, onu oluşturan enzimlerin genetik mühendisliğinde, polimeraz zincir reaksiyonunda (PCR) ve bilimsel ve adli araştırmalarda bir araç olarak kullanılmasıdır (Williams ve Sharp, 1995)..

indeks

  • 1 Genel özellikler
  • 2 Filogeni ve taksonomisi
  • 3 Morfoloji
  • 4 Yaşam döngüsü
  • 5 Hücre yapısı ve metabolizması
  • 6 Uygulamalar
    • 6.1 Yükseltme parçaları
    • 6.2 Kataliz biyokimyasal reaksiyonlar
    • 6.3 Gıda biyoteknolojisi
    • 6.4 Poliklorlanmış bifenil bileşiklerinin bozunması
  • 7 Kaynakça

Genel özellikler

Gram negatif

Thermus aquaticus Gram boyama işlemine tabi tutulduğunda fuşya renklenir. Bunun nedeni, peptidoglikanın çeperi, son derece ince olmasıdır, böylece boya partikülleri, içinde sıkışmaz..

doğal ortam

Bu bakteri son derece yüksek sıcaklıklara dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, doğal ortamının sıcaklıkların 50 ° C'yi aştığı gezegendeki yerler olduğunu gösterir..

Bu anlamda, bu bakteri, Yellowstone Milli Parkı'nın en yaygın olanları olan gayzerlerden izole edilmiştir; dünyanın dört bir yanındaki sıcak su kaynaklarının yanı sıra suni sıcak su ortamları.

Bu aerobik

Bu demektir ki Thermus aquaticus Metabolik işlemlerini gerçekleştirmek için oksijen kullanılabilirliği sağlayan ortamlarda bulunması gereken bir bakteridir..

Termofilik

Bu, en temsili özelliklerden biridir. Thermus aquaticus. Bu bakteri, sıcaklıkların aşırı yüksek olduğu bölgelerden izole edilmiştir..

Thermus aquaticus Çok özel ve dirençli bir bakteridir, çünkü desteklediği kadar yüksek sıcaklıklarda, çoğu canlıdaki proteinler denatüre olur ve fonksiyonlarını geri dönüşsüz bir şekilde yerine getirir.

Bu bakteri, optimum büyüme sıcaklığı 70 ° C olan, 40 ° C ila 79 ° C arasında değişen bir büyüme sıcaklığına sahiptir..

O heterotrofik

Herhangi bir heterotrofik organizma gibi, bu bakteri de ortamda bulunması için organik bileşikler gerektirir. Temel organik madde kaynakları çevrede bulunan bakteri ve yosunların yanı sıra etrafındaki topraklardır..

Hafif alkali ortamlarda gelişir

Hangi optimum pH Thermus aquaticus işlevlerini yitiren proteinler olmadan gelişebilir, 7.5 ile 8 arasındadır. pH ölçeğinde 7'nin nötr olduğunu hatırlamakta fayda vardır. Bunun üstünde alkali ve asidin altında.

Çok fazla enzim üretir

Thermus aquaticus Yüksek sıcaklıktaki ortamlarda yaşama kabiliyeti nedeniyle deneysel olarak çok faydalı bir mikroorganizmadır..

Pek çok araştırmada, merakla, diğer mikroorganizmalarda, aynı sıcaklıklarda, denatüre ve fonksiyonlarını yitiren sayısız enzimi sentezlediği tespit edilmiştir..

Sentezleyen enzimler Thermus aquaticus en çok çalışılan şey;

  • aldolaz
  • Taq I kısıtlama enzimi
  • DNA Ligaz
  • Alkalen fosfataz
  • İzositrat dehidrojenaz
  • amylomaltase

Filogeni ve taksonomisi

Bu mikroorganizma klasik yaklaşım çerçevesinde çerçevelenmiştir:

  • Krallık: Bakteriler
  • Phylum: Deinococcus - Thermus
  • Sınıf: Deinococci
  • Sipariş: Termaller
  • Aile: Thermaceae
  • Tür: Thermus
  • Tür: Thermus aquaticus.

morfoloji

Bakteri Thermus aquaticus çubuk şeklindeki bakteri grubuna aittir (basili). Hücreler yaklaşık 4 ila 10 mikron arasındadır. Mikroskopta küçük hücrelerin yanı sıra çok büyük hücreleri de görebilirsiniz. Hücre yüzeyinde kirpik veya flagella yok.

Hücre Thermus aquaticus Sırasıyla üç katmandan oluşan bir zarı vardır: bir iç plazma, kaba bir görünüme sahip bir dış ve bir ara ürün..

Bu tip bakterilerin ayırt edici özelliklerinden biri, iç zarında, yankılanan cisimler olarak bilinen çubuklara benzeyen yapılar olmasıdır..

Aynı şekilde, bu bakteriler hücre duvarlarında çok az peptidoglikan içerir ve gram-pozitif bakterilerin aksine, lipoproteinler içerirler..

Doğal ışığa maruz kaldığında, bakteri hücreleri sarı, pembe veya kırmızı bir renk alabilir. Bu bakteri hücrelerinde bulunan pigmentler nedeniyle.

Genetik materyal, DNA'nın bulunduğu tek bir dairesel kromozomdan oluşur. Bunlardan yaklaşık% 65'i, Guanin ve Sitosinin nükleotitlerinden oluşur; Thymine ve Adenine'nin nükleotitleri% 35’i temsil eder..

Yaşam döngüsü

Genel olarak, T. aquaticus dahil bakteriler, hücre bölünmesi ile eşeysiz olarak ürerler. Tek DNA kromozomu çoğalmaya başlar; DNA polimeraz adlı enzimin varlığından dolayı, tüm genetik bilgiyi yeni hücrelerden miras alabilmesi için çoğalır. 20 dakika sonra yeni kromozom tamamlandı ve hücredeki bir bölgede sabitlendi.

Bölünme devam eder ve 25 dakikada iki kromozom ikiye katlanır. Hücrenin merkezinde ve 38 dakikada bir bölünme görülür. Kızı hücreleri, bölmeyle bir duvarla ayrılarak aseksüel bölünmeyi 45-50 dakikada sonlandırır. (Dreifus, 2012).

Hücre yapısı ve metabolizması

Gram-negatif bir bakteri olduğundan, peptidoglikanın bulunduğu bir dış zara (lipoprotein tabakası) ve periplazmaya (sulu zara) sahiptir. Kirpikler, flagellalar gözlenmez.

Bu termofilik organizmaların lipidlerinin bileşimi, yüksek sıcaklıklarda çözünmeyi önlemek için gerekli kimyasal stabiliteyi kaybetmeden hücresel işlemlerin işlevselliğini korumak için geliştirdikleri bağlamdaki sıcaklık dalgalanmalarına uyum sağlamalıdır (Ray et al. . 1971).

Öte yandan, T. aquaticus gerçek bir termostabil enzim kaynağı haline gelmiştir. Taq DNA polimeraz, bir çift bağ üreten bir substratın lizisini katalize eden bir enzimdir, bu yüzden liyaz tipindeki enzimlerle (bağların salınımını katalize eden enzimler) ilişkilidir..

Termofilik bir bakteriden geldiğini göz önüne alarak, yüksek sıcaklıklarda uzun süreli inkübasyona dayanır (Lamble, 2009).

Her organizmanın replikasyon için DNA polimeraz olduğu, ancak kimyasal bileşimi nedeniyle yüksek sıcaklıklara dayanmadığı belirtilmelidir. Taq DNA polimerazının, insan genomunun dizilerini ve diğer türlerin genomlarını büyütmek için kullanılan ana enzim olmasının nedeni budur..

uygulamaları

Çoğaltma parçaları

Enzimin termal kararlılığı, DNA fragmanlarını PCR (polimeraz zincir reaksiyonu) gibi in vitro replikasyon yoluyla büyütme tekniklerinde kullanılmasını sağlar (Mas ve Colbs, 2001)..

Bunun için ilk ve son primerler (DNA sentezi için bir başlangıç ​​noktası sağlayan kısa nükleotit sekansı), DNA polimeraz, deoksiribonükleotitler trifosfat, tampon ve katyonlar gereklidir.

Bütün elementlerin bulunduğu reaksiyon tüpü, DNA'yı basit zincirlere bölmek için 94 ila 98 santigrat derece arasındaki bir termal döngüleyiciye yerleştirilir..

Primerlerin performansını başlatın ve yeniden ısıtma işlemi 75-80 santigrat derece arasında tekrar gerçekleşir. DNA'nın 5 'ucundan 3' sentezine başlayın.

İşte termostabil enzimi kullanmanın önemi. Başka bir polimeraz kullanılmışsa, işlemi gerçekleştirmek için gereken aşırı sıcaklıklar sırasında tahrip olacaktır..

Kary Mullis ve Cetus Corporation'daki diğer araştırmacılar, DNA'nın her termal denatürasyon döngüsünden sonra enzim ekleme ihtiyacının dışlandığını keşfetti. Enzim klonlanmış, değiştirilmiş ve ticari satış için büyük miktarlarda üretilmiştir..

Kataliz biyokimyasal reaksiyonlar

Termostabil enzimlerin çalışmaları, çok çeşitli endüstriyel işlemlerin uygulanmasına neden olmuş ve moleküler biyolojide bir buluş olmuştur. Biyoteknolojik bakış açısından, enzimleri aşırı sıcaklık koşulları altında biyokimyasal reaksiyonları katalize edebilir.

Örneğin, potansiyel olarak bulaşıcı mikroorganizmaların kullanımı olmadan tavuk tüyü atığını yönetmek için bir işlem geliştirmek için araştırmalar geliştirilmiştir..

Termofilik patojenik olmayan T. aquaticus'un kullanımı anlamına gelen keratinolitik proteaz üretiminin aracılık ettiği tavuk kalemin biyobozunmasını araştırdık (Bhagat, 2012)..

Gıda biyoteknolojisi

Glutenin, T. aquaticus'un termoaktif serin peptidaz aqualysin1 ile hidrolizi, ekmek yapımında 80 ° C'nin üzerinde başlar..

Bununla termostabil glütenin ekmek kırıntısı yapısına göreceli katkısı incelenmiştir (Verbauwhede ve Colb, 2017).

Poliklorlanmış bifenil bileşiklerinin bozunması

Endüstriyel alandaki faydaya gelince, Thermus aquaticus'un termofilik bakteri olarak enzimleri, poliklorlanmış bifeniller bileşiklerinin (PCB'ler) bozunmasında uygulanır..

Bu bileşikler elektrikli ekipmanlarda soğutucu olarak kullanılır. Toksisite çok geniştir ve yıkımı çok yavaştır (Ruíz, 2005).

referanslar

  1. Brock, TD, Freeze H. Thermus aquaticus gen. n. ve sp. n., durmadan aşırı termofil için. 1969. J Bakteriyol. Cilt 98 (1). 289-297.
  2. Dreifus Cortes, George. Mikropların dünyası. Editoryal Ekonomik kültür arka plan. Meksika. 2012.
  3. Ferreras P. Eloy R. Biyoteknolojik ilgi termostabil enzimlerin ekspresyonu ve incelenmesi, Madrid Otonom Üniversitesi. DOKTORA TEZİ Madrid. 2011. Mevcut adres: repositorio.uam.es.
  4. Mas E, Poza J, Ciriza J, Zaragoza P, Osta R ve Rodellar C. Polimeraz Zincir Reaksiyonunun Temelleri (PCR). AquaTIC No. 15, Kasım 2001.
  5. Ruiz-Aguilar, Graciela M. L., Poliklorlanmış Bifenillerin (PCB) Mikroorganizmalar tarafından Biyodegradasyonu ... Üniversite Yasası [çevrimiçi] 2005, 15 (Mayıs-Ağustos). Redalyc.org adresinde mevcuttur..
  6. Keskin R, William R. Thermus türü. Biyoteknoloji El Kitapları. Springer Bilim İş Ortamı, LLC. 1995.