bakteri termofilik adalah mereka yang memiliki kemampuan untuk tumbuh dalam lingkungan dengan suhu lebih dari 50 ° C. Habitat mikroorganisme ini adalah tempat yang sangat tidak bersahabat, seperti lubang hidrotermal, daerah vulkanik, mata air panas dan gurun, antara lain. Tergantung pada kisaran suhu yang mereka dukung, mikroorganisme ini diklasifikasikan sebagai termofil, termofil ekstrim, dan hipertermofil.
Termofil berkembang dalam kisaran suhu antara 50 dan 68 ° C, dengan suhu pertumbuhan optimalnya lebih dari 60 ° C. Termofil ekstrem tumbuh dalam kisaran 35 hingga 70 ° C, dengan suhu optimal 65 ° C, dan hipertermofil hidup dalam kisaran suhu 60 hingga 115 ° C, dengan pertumbuhan optimal pada 80 ° C.
Gambar di sebelah kiri: Lingkungan tempat bakteri termofilik menghuni. Gambar di sebelah kanan: representasi figuratif dari bakteri termofilik. Sumber: Gambar kiri px di sini, gambar kanan pixabay
Sebagai contoh bakteri termofilik pada umumnya dapat disebutkan sebagai berikut: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans , Marinithermus hydrothermalis, dan Thermus aquaticus, antara lain .
Mikroorganisme ini memiliki karakteristik struktural khusus yang memberi mereka kemampuan untuk menahan suhu tinggi. Faktanya, morfologi mereka sangat berbeda sehingga mereka tidak dapat berkembang pada suhu yang lebih rendah.
Indeks artikel
Karakteristik
Bakteri termofilik memiliki serangkaian karakteristik yang membuatnya beradaptasi dengan lingkungan dengan suhu yang sangat tinggi.
Di satu sisi, membran sel bakteri ini memiliki jumlah lipid jenuh rantai panjang yang tinggi. Ini memungkinkan mereka untuk mengatasi suhu tinggi dan mempertahankan permeabilitas dan fleksibilitas yang memadai, mengelola pertukaran zat dengan lingkungan tanpa merusak diri mereka sendiri.
Di sisi lain, meskipun diketahui bahwa protein umumnya mengalami denaturasi pada suhu tinggi, protein yang ada pada bakteri termofilik memiliki ikatan kovalen yang berinteraksi secara hidrofobik. Karakteristik ini memberikan stabilitas pada jenis bakteri ini.
Demikian pula, enzim yang dihasilkan oleh bakteri termofilik adalah protein termostabil, karena mereka dapat menjalankan fungsinya di lingkungan yang tidak bersahabat di mana bakteri ini berkembang, tanpa kehilangan konfigurasinya.
Dalam kaitannya dengan kurva pertumbuhannya, bakteri termofilik memiliki tingkat reproduksi yang tinggi, tetapi memiliki waktu paruh yang lebih pendek daripada kelas mikroorganisme lainnya.
Kegunaan bakteri termofilik dalam industri
Saat ini, berbagai jenis industri menggunakan enzim yang berasal dari bakteri untuk melakukan proses yang berbeda. Beberapa di antaranya berasal dari bakteri termofilik.
Di antara enzim yang paling sering diisolasi dari bakteri termofilik dengan kemungkinan aplikasi industri adalah enzim -amilase, xilanase, DNA polimerase, katalase, dan protease serin, semuanya termostabil.
Enzim-enzim ini istimewa karena mampu bekerja pada suhu tinggi, di mana enzim serupa lainnya yang dibuat oleh bakteri mesofilik akan terdenaturasi.
Oleh karena itu, mereka ideal untuk proses yang membutuhkan suhu tinggi atau dalam proses di mana sangat penting untuk meminimalkan proliferasi bakteri mesofilik.
Contoh
Sebagai contoh penggunaan enzim dari bakteri termofilik dalam industri, dapat disebutkan penggunaan DNA polimerase (taq polimerase), dalam teknik polymerase chain reaction (PCR).
Teknik ini mendenaturasi DNA pada suhu tinggi, tanpa risiko merusak enzim taq polimerase. Polimerase taq pertama yang digunakan diisolasi dari spesies Thermus aquaticus .
Di sisi lain, bakteri termofilik dapat digunakan untuk meminimalkan kerusakan akibat pencemaran lingkungan.
Misalnya, penelitian telah mengungkapkan bahwa beberapa bakteri termofilik dapat menghilangkan senyawa yang beracun bagi lingkungan. Seperti halnya poliklorinasi bifenil (zat pencemar yang ada dalam plastik dan zat pendingin, di antara senyawa lainnya).
Hal ini dimungkinkan berkat fakta bahwa bakteri termofilik tertentu dapat menggunakan unsur-unsur seperti bifenil, 4-klorobifenil dan asam benzoat sebagai sumber karbon. Oleh karena itu, mereka mendegradasi bifenil poliklorinasi, menghilangkannya dari lingkungan.
Di sisi lain, bakteri ini sangat baik dalam mendaur ulang unsur-unsur seperti nitrogen dan belerang di dalam tanah. Karena itu, mereka dapat digunakan untuk menyuburkan tanah secara alami tanpa perlu pupuk buatan (kimia).
Demikian juga, beberapa peneliti mengusulkan penggunaan bakteri termofilik untuk memperoleh zat yang menghasilkan energi alternatif seperti biogas, biodiesel dan bioetanol melalui hidrolisis limbah agroindustri, mendukung proses bioremediasi.
Habitat
Habitat bakteri termofilik terdiri dari tempat-tempat terestrial atau laut yang ditandai dengan suhu tinggi mereka. Faktor lain yang menyertai suhu adalah pH medium, konsentrasi garam dan senyawa kimia (organik dan anorganik) yang mungkin ada.
Tergantung pada karakteristik spesifik lingkungan, jenis bakteri termofilik tertentu atau lainnya akan berkembang di dalamnya.
Di antara habitat yang paling umum untuk jenis bakteri ini, berikut ini dapat disebutkan: ventilasi hidrotermal, daerah vulkanik, mata air panas, dan gurun.
Makanan
Bakteri termofilik umumnya membutuhkan media kultur yang kompleks untuk tumbuh. Di antara nutrisi yang mungkin mereka butuhkan adalah sebagai berikut: ekstrak ragi, tripton, asam kasamino, glutamat, prolin, serin, selobiosa, trehalosa, sukrosa, asetat, dan piruvat.
Agar yang digunakan untuk isolasi beberapa bakteri termofilik adalah agar Luria-Ber-tani. Mengandung kasein hidrolisat, ekstrak ragi, NaCl, agar, dan akuades dengan pH diatur 7,0 ± 0,2.
Bakteri termofilik sebagai kontaminan makanan olahan
Kebanyakan bakteri termofilik bersifat saprofit dan tidak menyebabkan penyakit pada manusia. Namun, dalam pembuatan makanan mungkin ada faktor yang mendukung perkembangbiakan mikroorganisme termofilik, yang bisa berbahaya.
Sebagai contoh, dalam pembuatan produk susu, pasteurisasi digunakan sebagai metode dekontaminasi makanan. Cara ini seharusnya menjamin kualitas sanitasi; namun, ini tidak mudah karena bakteri termofilik bersporulasi dapat bertahan dalam proses ini.
Ini karena, meskipun sel vegetatif dari kebanyakan bakteri yang bersporulasi tidak tahan panas, sporanya tahan panas.
Ada bakteri bersporulasi yang merupakan bahaya nyata bagi konsumsi manusia. Misalnya, spora dari spesies berikut: Bacillus cereus , Clostridium botulinum , Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.
Makanan kaleng rendah asam biasanya diserang oleh bakteri termofilik anaerobik pembentuk spora seperti Geobacillus stearothermophilus . Bakteri ini memfermentasi karbohidrat dan menghasilkan rasa asam yang tidak enak karena produksi asam lemak rantai pendek.
Juga, makanan kaleng asam tinggi dapat terkontaminasi dengan Clostridium thermosaccharolyticum . Mikroorganisme ini sangat sakarolitik dan menyebabkan penonjolan kaleng karena produksi gas yang tinggi.
Untuk bagiannya, Desulfotomaculum nigrificans juga serangan kaleng makanan. Meskipun kaleng tidak menunjukkan tanda-tanda kerusakan, ketika kaleng dibuka tutupnya, bau asam yang kuat dapat dideteksi dan makanan yang menghitam dapat terlihat. Warna hitam disebabkan oleh fakta bahwa bakteri menghasilkan hidrogen sulfida, yang pada gilirannya bereaksi dengan besi dalam wadah, membentuk senyawa warna ini.
Akhirnya, Bacillus cereus dan Clostridium perfringens menyebabkan keracunan makanan dan Clostridium botulinum mengeluarkan neurotoksin yang kuat dalam makanan yang, bila dikonsumsi, menyebabkan kematian.
Contoh bakteri termofilik
Rhodothermus obmensis
Bakteri laut, basil Gram negatif, heterotrofik, aerobik dan hipertermofilik.
Genus Caldicellulosiruptor
Bakteri anaerob, Gram positif, termofilik ekstrim, bersporulasi.
Kelas termomikrobium
Mereka adalah bakteri hipertermofilik aerobik, heterotrofik, dengan variabel Gram.
Rhodothermus marinus
basil gram negatif, aerobik, termofilik ekstrim dan halofilik. Produksi enzim termostabilnya telah dipelajari, terutama untuk menghidrolisis polisakarida dan untuk sintesis DNA, keduanya menarik bagi industri.
Deferribacter desulfuricans
Bakteri anaerob, termofilik ekstrim, heterotrofik, mereduksi belerang, nitrat dan arsenat.
Marinithermus hidrotermal
Batang atau filamen gram negatif, termofilik ekstrim, heterotrofik aerobik ketat.
Thercarasulfobacterium hydrogeniphilum
Spesies laut, hipertermofilik, anaerobik, Gram negatif, chemolytoautotrophic (pengurang sulfat), tidak bersporulasi.
termus akuatik
Bakteri gram negatif, hipertermofilik, heterotrofik, dan aerob. Ini mensintesis enzim termostabil yang digunakan dalam teknik PCR yang disebut taq DNA polimerase.
Sulfurivirga caldicuralii
Ekstrim termofilik, chemolytoautotrophic mikroaerofilik, oksidan tiosulfat.
Geobacillus stearothermophilus sebelumnya disebut Bacillus stearotermophilus
Batang gram positif, bersporulasi, termofilik ekstrim. Sporanya digunakan di laboratorium mikrobiologi sebagai kontrol biologis untuk mengevaluasi berfungsinya autoklaf.
Genus Nautilia
Spesies dari genus ini dicirikan oleh Gram negatif, hipertermofil meskipun rentang pertumbuhannya luas, kehidupan laut, mereka tidak membentuk spora, mereka anaerob obligat atau mikroaerofil.
Tabel perbandingan antara spesies yang paling relevan
Sumber: Disiapkan oleh penulis Msc. Marielsa Gil.
Referensi
- Gallut P. Isolasi dan kultur mikroorganisme yang terkait dengan onkoid dari mata air hidrotermal Santispac, Bahía Concepción, BCS, México. Tesis untuk mendapatkan gelar Master of Science. Pusat Penelitian Biologi. 2016. Tersedia di: cibnor.repositorioinstitucional.
- Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjansson JK. Rhodothermus marinus: fisiologi dan biologi molekuler. Ekstrofil. 2006; 10 (1): 1-16. Tersedia di: cbi.nlm.nih.gov.
- Thermus aquaticus .” Wikipedia, Ensiklopedia Bebas . 24 Nov 2018, 10:28 UTC. 9 Mei 2019, 01:55 en.wikipedia.or
- Thwaite J, basil uji Atkins H. Sterilisasi. Dalam Mikrobiologi Medis (Edisi Kedelapan Belas) .
- Reyes T. Keanekaragaman hayati bakteri laut: taksa baru yang dapat dibudidayakan. Skripsi untuk memenuhi syarat meraih gelar Doktor Bioteknologi. Departemen Mikrobiologi dan Ekologi. 2012. Tersedia di: Universitas Valencia.
- Sako Y, Takai K, Ishida Y, Uchida A, Katayama Y. Rhodothermus obamensis sp. nov ., garis keturunan cararn dari bakteri laut yang sangat termofilik. Bakteriol Sistem J Int. seribu sembilan ratus sembilan puluh enam; 46 (4): 1099-104.
- Ríos M. Neida, Crespo M. Carla F., Terrazas S. Luis E., Alvarez A. María T. Isolasi strain anaerob termofilik yang menghasilkan selulase dan hemiselulase yang terlibat dalam produksi Bioetanol melalui kultur tradisional dan teknik isolasi dan tidak tradisional. BIOFARBO. 2007; 15 (1): 43-50. Tersedia di: magazinebolivianas.org.b
