Thermus aquaticus

Thermus aquaticus bacteriano RNA-pn-pnen. Fonte: Wikimedia Commons

Que é a Thermus aquaticus?

Thermus aquaticus É uma bactéria termofílica, descoberta por Thomas Brock em 1967, localizada no Deinococcus-the-type Edge. É um grama negativo, heterotrófico e microrganismo aeróbico, que tem como propriedade intrínseca a estabilidade térmica.

É obtido de uma variedade de fontes térmicas entre 50 ° C e 80 ° C e pH 6.0 a 10.5, no Parque Nacional de Yellowstone e na Califórnia, na América do Norte. Também foi isolado de habitats térmicos artificiais.

Constitui uma fonte de enzimas resistentes ao calor, que sobrevivem aos diferentes ciclos de desnaturação. Nesse contexto, proteínas e enzimas são de especial interesse para a indústria biotecnológica.

Portanto, as enzimas que o compõem são usadas na engenharia genética, na reação em cadeia da polimerase (PCR) e como uma ferramenta para pesquisa científica e forense.

Características gerais de Thermus aquaticus

É grama negativo

O Thermus aquaticus, Quando submetido ao processo de coloração de grama, ele adquire uma coloração da fúcsia. Isso ocorre porque a parede de pepidoglicano é extremamente fina, então as partículas de corante não estão presas nela.

Habitat

Esta bactéria foi projetada para suportar temperaturas extremamente altas. Isso implica que seu habitat natural é local no planeta em que as temperaturas excedem 50 ° C.

Nesse sentido, essas bactérias foram isoladas de Geyseres, sendo as mais comuns as do Parque Nacional de Yellowstone; de fontes termais ao redor do mundo, bem como ambientes de água quente artificial.

É aeróbico

Isso significa que Thermus aquaticus É uma bactéria que deve necessariamente estar em ambientes que fornecem disponibilidade de oxigênio para realizar seus processos metabólicos.

É termofílico

Esta é uma das características mais representativas do Thermus aquaticus. Esta bactéria foi isolada de locais onde as temperaturas são extremamente altas.

O Thermus aquaticus É uma bactéria muito especial e resistente, pois a temperaturas tão altas quanto as que ele suporta, as proteínas na maioria dos seres vivos são desnaturados e param de cumprir suas funções irreversivelmente.

Esta bactéria tem uma temperatura de crescimento que cobre uma faixa de 40 ° C a 79 ° C, sendo a temperatura de crescimento ideal 70 ° C.

É heterotrófico

Como qualquer organismo heterotrófico, esta bactéria requer compostos orgânicos presentes no ambiente para desenvolver. As principais fontes de matéria orgânica são bactérias e algas presentes nos arredores, bem como o chão ao redor.

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Se desenvolve em ambientes ligeiramente alcalinos

O pH ideal em que o Thermus aquaticus Ele pode se desenvolver sem as proteínas que compensam a perda de sua função está entre 7,5 e 8. Vale lembrar que na escala de pH 7 é neutro. Acima disso está alcalino e abaixo do ácido.

Produz muitas enzimas

Thermus aquaticus É um microorganismo que tem sido muito útil no nível experimental devido à sua capacidade de viver em altas temperaturas.

Através de muitas investigações, foi determinado que sintetiza numerosas enzimas que, curiosamente, em outros microorganismos para essas mesmas temperaturas, são desnaturadas e perdem sua função.

As enzimas que sintetizam o Thermus aquaticus que mais foram estudados são:

• Aldolase
• Enzima de restrição Taq i
• DNA ligase
• Fosfatase alcalina
• Entregar isocitrato
• Amilomaltase

Filogênese e taxonomia de Thermus aquaticus

Este microorganismo é enquadrado sob a abordagem clássica:

• Reino: bactérias
• Phylum: Deinococcus-Or
• Classe: Deinococos
• Ordem: tema
• Família: Themaceae
• Gênero: Thermus
• Espécies: Thermus aquaticus.

Morfologia de Thermus aquaticus

As bactérias Thermus aquaticus Pertence ao grupo de bactérias em forma de bar (bacilos). As células têm um tamanho aproximado entre 4 e 10 mícrons.

No microscópio, você pode observar células muito grandes, bem como células pequenas. Eles não apresentam cílios ou flagelos na superfície celular.

A célula de Thermus aquaticus Tem uma membrana que, por sua vez, é composta de três camadas: um plasma interno, uma aparência áspera externa e um intermediário.

Uma das características diferenciais desse tipo de bactéria é que, em sua membrana interna, existem estruturas que se parecem com hastes, que são conhecidas como corpos girados.

Da mesma forma, essas bactérias contêm muito pouca parede celular peptidoglicana e, diferentemente das bactérias Gram positivas, contém lipoproteínas.

Quando expostos à luz natural, as células bacterianas podem levar uma coloração amarela, rosa ou vermelha. Isso se deve a pigmentos contidos em células bacterianas.

O material genético é composto de um único cromossomo circular no qual o DNA está contido. Desse modo, aproximadamente 65% são compostos por nucleotídeos de guanina e citosina, sendo que os nucleotídeos de Timina e adenina representam 35%.

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Ciclo de vida de Thermus aquaticus

Em geral, bactérias, incluindo T. Aquaticus, Eles se reproduzem assexuadamente pela divisão celular.

O único cromossomo de DNA começa a ser replicado; É replicado para herdar todas as informações genéticas às células filhas, devido à presença da enzima chamada DNA polimerase. Aos 20 minutos, o novo cromossomo está completo e estabeleceu um lugar na célula.

A divisão continua e, aos 25 minutos, os dois cromossomos começaram a dobrar. Uma divisão aparece no centro da célula e aos 38 min., As células filhas têm a divisão separada por uma parede, encerrando a divisão assexual em 45-50 min.

Estrutura celular e metabolismo

Sendo uma bactéria grama negativa, possui uma membrana externa (camada lipoproteica) e perlates (membrana aquosa), onde peptidoglicano. Não são observados cílios ou flagelos.

A composição dos lipídios desses organismos termofílicos deve ser adaptada às flutuações da temperatura do contexto em que se desenvolvem, para manter a funcionalidade dos processos celulares, sem perder a estabilidade química necessária para evitar a dissolução em altas temperaturas.

Por outro lado, T. Aquaticus Tornou -se uma verdadeira fonte de enzimas termoestáveis.

A polimerase TAQ ADN é uma enzima que catalisa a lise de um substrato que gera uma ligação dupla, por isso está relacionada a enzimas do tipo LIASES (enzimas que catalisam a liberação de links).

Em vista do fato de que vem de uma bactéria termofílica, resiste a incubações prolongadas a altas temperaturas.

Deve -se notar que cada organismo possui polimerase de DNA para replicação, mas devido à sua composição química, não resiste a altas temperaturas.

É por isso que a polimerase de DNA Taq é a principal enzima usada para amplificar sequências do genoma humano, bem como genomas de outras espécies.

Aplicações de Thermus aquaticus

Amplificar fragmentos

A estabilidade térmica da enzima permite que ela seja usada em técnicas para amplificar os fragmentos de DNA através da replicação in vitro, como PCR (reação em cadeia da polimerase).

Para isso, são necessários iniciadores iniciais e finais (sequência de nucleotídeos curtos que fornece um ponto de partida para a síntese de DNA), DNA polimerase, desoxirribonucleótida.

O tubo de reação com todos os elementos é colocado em um termocicro entre 94 e 98 graus Celsius, para dividir o DNA em correntes simples.

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O desempenho dos primers começa e o reaquecimento entre 75-80 ° C ocorre novamente. A síntese começa do fim de 5 'a 3' do DNA.

Aqui está a importância de usar enzima termoestável. Se qualquer outra polimerase fosse usada, ela será destruída durante as temperaturas extremas necessárias para realizar o processo.

Kary Mullis e outros pesquisadores da Cetus Corporation, descobriram a exclusão da necessidade de adicionar enzima após cada ciclo de desnaturalização térmica do DNA. A enzima foi clonada, modificada e ocorre em grandes quantidades para venda comercial.

Catalisos de reações bioquímicas

Estudos de enzimas termos eletantes levaram a aplicação a uma enorme variedade de processos industriais e têm sido um grande avanço na biologia molecular. Do ponto de vista biotecnológico, suas enzimas são capazes de catalisar as reações bioquímicas em condições extremas de temperatura.

Por exemplo, investigações foram implantadas para desenvolver um processo para gerenciar penas de frango sem o uso de microorganismos potencialmente infecciosos.

A biodegradação da caneta de frango mediada pela produção de protease queratinolítica, o que implica o uso de T. Aquaticus Thermophilus não -patogênico.

Biotecnologia alimentar

Hidrólise de glúten pela peptidase termoativa aqualisina1 T. Aquaticus, Começa acima de 80 ° C na elaboração da panela.

Isso estuda a contribuição relativa do glúten termoestável para a textura da migalha de pão.

Degradação de compostos policlorobifenil

Em relação à utilidade no campo industrial, as enzimas de Thermus aquaticus Como bactérias termofílicas, elas são aplicadas na degradação de compostos policlorobifenil (PCBs).

Esses compostos são usados ​​como refrigerantes em equipamentos elétricos. A toxicidade é muito ampla e sua degradação é muito lenta.

Referências

1. Brock, TD., Congelamento h. Thermus aquaticus gen. n. e sp. n., Um termofilo extremo não esporando (1969). J Bacteriol. Vol. 98 (1). 289-297.
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