Organisme acidophilic adalah sejenis mikroorganisme (prokariotik atau eukariotik) yang mampu berkembang biak dan hidup di lingkungan yang nilai pH-nya kurang dari 3. Padahal, istilah acidophilus berasal dari bahasa Yunani dan berarti “pencinta asam”.
Lingkungan ini dapat berasal dari aktivitas vulkanik dengan pelepasan gas belerang atau campuran oksida logam dari tambang besi. Selain itu, mereka dapat menjadi produk dari aktivitas atau metabolisme organisme itu sendiri, yang mengasamkan lingkungan mereka sendiri untuk bertahan hidup.
Air asam Sungai Tinto berfungsi sebagai habitat bagi berbagai macam mikroorganisme asam yang memberikan warna khasnya. Oleh Antonio de Mijas, Spanyol [CC BY-SA 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0)], dari Wikimedia Commons.
Organisme yang diklasifikasikan dalam kategori ini juga termasuk dalam kelompok besar organisme Ekstremofilik, karena mereka tumbuh di lingkungan yang pH-nya sangat asam. Dimana sebagian besar sel tidak mampu bertahan hidup.
Selain itu, penting untuk digarisbawahi bahwa kelompok organisme ini sangat penting dari sudut pandang ekologi dan ekonomi.
Indeks artikel
Karakteristik umum
Persaingan, predasi, mutualisme, dan sinergi
Kebanyakan organisme asidofilik tumbuh dan hidup dengan adanya oksigen. Namun, ada bukti acidophilus yang dapat berkembang baik tanpa adanya dan dengan adanya oksigen.
Selain itu, organisme ini membangun berbagai jenis interaksi dengan organisme lain seperti kompetisi, predasi, mutualisme, dan sinergi. Contohnya, adalah kultur campuran acidophilus yang menunjukkan pertumbuhan dan efisiensi yang lebih tinggi dalam oksidasi mineral belerang daripada kultur individu.
Mulas, masalah yang harus dipecahkan
Acidophiles tampaknya berbagi karakteristik struktural dan fungsional khas yang memungkinkan mereka untuk menetralkan keasaman. Ini termasuk membran sel yang sangat kedap air, kapasitas regulasi internal yang tinggi, dan sistem transportasi yang unik.
Karena asidofil hidup di lingkungan di mana konsentrasi proton tinggi, mereka telah mengembangkan sistem pompa yang bertanggung jawab untuk mengeluarkan proton ke luar. Strategi ini mencapai bahwa bagian dalam bakteri memiliki pH yang sangat dekat dengan netral.
Organisme asidofilik telah mengembangkan sistem pompa proton yang memungkinkan mereka untuk memompa proton keluar dan menjaga pH intraseluler mendekati netral. Oleh PhilMacD [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], dari Wikimedia Commons.
Namun, di tambang dengan kandungan asam sulfat yang tinggi, mikroorganisme tanpa dinding sel telah ditemukan, yang menunjukkan bahwa bahkan tanpa perlindungan ini mereka mengalami konsentrasi proton yang tinggi.
Di sisi lain, karena kondisi ekstrim yang dialami oleh jenis mikroorganisme ini, mereka harus menjamin bahwa semua proteinnya berfungsi dan tidak terdenaturasi.
Untuk ini, protein yang disintesis memiliki berat molekul tinggi , sehingga ada lebih banyak ikatan antara asam amino yang menyusunnya. Dengan cara ini, menjadi lebih sulit untuk pemutusan ikatan terjadi dan stabilitas yang lebih besar diberikan pada struktur protein.
Impermeabilitas membran tinggi
Setelah proton memasuki sitoplasma, organisme asidofilik perlu menerapkan metode yang memungkinkan mereka untuk mengurangi efek dari penurunan pH internal.
Untuk membantu menjaga pH, acidophiles memiliki membran sel kedap yang membatasi masuknya proton ke dalam sitoplasma. Ini disebabkan oleh fakta bahwa membran archaea acidophils terdiri dari jenis lipid lain daripada yang ditemukan pada bakteri dan membran sel eukariotik.
Dalam archaea, fosfolipid memiliki wilayah hidrofobik (isopenoid) dan wilayah kutub yang terdiri dari tulang punggung gliserol dan gugus fosfat. Bagaimanapun, penyatuan ini disebabkan oleh ikatan eter, yang menghasilkan resistensi yang lebih besar, terutama pada suhu tinggi.
Selain itu, dalam beberapa kasus archaea tidak memiliki lapisan ganda, tetapi produk dari penyatuan dua rantai hidrofobik membentuk lapisan tunggal di mana satu-satunya molekul dari dua kelompok kutub memberi mereka resistensi yang lebih besar.
Di sisi lain, terlepas dari kenyataan bahwa fosfolipid yang membentuk membran bakteri dan eukariota mempertahankan struktur yang sama (daerah hidrofobik dan kutub), ikatannya adalah tipe ester dan membentuk lapisan ganda lipid.
Pentingnya organisme asidofilik sebagai caral evolusi
Organisme asidofilik memiliki potensi penting dalam evolusi karena pH rendah dan kondisi kaya logam di mana mereka tumbuh mungkin mirip dengan kondisi vulkanik bawah laut di bumi awal.
Dengan demikian, organisme asidofilik dapat mewakili peninggalan primordial dari mana kehidupan yang lebih kompleks berkembang.
Selain itu, karena proses metabolisme dapat berasal dari permukaan mineral sulfida, kemungkinan struktur DNA organisme ini dapat terjadi pada pH asam.
Regulasi pada organisme asidofilik
Pengaturan pH sangat penting untuk semua organisme, untuk alasan ini acidophiles perlu memiliki pH intraseluler mendekati netral.
Namun, organisme asidofilik mampu mentolerir gradien pH beberapa kali lipat, dibandingkan dengan organisme yang hanya tumbuh pada pH mendekati netralitas. Contohnya adalah Thermoplasma acidophilum yang mampu hidup pada pH 1,4 sambil mempertahankan pH internalnya pada 6,4.
Hal yang menarik tentang organisme asidofilik adalah mereka memanfaatkan gradien pH ini untuk menghasilkan energi melalui gaya gerak proton.
Contoh mikroorganisme asidofilik
Organisme asidofilik sebagian besar didistribusikan pada bakteri dan archaea dan berkontribusi pada banyak siklus biogeokimia, yang meliputi siklus besi dan belerang.
Di antara yang pertama kita memiliki Ferroplasma acidarmanus , yang merupakan archa yang mampu tumbuh di lingkungan dengan pH mendekati nol. Prokariota lainnya adalah Picrophilus oshimae dan Picrophilus torridus , yang juga termofilik dan tumbuh di kawah gunung berapi Jepang.
Kita juga memiliki beberapa eukariota acidophilic seperti Cyanidyum caldariuym , yang mampu hidup pada pH mendekati nol, menjaga bagian dalam sel pada tingkat yang hampir netral.
Acontium cylatium , Cephalosporium sp. dan Trichosporon cerebriae , adalah tiga eukariota dari Kingdom Jamur. Lainnya yang sama menariknya adalah Picrophilus oshimae dan Picrophilus torridus .
Kegunaan
Pencucian
Peran penting mikroorganisme asidofilik melibatkan aplikasi bioteknologi mereka, khususnya dalam ekstraksi logam dari mineral, yang sangat mengurangi polutan yang dihasilkan oleh metode kimia tradisional (pencucian).
Proses ini sangat berguna dalam penambangan tembaga, di mana, misalnya, Thobacillus sulfolobus dapat bertindak sebagai katalis dan mempercepat laju oksidasi tembaga sulfat yang terbentuk selama oksidasi, membantu pelarutan logam.
Industri makanan
Organisme acidophilic memiliki enzim kepentingan industri, menjadi sumber asam-stabil enzim dengan aplikasi sebagai pelumas.
Selain itu, dalam industri makanan produksi amilase dan glukoamilase digunakan untuk pemrosesan pati, pembuatan kue, pemrosesan jus buah.
Selain itu, mereka banyak digunakan dalam produksi protease dan selulase yang digunakan sebagai komponen pakan ternak dan dalam pembuatan produk farmasi.
Referensi
- Baker-Austin C, Dopson M. Kehidupan dalam asam: homeostasis pH pada acidophiles. Tren Mikrobiol. 2007; 15 (4): 165-71.
- Edwards KJ, Bond PL, Gihring TM, Banfield JF. Asidofil Ekstrim Pengoksidasi Besi Arqueal Penting dalam Drainase Asam Tambang. Sains. 2000; 287: 1796-1799.
- Horikoshi K. Alkaliphiles: Beberapa aplikasi produk mereka untuk bioteknologi. Ulasan Mikrobiologi dan Biologi Molekuler. 1999; 63: 735-750.
- Kar NS, Dasgupta AK. Kemungkinan peran muatan permukaan dalam organisasi membran dalam acidophile, India. Jurnal Biokimia dan Biofisika. seribu sembilan ratus sembilan puluh enam; 33: 398-402.
- Macalady JL, Vestling MM, Baumler D, Boekelheide N, Kaspar CW, Banfield JF. Membran monolayer terkait tetraeter di Ferroplasma spp: kunci untuk bertahan hidup dalam asam. Ekstrofil. 2004; 8: 411-419
- Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Keanekaragaman Prokariotik: Archea. Dalam: Madigan MT, Martinko JM, Parker J. (eds). Mikrobiologi Mikroorganisme Brock. edisi sepuluh. Ed.Pearson-Prentice Hall, Madrid, hal 741-766.
- Schleper C, Pühler G, Kühlmorgen B, Zillig W. Hidup pada pH yang sangat rendah. Alam. sembilan belas sembilan puluh lima; 375: 741-742.
- Wiegel J, Keubrin UV. Alkalitermofil. Transaksi Masyarakat Biokimia. 2004; 32: 193-198.
