Características de bactérias termofílicas, habitat, alimentos

As Bactérias termofílicas Eles são aqueles que têm a capacidade de se desenvolver em ambientes com temperaturas maiores que 50 ° C. Os habitats desses microorganismos são lugares muito hostis, como chaminés hidrotérmicas, áreas vulcânicas, fontes termais e desertos, entre outros. De acordo com a faixa de temperatura que eles suportam, esses microorganismos são classificados como termofilos extremos e hipertermofílicos.

Os termófilos são desenvolvidos em uma faixa de temperatura entre 50 e 68 ° C, sendo sua temperatura de crescimento ideal superior a 60 ° C. Os termofilos extremos crescem em uma faixa entre 35 e 70 ° C, com uma temperatura ideal de 65 ° C, e os hipertermófilos vivem em um intervalo de temperatura entre 60 e 115 ° C, com crescimento ideal a ≥80 ° C.

Imagem à esquerda: ambiente onde as bactérias termofílicas vivem. Imagem direita: Representação figurativa de bactérias termofílicas. Fonte: Pxher Imagem esquerda, imagem direita Pixabay

Como exemplos de bactérias termofílicas em geral, o seguinte pode ser mencionado: GeobAcillus Stearotermophilus, Deferribacter Desulfuricans, Marinithermus Hidrothermalis, e Thermus aquaticus, entre outros.

Esses microorganismos têm características estruturais especiais que lhes proporcionam a capacidade de suportar alta temperatura. De fato, sua morfologia é tão diferente que eles não podem se desenvolver em temperaturas menores.

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Caracteristicas

Bactérias termofílicas têm uma série de características que as tornam adaptadas a ambientes com temperaturas muito altas.

Por um lado, a membrana celular dessas bactérias tem um alto número de lipídios saturados de cadeia longa. Isso lhes permite lidar com altas temperaturas e manter permeabilidade e flexibilidade adequadas, conseguindo trocar substâncias com o ambiente sem destruir.

Por outro lado, embora se saiba que as proteínas geralmente são desnaturadas em altas temperaturas, as proteínas presentes nas bactérias termofílicas têm ligações do tipo covalente que interagem a hidrofóbica. Este recurso fornece estabilidade a esse tipo de bactéria.

Da mesma forma, as enzimas produzidas por bactérias termofílicas são proteínas termoestáveis, pois podem exercer suas funções nos ambientes hostis onde essas bactérias se desenvolvem, sem perder sua configuração.

Em relação à sua curva de crescimento, as bactérias termofílicas têm uma alta taxa de reprodução, mas têm uma meia -vida mais curta do que outros tipos de microorganismos.

Utilidade de bactérias termofílicas na indústria

Hoje, diferentes tipos de indústrias usam enzimas de origem bacteriana para realizar processos diferentes. Alguns deles vêm de bactérias termofílicas.

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Entre as enzimas mais frequentemente isoladas das bactérias termofílicas com possíveis aplicações no nível industrial estão as A-Amilases, xilainsase, polimerase, góstres e serina-proteas, todas as enzimas termossensas, todos termoestáveis.

Essas enzimas são especiais porque são capazes de agir em altas temperaturas, onde outras enzimas semelhantes feitas por bactérias mesofílicas seriam desnaturadas.

Portanto, eles são ideais para processos que requerem altas temperaturas ou processos onde é essencial minimizar a proliferação de bactérias mesofílicas.

Exemplos

Como exemplo do uso de enzimas de bactérias termofílicas na indústria, o uso da DNA polimerase (Taq Polimerase) pode ser mencionado, na técnica de reação em cadeia da polimerase (PCR).

Essa técnica desnature o DNA a altas temperaturas, sem o risco de que a enzima Taq polimerase seja danificada. A primeira polimerase Taq usada foi isolada da espécie Thermus aquaticus.

Por outro lado, bactérias termofílicas podem ser usadas para minimizar os danos causados ​​pela poluição ambiental.

Por exemplo, certas investigações revelaram que algumas bactérias termofílicas podem eliminar compostos tóxicos para o meio ambiente. É o caso do policlorobifenil (substância poluente presente em plásticos e refrigerantes, entre outros compostos).

Isso é possível porque certas bactérias termofílicas podem usar elementos como bifenil, 4-clorobifenil e ácido benzóico como fonte de carbono. Portanto, eles degradam os policlorobifenilos, eliminando -os do meio ambiente.

Por outro lado, essas bactérias são excelentes para reciclar elementos como nitrogênio e enxofre no chão. Devido a isso, eles podem ser usados ​​para fertilizar naturalmente a terra sem a necessidade de fertilizantes artificiais (produtos químicos).

Da mesma forma, alguns pesquisadores propõem o uso de bactérias termofílicas para obter substâncias que geram energia alternativa, como biogás, biodiesel e bioetanol através da hidrólise de resíduos agroindustriais, favorecendo processos de biorremediação.

Habitat

O habitat das bactérias termofílicas é constituído por locais terrestres ou marinhos caracterizados por suas altas temperaturas. Outros fatores que acompanham a temperatura são o pH do meio, a concentração de sais e compostos químicos (orgânicos e inorgânicos) que podem estar presentes.

Dependendo das características específicas do meio ambiente, um certo tipo de bactéria termofílica ou outra se desenvolverá nele.

Entre os habitats mais comuns para esse tipo de bactéria, o seguinte pode ser mencionado: chaminés hidrotérmicas, áreas vulcânicas, fontes termais e desertos.

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Alimentando

Geralmente bactérias termofílicas requerem culturas complexas para crescer. Entre os nutrientes que podem exigir estão os seguintes: extrato de levedura, triptona, casaminoácidos, glutamato, prolina, serina, celobiosa, trehalose, sacarose, acetato e piruvato.

Um ágar usado para o isolamento de algumas bactérias termofílicas é o ágar Luria-Ber-Tani. Ele contém caseína hidrolisada, extrato de levedura, NaCl, ágar e água destilada com pH ajustado para 7.0 ± 0.2.

Bactérias termofílicas como poluentes alimentares processados

A maioria das bactérias termofílicas são saprófitas e não produz doenças em humanos. No entanto, na fabricação de alimentos, pode haver fatores que favorecem a proliferação de microorganismos termofílicos, que podem ser prejudiciais.

Para dar um exemplo, na fabricação de produtos lácteos, a pasteurização é usada como um método de descontaminação de alimentos. Este método deve garantir a qualidade da saúde; No entanto, não é infalível porque bactérias termofílicas esporuladas podem sobreviver a esse processo.

Isso ocorre porque, embora a célula vegetativa da maioria das bactérias esporuladas não seja resistente a termor.

Existem bactérias esporuladas que representam um perigo real ao consumo humano. Por exemplo, os esporos das seguintes espécies: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, temoanaerobacterium xylanolyticum, geobacillus  Stearothhermophilus. 

Os produtos enlatados com baixa acidência são normalmente atacados por bactérias termofílicas de esporos anaeróbicos, como o Geobacillus Stearothhermophilus. Esta bactéria fermenta carboidratos e gera um sabor azedo desagradável devido à produção de ácidos graxos de cadeia curta.

Da mesma forma, a alta acidência enlatada pode ser contaminada com Clostridium thermosaccharolyticum. Esse microorganismo é muito abalado e produz conombamação da lata para alta produção de gás.

Por sua parte, Desulfotomaculum nigricans Ele também ataca alimentos enlatados. Embora a lata não mostre nenhum sinal de alteração, ao descobrir a lata, um cheiro forte de ácido pode ser percebido e um alimento enegrecido é observado. A cor preta ocorre porque as bactérias produzem ácido sulfidrico, que por sua vez reage com o ferro do recipiente formando um composto dessa cor.

Finalmente, Bacillus cereus e Clostridium perfringens produzir envenenamento alimentar e Clostridium botulinum Segrega uma neurotoxina poderosa na comida que, quando consumida, causa a morte.

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Exemplos de bactérias termofílicas

Rodothermus obamensis

Bactérias marinhas, Bacillus Gram -negativo, heterotrófico, aeróbico e hipertermófilo.

Gênero Cádicelulosiruptor

Bactérias anaeróbicas, grama positiva, extrema e esporulada.

Classe Thermomicrobium

Eles são bactérias hiperterófilas aeróbicas, heterotróficos, com grama variável.

Rhodothermus marinus

Bacillus termofílico negativo, aeróbico, extremo e halofilo. Sua produção de enzimas termoestáveis ​​foi estudada, especialmente para hidrolisando polissacarídeos e para a síntese de DNA, ambos de interesse para a indústria.

Deferribacter Desulfuricans

Bactérias anaeróbicas, thermophilus extremo, heterotrófico, redutor de enxofre, nitrato e arsenato.

Marinithermus Hidrothermalis

Bacilos ou filamentos negativos, Thermophilus extremo, rigoroso heterotrófico aeróbico.

Themodesulfobacterium hidrogeniphilum

Espécies marinhas, hipertermófilos, anaeróbicos, grama negativos, quimolitotróficos (redutor de sulfato), não esporulados.

Thermus aquaticus

Bactérias Gram -negativas, hipertermofílicas, heterotróficas e aeróbicas. Sintetiza uma enzima termoestável usada na técnica de PCR chamada Taq Adn Polimerase.

Sulfurivirga calicural

Extreme thermophilus, quimiolitrofilo microaerofílico, oxidante de tiossulfato.

Geobacillus Stearothhermophilus Antes de chamado Bacillus Stearotermophilus

Bacilos grama positivos, esporulados e extremos thermophilus. Seus esporos são usados ​​nos laboratórios de microbiologia como controle biológico para avaliar o funcionamento adequado da autoclave.

Gênero Nautilia 

As espécies desse gênero são caracterizadas por serem grama negativas, hipertermófilos, embora sua faixa de crescimento seja larga, a vida marinha, não formam esporos, são obrigados anaeróbios ou microaerofílicos.

Tabela comparativa entre as espécies mais relevantes

Fonte: Preparado pelo autor MSC. Marielsa Gil.

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