Classificação halófilo, osmose, aplicações, exemplos

O Organismos halófilos Eles são uma categoria de microorganismos, procariotos e eucariotos, capazes de reproduzir e viver em ambientes com altas concentrações de sal, como água do mar e áreas áridas hipersalíacas. O termo halófilo vem das palavras gregas halos e borda, que significa "amante de sal".

Os organismos classificados nessa categoria também pertencem ao grande grupo de organismos extremófilos, uma vez que proliferam habitats extremos de salinidade, onde a maioria das células vivas não poderá sobreviver.

Salinas, ambientes de salinidade extrema onde células halofilos extremas proliferam. Por h. Zell [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)], da Wikimedia Commons.

De fato, a grande maioria das células existentes perdem aceletamente a água quando são expostas à mídia rica em sal e é essa desidratação que, em muitos casos, os leva a morrer.

A capacidade dos organismos halófilos de serem capazes de viver nesses ambientes é porque eles podem equilibrar sua pressão osmótica em relação ao meio ambiente e manter seu citoplasma isossótico com o meio extracelular.

Eles foram classificados com base na concentração de sal, na qual podem viver em halófilos extremos, moderados, fracos e halófilos.

Alguns representantes halófilos são as algas verdes Dunaliella Salina, O crustáceo do gênero Artemia ou Pulga de Agua e os fungos Aspergillus penicillioides e Aspergillus terreu.

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Classificação

Nem todos os organismos halófilos são capazes de proliferar em uma ampla gama de concentrações de sal. Pelo contrário, eles diferem no grau de salinidade que são capazes de tolerar.

Esse nível de tolerância que varia entre concentrações muito específicas de NaCl serviu para classificá -las em halófilos extremos, moderados, fracos e halófilos.

O grupo halófilo extremo inclui todas as agências capazes de popular ambientes onde as concentrações de NaCl excedem 20%.

Estes são seguidos pelos halófilos moderados que proliferam nas concentrações de NaCl entre 10 e 20%; e halófilos fracos, que o fazem em concentrações mais baixas que variam entre 0,5 e 10%.

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Finalmente, os halotolantes são organismos que só são capazes de suportar baixas concentrações de sal.

Osmose e salinidade

Há uma grande variedade de halófilos procarióticos capazes de resistir a altas concentrações de NaCl.

Essa capacidade de resistir às condições de salinidade que variam de casualt.

A estratégia principal ou central consiste em fugir das consequências de um processo físico conhecido como osmose.

Este fenômeno refere -se ao movimento que faz a água através de uma membrana semipermeável, de um local de baixa concentração de solutos para uma de maior concentração.

Portanto, se no ambiente extracelular (um ambiente em que um organismo se desenvolve), há concentrações de sal maior que as em seu citosol, ele perderá água para o exterior e desidratará até que morra.

Enquanto isso, para evitar essa perda de água, eles armazenam altas concentrações de solutos (sais) em seu citoplasma, a fim de compensar os efeitos da pressão osmótica.

Estratégias adaptativas para lidar com a salinidade

Bactérias halófilas. Por Maulucioni baseado nas imagens do Commons [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)], da Wikimedia Commons.

Algumas das estratégias utilizadas por esses organismos são: a síntese de enzimas capazes de manter sua atividade em altas concentrações de sal, membranas roxas que lhes permitem crescimento por fototrófia, sensores que regulam a resposta fototactica, como a Rodopsina e as vesículas de gás que promovem sua flutuação.

Além disso, deve -se notar que os ambientes onde esses organismos crescem estão mudando bastante, o que cria um risco para sua sobrevivência. Portanto, outras estratégias adaptadas a essas condições se desenvolvem.

Um dos fatores de mudança é a concentração de solutos, que não é apenas importante no meio hipersalino, mas em qualquer ambiente em que chuvas ou altas temperaturas possam causar dessecação e, portanto, variações na osmolaridade.

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Para lidar com essas mudanças, os microorganismos halófilos desenvolveram dois mecanismos que lhes permitem manter um citoplasma hiperosmótico. Um deles chamado "sal-in" e o outro "salto salgado"

Mecanismo "Salt-In"

Esse mecanismo é realizado por arcos e haloanaeróbios (bactérias halófilos anaeróbicas rigorosas moderadas) e consiste em aumentar as concentrações internas da KCL em seu citoplasma.

No entanto, a alta concentração de sal no citoplasma gerou que elas devem fazer adaptações moleculares para o funcionamento normal de enzimas intracelulares.

Essas adaptações consistem basicamente na síntese de proteínas e enzimas ricas em caráter ácido e pobre em aminoácidos hidrofóbicos.

Uma limitação para esse tipo de estratégia é que os organismos que o realizam têm uma baixa capacidade de se adaptar a mudanças repentinas na osmolaridade, restringindo seu crescimento a ambientes com concentrações de sal muito altas.

Mecanismo de "salto de sal"

Esse mecanismo é usado por bactérias halófilas e não -halófilas, além de arcos metanogênicos halófilos moderados.

Nisso, o microrganismo halófilo executa o equilíbrio osmótico usando pequenas moléculas orgânicas que podem ser sintetizadas por ele ou retiradas do meio ambiente.

Essas moléculas podem ser polyes (como glicerol e arabinitol), açúcares como sacarose, trealose ou glucosil-glicerol ou aminoácidos e derivados de aminas quaternárias, como a glicina, basem.

Todos eles têm uma alta solubilidade na água, não têm uma carga fisiológica de pH e podem atingir valores de concentração que permitem que esses microorganismos mantenham o equilíbrio osmótico com o ambiente externo sem afetar o funcionamento de suas próprias enzimas.

Além disso, essas moléculas têm a capacidade de estabilizar proteínas contra calor, dessecação ou congelamento.

Formulários

Microorganismos halófilos são muito úteis para obter moléculas para fins biotecnológicos.

Essas bactérias não apresentam maiores dificuldades a serem cultivadas devido aos poucos requisitos nutricionais em sua mídia. Sua tolerância a altas concentrações salinas reduz minimamente os riscos de contaminação, o que os coloca como organismos alternativos mais vantajosos do que E. coli.

Além disso, ao combinar sua capacidade de produção com sua resistência a condições de salinidade extrema, os microorganismos de grande interesse são como fonte de produtos industriais, tanto no campo farmacêutico e cosmético quanto biotecnológico.

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Alguns exemplos:

Enzimas

Muitos processos industriais são desenvolvidos sob condições extremas, que oferecem um campo de aplicação para enzimas produzidas por microorganismos extremofílicos, capazes de agir em temperatura extrema, pH ou valores de salinidade. Assim, amilasssas e proteases foram descritas, usadas em biologia molecular.

Polímeros

Da mesma forma, as bactérias halófilas são produtores de polímeros com propriedades de surfactante e emulsificante de grande importância na indústria de petróleo porque contribuem para os processos de extração bruta do subsolo.

Solutos compatíveis

Os solutos que acumulam essas bactérias em seu citoplasma têm alto estabilizador e protetor de enzimas, ácidos nucleicos, membranas e até células inteiras, contra congelamento, dessecação, desnaturação de calor e alta salinidade.

Tudo isso tem sido usado na tecnologia enzimática e na indústria alimentar e cosmética para prolongar a duração dos produtos.

Biodegradação de resíduos

Bactérias halófilas são capazes de degradar resíduos tóxicos, como pesticidas, produtos farmacêuticos, herbicidas, metais pesados ​​e processos de extração de petróleo e gás.

Comida

No campo da comida, eles participam da elaboração de molho de soja.

Referências

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