Il batteri termofili Sono quelli che hanno la capacità di svilupparsi in ambienti con temperature maggiori di 50 ° C. Gli habitat di questi microrganismi sono luoghi molto ostili, come prese d'aria idrotermali, aree vulcaniche, sorgenti termali e deserti, tra gli altri. A seconda dell'intervallo di temperatura che supportano, questi microrganismi sono classificati come termofili, termofili estremi e ipertermofili..
I termofili prosperano in un intervallo di temperatura compreso tra 50 e 68 ° C, con una temperatura di crescita ottimale superiore a 60 ° C. I termofili estremi crescono in un intervallo da 35 a 70 ° C, con una temperatura ottimale di 65 ° C, e gli ipertermofili vivono in un intervallo di temperatura da 60 a 115 ° C, con una crescita ottimale a ≥80 ° C..
Esempi di batteri termofili in generale includono quanto segue: Geobacillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus idrotermale, Y Thermus aquaticus, tra gli altri.
Questi microrganismi hanno caratteristiche strutturali speciali che forniscono loro la capacità di resistere alle alte temperature. In effetti, la loro morfologia è così diversa che non possono svilupparsi a temperature più basse..
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I batteri termofili hanno una serie di caratteristiche che li rendono adatti ad ambienti con temperature molto elevate..
Da un lato, la membrana cellulare di questi batteri ha un'elevata quantità di lipidi saturi a catena lunga. Questo permette loro di resistere alle alte temperature e mantenere un'adeguata permeabilità e flessibilità, riuscendo a scambiare sostanze con l'ambiente senza autodistruggersi..
D'altra parte, sebbene sia noto che le proteine generalmente si denaturano ad alte temperature, le proteine presenti nei batteri termofili possiedono legami covalenti che interagiscono idrofobicamente. Questa caratteristica fornisce stabilità a questo tipo di batteri..
Allo stesso modo, gli enzimi prodotti dai batteri termofili sono proteine termostabili, poiché possono esercitare le loro funzioni negli ambienti ostili in cui si sviluppano questi batteri, senza perdere la loro configurazione..
In relazione alla loro curva di crescita, i batteri termofili hanno un alto tasso di riproduzione, ma hanno un'emivita più breve rispetto ad altre classi di microrganismi.
Oggi, diversi tipi di industrie utilizzano enzimi di origine batterica per eseguire processi diversi. Alcuni di loro provengono da batteri termofili.
Tra gli enzimi più frequentemente isolati dai batteri termofili con possibili applicazioni industriali vi sono gli enzimi α-amilasi, xilanasi, DNA polimerasi, catalasi e serina proteasi, tutti termostabili..
Questi enzimi sono speciali perché sono in grado di agire ad alte temperature, dove altri enzimi simili prodotti da batteri mesofili verrebbero denaturati..
Sono quindi ideali per processi che richiedono temperature elevate o in processi in cui è essenziale ridurre al minimo la proliferazione di batteri mesofili..
Come esempio dell'uso di enzimi da batteri termofili nell'industria, possiamo citare l'uso della DNA polimerasi (taq polimerasi), nella tecnica della reazione a catena della polimerasi (PCR)..
Questa tecnica denatura il DNA ad alte temperature, senza il rischio di danneggiare l'enzima taq polimerasi. La prima taq polimerasi utilizzata è stata isolata dalla specie Thermus aquaticus.
D'altra parte, i batteri termofili possono essere utilizzati per ridurre al minimo i danni causati dall'inquinamento ambientale..
Ad esempio, la ricerca ha rivelato che alcuni batteri termofili possono eliminare composti tossici per l'ambiente. Questo è il caso del policlorobifenile (una sostanza inquinante presente nella plastica e nei refrigeranti, tra gli altri composti).
Ciò è possibile grazie al fatto che alcuni batteri termofili possono utilizzare elementi come il bifenile, il 4-clorobifenile e l'acido benzoico come fonte di carbonio. Pertanto, degradano i bifenili policlorurati, eliminandoli dall'ambiente..
D'altra parte, questi batteri sono eccellenti nel riciclare elementi come l'azoto e lo zolfo nel suolo. Per questo motivo, possono essere utilizzati per fertilizzare naturalmente il terreno senza la necessità di fertilizzanti artificiali (chimici).
Allo stesso modo, alcuni ricercatori propongono l'uso di batteri termofili per ottenere sostanze che generano energia alternativa come biogas, biodiesel e bioetanolo attraverso l'idrolisi dei rifiuti agroindustriali, favorendo i processi di biorisanamento..
L'habitat dei batteri termofili è costituito da luoghi terrestri o marini caratterizzati dalle loro alte temperature. Altri fattori che accompagnano la temperatura sono il pH del mezzo, la concentrazione di sali e i composti chimici (organici e inorganici) che possono essere presenti..
A seconda delle caratteristiche specifiche del mezzo, al suo interno si svilupperà un certo tipo di batteri termofili o un altro..
Tra gli habitat più comuni per questo tipo di batteri, si possono menzionare i seguenti: prese d'aria idrotermali, aree vulcaniche, sorgenti termali e deserti..
I batteri termofili richiedono generalmente terreni di coltura complessi per crescere. Tra i nutrienti che possono richiedere sono i seguenti: estratto di lievito, triptone, casaminoacidi, glutammato, prolina, serina, cellobiosio, trealosio, saccarosio, acetato e piruvato.
Un agar utilizzato per l'isolamento di alcuni batteri termofili è l'agar Luria-Ber-tani. Contiene idrolizzato di caseina, estratto di lievito, NaCl, agar e acqua distillata con pH regolato a 7,0 ± 0,2.
La maggior parte dei batteri termofili sono saprofiti e non causano malattie negli esseri umani. Tuttavia, nella produzione alimentare possono esserci fattori che favoriscono la proliferazione di microrganismi termofili, che possono essere dannosi..
Per fare un esempio, nella produzione di prodotti lattiero-caseari, la pastorizzazione viene utilizzata come metodo di decontaminazione degli alimenti. Questo metodo dovrebbe garantire la qualità sanitaria; tuttavia, non è infallibile poiché i batteri termofili sporulati possono sopravvivere a questo processo..
Questo perché, sebbene la cellula vegetativa della maggior parte dei batteri sporulati non sia resistente al calore, le spore lo sono..
Esistono batteri sporulati che rappresentano un vero pericolo per il consumo umano. Ad esempio, le spore delle seguenti specie: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.
I prodotti in scatola a bassa acidità vengono normalmente attaccati da batteri termofili anaerobici che formano spore come Geobacillus stearothermophilus. Questo batterio fermenta i carboidrati e produce uno sgradevole sapore aspro dovuto alla produzione di acidi grassi a catena corta..
Allo stesso modo, i cibi in scatola con elevata acidità possono essere contaminati Clostridium thermosaccharolyticum. Questo microrganismo è altamente saccarolitico e causa il rigonfiamento della bomboletta a causa dell'elevata produzione di gas.
Da parte sua, Desulfotomaculum nigrificans attacca anche i cibi in scatola. Sebbene la lattina non mostri alcun segno di manomissione, quando la lattina è aperta, si percepisce un forte odore acido e si osserva cibo annerito. Il colore nero è dovuto al fatto che i batteri producono acido solfidrico, che a sua volta reagisce con il ferro nel contenitore, formando un composto di questo colore..
Finalmente, Bacillus cereus e Clostridium perfringens produrre intossicazione alimentare e Clostridium botulinum secerne una potente neurotossina nel cibo che causa la morte se consumata.
Batteri marini, bacilli Gram negativi, eterotrofi, aerobi e ipertermofili.
Batteri anaerobici, Gram positivi, termofili estremi, sporulati.
Sono batteri aerobici ipertermofili, eterotrofi, con Gram variabile.
Bacillo Gram negativo, aerobico, estremo termofilo e alofilo. La sua produzione di enzimi termostabili è stata studiata, soprattutto per idrolizzare i polisaccaridi e per la sintesi del DNA, entrambi di interesse per l'industria..
Batteri anaerobici, termofili estremi, eterotrofi, zolfo riducenti, nitrati e arseniato.
Bastoncini o filamenti Gram negativi, termofili estremi, eterotrofi aerobici rigorosi.
Specie marine, ipertermofile, anaerobico, Gram negativo, chemolitoautotrofico (solfato riducente), non sporulato.
Batteri Gram negativi, ipertermofili, eterotrofi e aerobi. Sintetizza un enzima termostabile utilizzato nella tecnica PCR chiamato taq DNA polimerasi.
Termofilo estremo, chemolitoautotrofico microaerofilo, ossidante tiosolfato.
Bastoncini Gram positivi, sporulati, termofili estremi. Le sue spore vengono utilizzate nei laboratori di microbiologia come controllo biologico per valutare il corretto funzionamento dell'autoclave..
Le specie di questo genere si caratterizzano per essere Gram negative, ipertermofile, sebbene il loro range di crescita sia ampio, di vita marina, non formano spore, sono anaerobi obbligati o microaerofili..
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