Thermus aquaticus è un batterio termofilo, scoperto da Thomas Brock nel 1967, situato nel Phylum Deinococcus-Thermus. È un microrganismo gram-negativo, eterotrofico e aerobico, che ha stabilità termica come proprietà intrinseca.
È ottenuto da una varietà di sorgenti termali comprese tra 50 ° C e 80 ° C e pH da 6,0 a 10,5, nel Parco Nazionale di Yellowstone e in California nel Nord America. Inoltre è stato isolato da habitat termali artificiali.
È una fonte di enzimi resistenti al calore, che sopravvivono ai diversi cicli di denaturazione. In questo contesto, proteine ed enzimi sono di particolare interesse per l'industria biotecnologica..
È così che gli enzimi che lo compongono vengono utilizzati nell'ingegneria genetica, nella reazione a catena della polimerasi (PCR) e come strumento di indagine scientifica e forense (Williams e Sharp, 1995).
Indice articolo
Il Thermus aquaticus Se sottoposto al processo di colorazione Gram, acquista una colorazione fucsia. Questo perché la parete del peptidoglicano è estremamente sottile, quindi le particelle di colorante non sono intrappolate in essa..
Questo batterio è progettato per resistere a temperature estremamente elevate. Ciò implica che il loro habitat naturale sono luoghi del pianeta dove le temperature superano i 50 ° C.
In questo senso, questo batterio è stato isolato dai geyser, i più comuni dei quali sono quelli del Parco Nazionale di Yellowstone; dalle sorgenti termali di tutto il mondo, nonché dagli ambienti di acqua calda artificiale.
Ciò significa che il file Thermus aquaticus è un batterio, deve trovarsi in ambienti che gli forniscano disponibilità di ossigeno per poter svolgere i suoi processi metabolici.
Questa è una delle caratteristiche più rappresentative di Thermus aquaticus. Questo batterio è stato isolato da luoghi dove le temperature sono estremamente elevate..
Il Thermus aquaticus È un batterio molto speciale e resistente, poiché a temperature elevate come quelle che supporta, le proteine nella maggior parte degli esseri viventi si denaturano e cessano irreversibilmente di svolgere le loro funzioni.
Questo batterio ha una temperatura di crescita che varia da 40 ° C a 79 ° C, con una temperatura di crescita ottimale di 70 ° C..
Come ogni organismo eterotrofico, questo batterio necessita di composti organici presenti nell'ambiente per svilupparsi. Le principali fonti di materia organica sono i batteri e le alghe presenti nell'ambiente circostante, così come il suolo circostante..
Il pH ottimale a cui Thermus aquaticus può svilupparsi senza che le proteine che lo compongono perdano la loro funzione, è compreso tra 7,5 e 8. Vale la pena ricordare che sulla scala del pH 7 è neutro. Sopra questo è alcalino e sotto di esso acido.
Thermus aquaticus È un microrganismo che è stato molto utile a livello sperimentale grazie alla sua capacità di vivere in ambienti con temperature elevate..
Ebbene, attraverso numerose indagini è stato accertato che sintetizza numerosi enzimi che, curiosamente, in altri microrganismi, alle stesse temperature, si denaturano e perdono la loro funzione.
Gli enzimi sintetizzati da Thermus aquaticus che sono stati studiati di più sono;
Questo microrganismo è inquadrato secondo l'approccio classico:
I batteri Thermus aquaticus appartiene al gruppo dei batteri a forma di bastoncello (bacilli). Le cellule hanno una dimensione di circa 4-10 micron. Le cellule molto grandi possono essere viste al microscopio, così come le cellule piccole. Non hanno ciglia o flagelli sulla superficie cellulare.
Cellula Thermus aquaticus Ha una membrana che a sua volta è composta da tre strati: uno strato di plasma interno, uno esterno dall'aspetto ruvido e uno intermedio.
Una delle caratteristiche distintive di questo tipo di batteri è che ci sono strutture che sembrano bastoncelli nella sua membrana interna, che sono conosciute come corpi rotondi..
Allo stesso modo, questi batteri contengono pochissimo peptidoglicano nella loro parete cellulare e, a differenza dei batteri gram-positivi, contiene lipoproteine..
Se esposte alla luce naturale, le cellule batteriche possono diventare gialle, rosa o rosse. Ciò è dovuto ai pigmenti contenuti nelle cellule batteriche..
Il materiale genetico è costituito da un unico cromosoma circolare in cui è contenuto il DNA. Di questo, circa il 65% è costituito da nucleotidi di guanina e citosina, mentre i nucleotidi di timina e adenina rappresentano il 35%..
In generale, i batteri, compreso il T. aquaticus, si riproducono asessualmente per divisione cellulare. Il singolo cromosoma del DNA inizia a replicarsi; si replica per poter ereditare tutte le informazioni genetiche alle cellule figlie, grazie alla presenza dell'enzima chiamato DNA polimerasi. A 20 minuti il nuovo cromosoma è completo e si è fissato nella cellula.
La divisione continua e dopo 25 min, i due cromosomi hanno iniziato a duplicarsi. Appare una divisione al centro della cellula ea 38 min. le cellule figlie presentano la divisione separata da un muro, terminando la divisione asessuata dopo 45-50 min. (Dreifus, 2012).
Essendo un batterio gram-negativo, ha una membrana esterna (strato lipoproteico) e un periplasma (membrana acquosa), dove si trova il peptidoglicano. Non si osservano ciglia o flagelli.
La composizione dei lipidi di questi organismi termofili deve adattarsi alle fluttuazioni della temperatura del contesto in cui si sviluppano, per mantenere la funzionalità dei processi cellulari, senza perdere la stabilità chimica necessaria per evitare la dissoluzione ad alte temperature (Ray et al.1971).
D'altra parte, il T. aquaticus è diventato una vera fonte di enzimi termostabili. La Taq DNA polimerasi è un enzima che catalizza la lisi di un substrato generando un doppio legame, motivo per cui è correlato agli enzimi di tipo liasi (enzimi che catalizzano il rilascio dei legami).
Poiché proviene da un batterio termofilo, resiste a prolungate incubazioni ad alte temperature (Lamble, 2009).
Va notato che ogni organismo ha la DNA polimerasi per la sua replicazione, ma a causa della sua composizione chimica non resiste alle alte temperature. Ecco perché la taq DNA polimerasi è il principale enzima utilizzato per amplificare le sequenze del genoma umano, così come i genomi di altre specie..
La stabilità termica dell'enzima ne consente l'utilizzo in tecniche per amplificare frammenti di DNA attraverso la replicazione in vitro, come la PCR (reazione a catena della polimerasi) (Mas e Colbs, 2001).
Per questo, richiede primer iniziali e finali (sequenza nucleotidica corta che fornisce un punto di partenza per la sintesi del DNA), DNA polimerasi, desossiribonucleotide trifosfato, soluzione tampone e cationi..
Il tubo di reazione con tutti gli elementi viene posto in un termociclatore tra 94 e 98 gradi Celsius, per dividere il DNA in singoli filamenti.
La prestazione dei primer inizia e il riscaldamento si verifica di nuovo tra 75-80 gradi Celsius. Inizia la sintesi dall'estremità 5 'a 3' del DNA.
Ecco l'importanza di utilizzare l'enzima termostabile. Se venisse utilizzata un'altra polimerasi, verrebbe distrutta durante le temperature estreme necessarie per eseguire il processo..
Kary Mullis e altri ricercatori della Cetus Corporation hanno scoperto l'esclusione della necessità di aggiungere enzimi dopo ogni ciclo di denaturazione termica del DNA. L'enzima è stato clonato, modificato e prodotto in grandi quantità per la vendita commerciale.
Gli studi sugli enzimi termostabili hanno portato alla loro applicazione a una vasta gamma di processi industriali e hanno portato a una svolta nella biologia molecolare. Da un punto di vista biotecnologico, i suoi enzimi sono in grado di catalizzare reazioni biochimiche in condizioni di temperatura estreme..
Ad esempio, la ricerca è stata impiegata per sviluppare un processo per gestire i rifiuti di piume di pollo senza l'uso di microrganismi potenzialmente infettivi..
È stata studiata la biodegradazione della piuma di pollo mediata dalla produzione di proteasi cheratinolitica, che comporta l'uso di T. aquaticus termofili non patogeni (Bhagat, 2012).
L'idrolisi del glutine da parte della serina peptidasi termoattiva aqualysin1 di T. aquaticus, inizia al di sopra degli 80 ° C nella panificazione.
Con questo si studia il contributo relativo del glutine termostabile alla consistenza del pangrattato (Verbauwhede e Colb, 2017).
Per quanto riguarda l'utilità in ambito industriale gli enzimi del Thermus aquaticus come batteri termofili vengono applicati nella degradazione dei composti bifenilici policlorurati (PCB).
Questi composti sono usati come refrigeranti nelle apparecchiature elettriche. La tossicità è molto ampia e la sua degradazione è molto lenta (Ruíz, 2005).
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.