Thermus aquaticus is een thermofiele bacterie, ontdekt door Thomas Brock in 1967, gelegen in de Phylum Deinococcus-Thermus. Het is een gramnegatief, heterotroof en aëroob micro-organisme, dat thermische stabiliteit als intrinsieke eigenschap heeft.
Het wordt verkregen uit verschillende warmwaterbronnen tussen 50 ° C en 80 ° C, en pH 6,0 tot 10,5, in Yellowstone National Park en in Californië in Noord-Amerika. Het is ook geïsoleerd van kunstmatige thermische habitats.
Het is een bron van hittebestendige enzymen, die de verschillende denaturatiecycli overleven. In deze context zijn eiwitten en enzymen van bijzonder belang voor de biotechnologie-industrie..
Dit is hoe de enzymen waaruit het bestaat, worden gebruikt in genetische manipulatie, in de polymerasekettingreactie (PCR) en als een wetenschappelijk en forensisch onderzoeksinstrument (Williams en Sharp, 1995).
Artikel index
De Thermus aquaticus Wanneer het wordt onderworpen aan het Gram-kleuringsproces, krijgt het een fuchsia-kleur. Dit komt doordat de peptidoglycaanwand extreem dun is, zodat de kleurstofdeeltjes er niet in vast komen te zitten..
Deze bacterie is ontworpen om extreem hoge temperaturen te weerstaan. Dit houdt in dat hun natuurlijke habitat zich op de planeet bevindt waar de temperatuur hoger is dan 50 ° C.
In die zin is deze bacterie geïsoleerd uit geisers, waarvan de meest voorkomende die van Yellowstone National Park zijn; van warmwaterbronnen over de hele wereld, maar ook van kunstmatige warmwateromgevingen.
Dit betekent dat de Thermus aquaticus het is een bacterie, het moet zich in een omgeving bevinden die het van zuurstof voorziet om zijn metabolische processen uit te voeren.
Dit is een van de meest representatieve kenmerken van de Thermus aquaticus. Deze bacterie is geïsoleerd op plaatsen waar de temperatuur extreem hoog is..
De Thermus aquaticus Het is een heel speciale en resistente bacterie, omdat bij temperaturen zo hoog als die het ondersteunt, de eiwitten in de meeste levende wezens gedenatureerd worden en onomkeerbaar hun functies niet meer vervullen..
Deze bacterie heeft een groeitemperatuur die varieert van 40 ° C tot 79 ° C, met een optimale groeitemperatuur van 70 ° C..
Zoals elk heterotroof organisme heeft deze bacterie organische verbindingen nodig die in het milieu aanwezig zijn om zich te ontwikkelen. De belangrijkste bronnen van organisch materiaal zijn bacteriën en algen die in de omgeving aanwezig zijn, maar ook in de omringende bodem..
De optimale pH waarbij Thermus aquaticus het kan zich ontwikkelen zonder dat de eiwitten waaruit het bestaat hun functie verliezen, het ligt tussen de 7,5 en 8. Het is de moeite waard eraan te denken dat op de pH-schaal 7 neutraal is. Daarboven is het alkalisch en daaronder zuur.
Thermus aquaticus Het is een micro-organisme dat op experimenteel niveau erg nuttig is geweest vanwege zijn vermogen om in omgevingen met hoge temperaturen te leven..
Welnu, door talloze onderzoeken is vastgesteld dat het talloze enzymen synthetiseert die, merkwaardig genoeg, in andere micro-organismen, bij dezelfde temperaturen, gedenatureerd worden en hun functie verliezen..
De enzymen die worden gesynthetiseerd door Thermus aquaticus die het meest zijn bestudeerd zijn;
Dit micro-organisme wordt ingekaderd volgens de klassieke benadering:
De bacteriën Thermus aquaticus behoort tot de groep van staafvormige bacteriën (bacillen). Cellen zijn ongeveer 4 tot 10 micron groot. Zeer grote cellen zijn onder de microscoop te zien, evenals kleine cellen. Ze hebben geen trilharen of flagella op het celoppervlak.
Cel Thermus aquaticus Het heeft een membraan dat op zijn beurt is opgebouwd uit drie lagen: een interne plasmalaag, een externe ruw ogende en een tussenlaag.
Een van de onderscheidende kenmerken van dit type bacteriën is dat er structuren zijn die eruitzien als staafjes in het binnenmembraan, die bekend staan als ronde lichamen..
Evenzo bevatten deze bacteriën heel weinig peptidoglycaan in hun celwand en, in tegenstelling tot gram-positieve bacteriën, bevat het lipoproteïnen..
Bij blootstelling aan natuurlijk licht kunnen de bacteriecellen geel, roze of rood worden. Dit komt door de pigmenten die in bacteriële cellen zitten..
Het genetisch materiaal bestaat uit een enkel circulair chromosoom waarin DNA is opgenomen. Hiervan bestaat ongeveer 65% uit Guanine- en Cytosine-nucleotiden, en Thymine- en Adenine-nucleotiden vertegenwoordigen 35%..
Over het algemeen planten bacteriën, waaronder T. aquaticus, zich ongeslachtelijk voort door celdeling. Het enkele DNA-chromosoom begint zich te vermenigvuldigen; het repliceert om alle genetische informatie van de dochtercellen te kunnen erven, dankzij de aanwezigheid van het enzym DNA-polymerase. Na 20 minuten is het nieuwe chromosoom compleet en op zijn plaats in de cel gefixeerd.
De deling gaat door en na 25 minuten beginnen de twee chromosomen zich te dupliceren. Een divisie verschijnt in het midden van de cel en na 38 minuten. de dochtercellen presenteren de deling gescheiden door een muur, waardoor de aseksuele deling na 45-50 minuten wordt beëindigd. (Dreifus, 2012).
Omdat het een gramnegatieve bacterie is, heeft het een buitenmembraan (lipoproteïnelaag) en periplasma (waterig membraan), waar het peptidoglycaan zich bevindt. Er worden geen trilharen of flagella waargenomen.
De samenstelling van de lipiden van deze thermofiele organismen moet zich aanpassen aan schommelingen in de temperatuur van de context waarin ze zich ontwikkelen, om de functionaliteit van cellulaire processen te behouden, zonder de chemische stabiliteit te verliezen die nodig is om oplossen bij hoge temperaturen te voorkomen (Ray et al. 1971).
Aan de andere kant is T. aquaticus een echte bron van thermostabiele enzymen geworden. Taq DNA-polymerase is een enzym dat de lysis van een substraat katalyseert en een dubbele binding genereert.Daarom is het gerelateerd aan enzymen van het lyase-type (enzymen die het vrijkomen van bindingen katalyseren).
Omdat het afkomstig is van een thermofiele bacterie, is het bestand tegen langdurige incubaties bij hoge temperaturen (Lamble, 2009).
Opgemerkt moet worden dat elk organisme DNA-polymerase heeft voor zijn replicatie, maar vanwege zijn chemische samenstelling is het niet bestand tegen hoge temperaturen. Dat is de reden waarom taq DNA-polymerase het belangrijkste enzym is dat wordt gebruikt om sequenties van het menselijk genoom te amplificeren, evenals genomen van andere soorten..
Door de thermische stabiliteit van het enzym kan het worden gebruikt in technieken om DNA-fragmenten te amplificeren door middel van in vitro replicatie, zoals PCR (polymerasekettingreactie) (Mas en Colbs, 2001).
Hiervoor zijn initiële en laatste primers nodig (korte nucleotidesequentie die een startpunt biedt voor DNA-synthese), DNA-polymerase, deoxyribonucleotide-trifosfaat, bufferoplossing en kationen..
De reageerbuis met alle elementen wordt in een thermische cycler tussen 94 en 98 graden Celsius geplaatst om het DNA in enkele strengen te verdelen.
De prestatie van de primers begint en het opwarmen vindt weer plaats tussen 75-80 graden Celsius. Start de synthese van het 5'- naar 3'-uiteinde van DNA.
Hier is het belang van het gebruik van het thermostabiele enzym. Als een ander polymerase zou worden gebruikt, zou het worden vernietigd tijdens de extreme temperaturen die nodig zijn om het proces uit te voeren..
Kary Mullis en andere onderzoekers van Cetus Corporation vonden de uitsluiting van de noodzaak om enzym toe te voegen na elke cyclus van thermische denaturatie van DNA. Het enzym werd gekloond, gemodificeerd en in grote hoeveelheden geproduceerd voor commerciële verkoop.
Studies van thermostabiele enzymen hebben geleid tot hun toepassing in een groot aantal industriële processen en hebben geleid tot een doorbraak in de moleculaire biologie. Biotechnologisch gezien zijn de enzymen ervan in staat om biochemische reacties te katalyseren onder extreme temperatuuromstandigheden..
Er is bijvoorbeeld onderzoek gedaan om een proces te ontwikkelen om het afval van kippenveren te beheren zonder het gebruik van mogelijk besmettelijke micro-organismen..
De biologische afbraak van de kippenveer gemedieerd door de productie van keratinolytische protease, waarbij gebruik wordt gemaakt van niet-pathogene thermofiele T. aquaticus, werd onderzocht (Bhagat, 2012).
De hydrolyse van gluten door het thermoactieve serine peptidase aqualysin1 van T. aquaticus begint bij het maken van brood boven 80 ° C.
Hiermee wordt de relatieve bijdrage van thermostabiele gluten aan de textuur van de broodkruimel bestudeerd (Verbauwhede en Colb, 2017).
Met betrekking tot de bruikbaarheid op industrieel gebied worden de enzymen van Thermus aquaticus als thermofiele bacteriën toegepast bij de afbraak van polychloorbifenylverbindingen (PCB's).
Deze verbindingen worden gebruikt als koelmiddel in elektrische apparatuur. De toxiciteit is erg breed en de afbraak ervan is erg traag (Ruíz, 2005).
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.