BACTERIS TERMÒFILS: CARACTERÍSTIQUES, HÀBITAT, ALIMENTACIÓ - BIOLOGIA - 2025

Les bacteris termòfils són aquelles que tenen la capacitat de desenvolupar-se en ambients amb temperatures de més de 50 ° C. Els hàbitats d'aquests microorganismes són llocs molt hostils, com ara xemeneies hidrotermals, zones volcàniques, aigües termals i deserts, entre d'altres. Segons el rang de temperatura que suporten, aquests microorganismes es classifiquen en termòfils, termòfils extrems i hipertermófilos.

Els termòfils es desenvolupen en un rang de temperatura d'entre 50 i 68 ° C, sent la seva temperatura de creixement òptim de més de 60 ° C. Els termòfils extrems creixen en un rang entre 35 a 70 ° C, amb una temperatura òptima de 65 ° C, i els hipertermófilos viuen en un interval de temperatura entre 60 a 115 ° C, amb un creixement òptim a ≥80 ° C.

Imatge de l'esquerra: Ambient on habiten bacteris termòfils. Imatge de la dreta: representació figurativa de bacteris termòfils. Font: Imatge esquerra pxhere, imatge dreta pixabay

Com a exemples de bacteris termòfils en general es poden esmentar les següents: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis, i Thermus aquaticus, entre d'altres.

Aquests microorganismes posseeixen característiques estructurals especials que els proporcionen la capacitat de suportar altes temperatura. De fet, la seva morfologia és tan diferent que no poden desenvolupar-se a temperatures menors.

Característiques

Els bacteris termòfils tenen una sèrie de característiques que les fan estar adaptades a entorns amb temperatures molt altes.

D'una banda, la membrana cel·lular d'aquests bacteris posseeix alta quantitat de lípids saturats de cadena llarga. Això els permet suportar les altes temperatures i mantenir la permeabilitat i flexibilitat adequada, aconseguint realitzar l'intercanvi de substàncies amb el medi ambient sense destruir-se.

D'altra banda, tot i que se sap que les proteïnes en general es desnaturalitzen a altes temperatures, les proteïnes presents en els bacteris termòfils posseeixen enllaços de tipus covalent que interactuen de manera hidrofòbica. Aquesta característica li proporciona estabilitat a aquest tipus de bacteris.

Igualment, els enzims produïdes per bacteris termòfils són proteïnes termoestables, ja que poden exercir les seves funcions en els ambients hostils on es desenvolupen aquests bacteris, sense perdre la seva configuració.

En relació al seu corba de creixement, els bacteris termòfils tenen una alta taxa de reproducció, però tenen una vida mitjana més curta que altres classes de microorganismes.

Utilitat dels bacteris termòfils en la indústria

Avui dia, diferents tipus d'indústries utilitzen enzims d'origen bacterià per dur a terme diferents processos. Algunes d'elles provenen dels bacteris termòfils.

Entre els enzims més freqüentment aïllades de bacteris termòfils amb possibles aplicacions a nivell industrial es troben els enzims a-amilases, xilanases, ADN polimerasa, catalases, i serín-proteases, totes termoestables.

Aquests enzims són especials perquè són capaços d'actuar a elevades temperatures, on altres enzims similars elaborades per bacteris mesòfils es desnaturalizarían.

Per això, són ideals per a processos que requereixen altes temperatures o en processos on és indispensable minimitzar la proliferació de bacteris mesòfils.

exemples

Com a exemple d'l'ús d'enzims de bacteris termòfils en la indústria es pot esmentar l'ús de l'ADN polimerasa (taq polimerasa), en la tècnica de reacció en cadena de la polimerasa (PCR).

Aquesta tècnica desnaturalitza l'ADN a altes temperatures, sense el risc que l'enzim taq polimerasa es faci malbé. La primera taq polimerasa utilitzada va ser aïllada de l'espècie Thermus aquaticus.

D'altra banda, els bacteris termòfils poden ser utilitzades per minimitzar els danys causats per la contaminació ambiental.

Per exemple, certes investigacions han revelat que alguns bacteris termòfils poden eliminar compostos que són tòxics per a l'ambient. Tal és el cas de l'policlorobifenilo (substància contaminant present en plàstics i refrigerants, entre d'altres compostos).

Això és possible gràcies al fet que certs bacteris termòfils poden utilitzar com a font de carboni elements com el bifenil, el 4-clorobifenil i l'àcid benzoic. Per tant, degraden els policlorobifenils, eliminant-de l'ambient.

D'altra banda, aquests bacteris són excel·lents per reciclar elements com el nitrogen i el sofre a terra. A causa d'això, poden ser utilitzades per fertilitzar de forma natural la terra sense necessitat de l'ús de fertilitzants artificials (químics).

Així mateix, alguns investigadors proposen l'ús de bacteris termòfils per a l'obtenció de substàncies que generin energia alternativa com el biogàs, biodièsel i bioetanol a través de la hidròlisi de residus agroindustrials, afavorint els processos de bioremediació.

hàbitat

L'hàbitat dels bacteris termòfils està constituït per llocs terrestres o marins caracteritzats per les seves altes temperatures. Altres factors que acompanyen a la temperatura són el pH de l'mig, concentració de sals i els compostos químics (orgànics i inorgànics) que puguin estar presents.

Depenent de les característiques concretes de l'mig, en ell es desenvoluparan un tipus determinat de bacteris termòfils o un altre.

Entre els hàbitats més comuns per a aquest tipus de bacteris es poden esmentar els següents: xemeneies hidrotermals, zones volcàniques, aigües termals, i deserts.

alimentació

En general els bacteris termòfils requereixen mitjans de cultius complexos per créixer. Entre els nutrients que poden requerir estan els següents: extracte de llevat, triptona, àcids casamino, glutamat, prolina, serina, celobiosa, trehalosa, sacarosa, acetat i piruvat.

Un agar utilitzat per a l'aïllament d'alguns bacteris termòfils és l'agar Luria-Ber-tani. Conté hidrolitzat de caseïna, extracte de llevat, NaCl, agar, i aigua destil·lada amb pH ajustat a 7.0 ± 0.2.

Bacteris termòfils com a contaminants d'aliments processats

La majoria dels bacteris termòfils són sapròfits i no produeixen malalties en l'ésser humà. No obstant això, en la fabricació d'aliments poden existir factors que afavoreixin la proliferació de microorganismes termòfils, el que pot arribar a ser perjudicial.

Per donar un exemple, en la fabricació dels productes lactis s'utilitza la pasteurització com a mètode de descontaminació de l'aliment. Aquest mètode se suposa que garanteix la qualitat sanitària; però, no és infal·lible causa de que els bacteris termòfils esporulades poden sobreviure a aquest procés.

Això es deu al fet que, encara que la cèl·lula vegetativa de la majoria dels bacteris esporulades no sigui termoresistent, les espores sí que ho són.

Hi bacteris esporulades que representen un veritable perill per al consum humà. Per exemple, les espores de les següents espècies: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Bacillus stearothermophilus.

Els productes enllaunats de baixa acidesa són normalment atacats per bacteris termòfils anaerobis formadores d'espores com el Bacillus stearothermophilus. Aquest bacteri fermenta els carbohidrats i genera un desagradable sabor agre causa de la producció d'àcids grassos de cadena curta.

Així mateix, els enllaunats d'alta acidesa poden contaminar-se amb Clostridium thermosaccharolyticum. Aquest microorganisme és altament sacarolítico i produeix bombament de la llauna per l'alta producció de gas.

Per la seva banda, Desulfotomaculum nigrificans també ataca els aliments enllaunats. Tot i que la llauna no mostra cap signe d'alteració, a l'destapar la llauna es pot percebre una forta olor a àcid i s'observa un aliment ennegrit. El color negre es deu al fet que el bacteri produeix àcid sulfhídric, que al seu torn reacciona amb el ferro de l'envàs formant un compost d'aquest color.

Finalment, Bacillus cereus i Clostridium perfringens produeixen intoxicació alimentària i el Clostridium botulinum segrega una potent neurotoxina en l'aliment que a l'ésser consumit causa la mort.

Exemples de bacteris termòfils

Rhodothermus obamensis

Bacteri marí, bacil Gram negatiu, heteròtrof, aerobi i hipertermófilo.

gènere Caldicellulosiruptor

Bacteri anaeròbia, Gram positiva, termòfil extrem, esporulada.

classe Thermomicrobium

Són bacteris hipertermófilas aerobis, heteròtrofes, amb Gram variable.

Rhodothermus marinus

Bacil Gram negatiu, aerobi, termòfil extrem i halòfil. S'ha estudiat la seva producció d'enzims termoestables, especialment per hidrolitzar polisacàrids i per a la síntesi d'ADN, totes dues d'interès per a la indústria.

Deferribacter desulfuricans

Bacteri anaeròbic, termòfil extrem, heteròtrofa, reductora de sofre, nitrat i arsenat.

Marinithermus

Bacils o filaments Gram negatius, termòfil extrem, heteròtrofa aeròbia estricta.

Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum

Espècie marina, hipertermófila, anaeròbia, Gram negativa, quimiolitoautótrofa (reductora de sulfat), no esporulada.

Thermus aquaticus

Bacteri Gram negativa, hipertermófila, heteròtrofa i aeròbia. Sintetitza un enzim termoestable utilitzada en la tècnica de PCR anomenada ADN polimerasa taq.

Sulfurivirga caldicuralii

Termòfil extrem, quimiolitoautótrofo microaerófilo, oxidant de l'tiosulfat.

Geobacillus

Bacils Gram positius, esporulados, termòfil extrem. Els seus espores s'utilitzen en els laboratoris de microbiologia com a control biològic per avaluar el bon funcionament de l'autoclau.

gènere

Les espècies d'aquest gènere es caracteritzen per ser Gram negatius, hipertermófilos encara que el seu rang de creixement és ampli, de vida marina, no formen espores, són anaerobis obligats o microaeròfils.

Taula comparativa entre les espècies més rellevants

Font: Elaborada per l'autora Msc. Marielsa Gil.

referències

1. Gallut P. Aïllament i cultiu de microorganismes associats a oncoides de deus hidrotermals de Santispac, Badia Concepció, BCS, Mèxic. Tesi per obtenir el grau de Mestratge en Ciències. Centre d'Investigacions biològiques. 2016. Disponible a: cibnor.repositorioinstitucional.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjánsson JK. Rhodothermus marinus: physiology and molecular biology. Extremophiles. 2006; 10 (1): 1-16. Disponible in: cbi.nlm.nih.gov.
3. Thermus aquaticus. » Viquipèdia L'enciclopèdia lliure. 24 nov 2018, 10:28 UTC. 9 may 2019, 01:55 es.wikipedia.or
4. Thwaite J, Atkins H. Sterilization test bacilli. In Medical Microbiology (Eighteenth Edition).
5. Reis T. Biodiversitat bacteriana marina: nous tàxons cultivables. Tesi per optar a l'títol de Doctor en biotecnologia. Departament de Microbiologia i Ecologia. 2012. Disponible a: Universitat de València.
6. Sako I, Takai K, Ishida I, Uchida A, Katayama I. Rhodothermus obamensis sp. nov., a modern lineage of extremely thermophilic marine bacteri. Int J Syst Bacteriol. 1996; 46 (4): 1099-104.
7. Rius M. Neida, Crespo M. Carla F., Terrasses S. Luis I., Álvarez A. Maria T. Aïllament de soques anaeròbiques termòfiles productores de cel·lulases i hemicel·lulases implicades en la producció de bioetanol mitjançant tècniques de cultiu i aïllament tradicionals i no tradicionals. BIOFARBO. 2007; 15 (1): 43-50. Disponible a: revistasbolivianas.org.b