Психрофильные бактерии

Другие критерии деления

Мезофилы есть и среди животных или растений, однако принадлежность к этому виду определяется не температурными предпочтениями. В отличие от бактерий мезофильные представители флоры – это те, которые предпочитают среднее количество влаги. Правильнее такие растения называть мезофитами, а главное условие для их успешного роста и развития – достаточное, но не избыточное содержание воды в почве. Представители этого вида произрастают и в тропических, и в субтропических лесах. Но в основном растения-мезофиты – «жители» умеренных широт:

• лиственные кустарники и деревья,
• луговые травы (клевер и тимофеевка),
• лесные ландыши, кислица.

Среди растений, предпочитающих умеренность в потреблении воды, практически одинаковое количество и полезных сельскохозяйственных культур, и сорняков.

Гигрофилы – это те живые организмы, которые предпочитают влажный климат (растения правильнее называть «гигрофиты»). Заболоченные территории, поймы рек, влажные леса – это ареал обитания представителей флоры и фауны, которые весьма негативно отреагируют на засуху. Гигрофилы, оказавшись в условиях пониженной влажности, начнут интенсивно терять воду, что, в конечном счете, приведет к их гибели.

Все бактерии по большей части гигрофилы. Это вполне объяснимо, ведь без воды клетка не может нормально функционировать. Клетки микроорганизмов осуществляют обмен между собой через водные растворы. Они всегда должны быть окружены водной пленкой. Но на поверхностях скал, в почвах пустынь или полупустынь, на коре деревьев встречаются микроорганизмы, способные развиваться в засушливых условиях. Это некоторые виды грибов и водорослей, а вот бактерий среди них меньше. Все они получили название ксерофилы. Животные, относящиеся к этой категории, научились регулировать водный обмен, чтобы удерживать как можно больше влаги в организме.

Психрофильные бактерии, обитающие в холодных условиях, вызывают интерес у врачей и микробиологов. Специалисты отмечают, что эти микроорганизмы способны выживать и размножаться при низких температурах, что делает их важными для экосистем полярных регионов и глубоководных сред. Врачи подчеркивают, что изучение психрофильных бактерий может открыть новые горизонты в медицине, особенно в области разработки антибиотиков и биотехнологий. Кроме того, их метаболические процессы могут быть использованы для создания эффективных методов биоремедиации, что особенно актуально в условиях изменения климата. Однако, несмотря на потенциальные преимущества, врачи предостерегают о необходимости дальнейших исследований, чтобы полностью понять влияние этих бактерий на здоровье человека и окружающую среду.

Видеолекция: Психрофильные люминесцирующие бактерии

Морфология

Большинство известных экстремофилов — микробы. Домен Археи содержит известные примеры, но экстремофилы присутствуют в многочисленных и разнообразных генетических линиях бактерий и архей. Кроме того, ошибочно использовать термин «экстремофил» для описания всех археев, так как некоторые из них мезофилы. Также не все экстремофилы одноклеточные: первичноротые животные обнаружены в сходных условиях, включая помпейского червя, психрофильных гриллоблаттидов (насекомые) и антарктического криля (ракообразные). Многие также бы классифицировали тихоходок как экстремофилов, но пусть тихоходка и может выжить в экстремальных условиях, она не считается экстремофилом, потому что не приспособлена к жизни в таких условиях. Вероятность их смерти увеличивается, чем дольше они подвергаются воздействию экстремальной среды.

Характеристика психофильных организмов

Психрофильные бактерии, обитающие в экстремально холодных условиях, вызывают большой интерес у ученых и биологов. Многие исследователи отмечают их уникальные адаптационные механизмы, позволяющие выживать при температурах ниже нуля. Эти микроорганизмы играют важную роль в экосистемах полярных регионов и глубоководных океанских впадинах, участвуя в разложении органических веществ и поддержании биогеохимических циклов.

Некоторые люди восхищаются возможностями психрофильных бактерий в биотехнологии, где их ферменты могут использоваться для производства пищи, биотоплива и даже в медицине. Однако есть и те, кто выражает опасения по поводу их потенциального влияния на экосистемы, особенно в условиях изменения климата. В целом, психрофильные бактерии остаются объектом активных исследований, открывая новые горизонты в понимании жизни в экстремальных условиях.

КАК ДЕЙСТВУЕТ БАКТЕРИОФАГ. ВИРУС УБИЙЦА ИЛИ СПАСИТЕЛЬ

местообитания

Основными местами обитания психофильных организмов являются:

-Морские полярные среды.

-Банкиза или морской лед.

-Земные полярные среды.

-Озера большой высоты и широты.

-Подледниковые озера.

-Холодные альпийские регионы.

-Поверхности ледника.

-Полярные пустыни.

-Глубокий океан.

приспособления

Психрофилы защищены от замерзания различными приспособлениями. Одним из них является гибкость их клеточных мембран, которую они достигают путем включения высокого содержания коротких и ненасыщенных жирных кислот в структуры своих липидных мембран..

Эффект от включения этих жирных кислот заключается в снижении температуры плавления, одновременно увеличивая его текучесть и его стойкость..

Другой важной адаптацией психрофилов является синтез антифризных белков. Эти белки поддерживают воду в организме в жидком состоянии и защищают ДНК, когда температура падает ниже точки замерзания воды

Они также предотвращают образование льда или его перекристаллизацию.

Невидимая жизнь. Введение в микробиологию

Промышленное использование

Термоалкалифильная каталаза, инициирующая распад перекиси водорода на кислород и воду, была выделена из организма Thermus brockianus, найденного в Йеллоустонском национальном парке исследователями национальной лаборатории Айдахо. Каталаза действует в диапазоне температур от 30 °C до 94 °С и значении рН 6-10. Она чрезвычайно стабильна по сравнению с другими каталазами при высоких температурах и рН. В сравнительном исследовании, каталаза Т. brockianus показала период полураспада 15 дней при 80 °С и рН 10, а каталаза, полученная из Aspergillus niger имела период полураспада 15 секунд при тех же условиях. Каталазе найдётся применение в удалении перекиси водорода в промышленных процессах, таких как целлюлозно-бумажное и текстильное отбеливание, пищевая пастеризация и обеззараживание поверхности упаковок пищевых продуктов.

ДНК-модифицирующие ферменты, такие как термостабильная ДНК полимераза и некоторые ферменты Bacillus, используемые в клинической диагностике и при разжижении крахмала, производятся на коммерческой основе несколькими биотехнологическими компаниями.

Примеры

Некоторые известные мезофилы включают листерии , золотистый стафилококк и кишечную палочку . Другие примеры видов из мезофилов являются Clostridium kluyveri , Pseudomonas maltophilia , ТЫоЬасШиз Novellus , Streptococcus Пирролидонилпептидаза и пневмококк . Различные типы заболеваний и инфекций , как правило , имеют патогены из мезофильных бактерий , таких как те , что перечислены выше.

Listeria моноцитогенес

Listeria моноцитогенес является грамположительной бактерией. Она тесно связана с Bacillus и стафилококки . Это палочковидный, факультативные анаэробы , что подвижно по перитрихиальным жгутикам . Л. моноцитогенес моторики ограничена от 20 ° C до 25 ° C. При оптимальной температуре, она теряет свою подвижность. Эта бактерия ответственна за листериоз , которая вытекает из зараженной пищи.

золотистый стафилококк

Золотистый стафилококк был впервые идентифицирован в 1880. Он отвечает за различные инфекции , вытекающих из — за травмы. Бактерия преодолевает естественные механизмы организма. Долговечны инфекции золотистого стафилококка включает в себя пневмонию , менингит и остеомиелит . S. стафилококк обычно заключен в условиях стационара.

кишечная палочка

Кишечная палочка является грамотрицательной, палочковидным факультативной анаэробной бактерией , которая не вызывает споры . Бактерия является членом семейства Enterobacteriaceae . Она способна производить энтеротоксины , которые являются термолабильными или термостабильными . Другие характеристики кишечной палочки в том , что она оксидазах -отрицательная, цитрат -отрицательный, метил-красный положительный, и Фогес-Проскауэр -отрицательный. Подводя итог кишечной палочки , это кишечная . Он способен использовать глюкозу и ацетат в качестве источника углерода для ферментации. Кишечная палочка обычно находится в кишечнике живых организмов. E.coli , имеет много возможностей , такие как будучи хозяином для рекомбинантной ДНК и быть патогеном.

Часто опознаются новые подтипы «-филов» и список подкатегорий экстремофилов постоянно растёт. Например, микробная жизнь существует в озере из жидкого асфальта Пич-Лейк. Исследования показывают, что популяции экстремофилов населяют асфальтовое озеро в диапазоне 106 — 107 клеток/грамм. Кроме того, до недавнего времени устойчивость к бору была неизвестна, но сильный борофил был открыт среди бактерий. С недавней изоляцией бактерии Bacillus boroniphilus, борофилы вошли в дискуссию. Исследование этих прокариот может помочь в освещении механизма, как токсичности бора, так и его дефицита.

Роли

Микроорганизмы играют важную роль в разложении органического вещества и минерализации из питательных веществ . В водных средах разнообразие экосистемы позволяет разнообразие мезофилов

Функции каждого мезофила зависят от окружающей среды, что особенно важно диапазона температур. Бактерии , такие как мезофилы и термофилы используются в сыроделиях из — за их роли в брожении

«Традиционные микробиологи используют следующие термины , чтобы указать общую (слегка произвольно) оптимальная температура для роста бактерий: психрофилы (15-20 ° C), мезофилы (30-37 ° С), термофилы (50-60 ° C) и крайние термофилы (до 122 ° с)». Оба мезофилы и термофилы используются в сыроделия по той же причине; Однако, они растут, процветают и умирают при различных температурах. Психротропных бактерии способствуют молочные продукты порча, получая плесенью или будет плохо из — за их способности расти при более низких температурах , таких как в холодильнике.

Почему они не «мерзнут»

Психрофильные микроорганизмы получили свое название от греческого слова psyhria, что переводится как «холод». Они наиболее распространены в водной среде и в почвах холодных областей земного шара. Психрофилы отличаются тем, что высокая активность ферментов у них проявляется только при низкой температуре. Помогает им выживать и размножаться большое содержание ненасыщенных жирных кислот (сосредоточенных в мембране). Другие представители микромира тоже имеют такие кислоты в своем составе, но у них количество этих веществ заметно меньше.

При понижении температуры мембрана других микроорганизмов затвердевает и перестает функционировать. Психрофилы, наоборот, сохраняют ее в полужидком состоянии и могут продолжать свою жизнедеятельность.

Типичные представители рассматриваемой категории простейших – это:

• сине-зеленые водоросли;
• некоторые гнилостные и другие бактерии (как пример можно назвать псевдомонады, клостридии);
• плесень.

Для обязательного роста в условиях пониженной температуры психрофилы нуждаются в жидкой водной среде. Бактерии и грибы, «ответственные» за порчу продуктов, которые хранятся в ледниках и холодильниках, несомненно, психрофильные микроорганизмы.

ссылки

1. Cavicchioli R. (2015). О понятии психрофил. Журнал ISME, 10 (4), 793-795. doi: 10.1038 / ismej.2015.160
2. Krembs, C. and Deming, J.W. (2008). Роль экзополимеров в микробной адаптации к морскому льду. В: Margesin, R., Schirmer, F., Marx, J.-C. and Gerday, C. reds) Психрофилы: от биоразнообразия к биотехнологии. Springer-Verlag, Берлин, Германия, стр. 247-264.
3. Kohshima S. (1984). Новое холодоустойчивое насекомое, найденное в гималайском леднике. Nature, 310 (5974), 225-227. doi: 10.1038 / 310225a0
4. Маргезин Р. (редактор). (2017). Психрофилы: от биоразнообразия к биотехнологии. Второе издание. Springer Verlag, Гейдельберг, Германия. стр. 685.
5. Митева В. (2008). Бактерии в снегу и льду. В: Маргезин Р. и Ширмер Ф. (ред.) Психрофилы: от биоразнообразия к биотехнологии. Springer Verlag, Гейдельберг, Германия, стр. 31-50.
6. Прайс, П. Б. (2000). Среда обитания для психрофилов в глубоком антарктическом льду. Слушания Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 97, 1247-1251.

Вопрос-ответ

Кто относится к психрофилам?

К психрофитам относятся как низшие растения (снежные и ледовые водоросли, наскальные лишайники), так и высшие, представленные различными жизненными формами (кустарник, кустарничек, полукустарник, многолетние травы и т.

Что такое психрофильные микробы?

Психрофильные бактерии определяются как бактерии, любящие холод . В частности, их основные температуры составляют 20 °C для максимального роста, 15 °C или ниже для оптимального роста и 0 °C или ниже для минимального роста (Morita, 1975), и это определение принимается большинством микробиологов.

Назовите 5 примеров психрофилов. ?

Психрофилы включают бактерии, лишайники, снежные водоросли, фитопланктон, грибы и насекомые . Среди бактерий, которые могут переносить экстремальный холод, находятся Arthrobacter sp. , Psychrobacter sp. И представители родов Halomonas, Pseudomonas, Hyphomonas и Sphingomonas.

Какая температура не является оптимальной для психрофилов?

При этом строгие (облигатные) психрофилы неспособны размножаться при температуре выше 20 °C, а факультативные (также называемые психротрофами) имеют оптимум роста от 22 до 30 °C.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите условия обитания психрофильных бактерий. Эти микроорганизмы thrive в холодных температурах, поэтому важно понимать, какие именно условия способствуют их росту и развитию. Это поможет вам лучше контролировать их в лабораторных или промышленных условиях.

СОВЕТ №2

Используйте психрофильные бактерии в биотехнологии. Эти бактерии могут быть полезны в различных процессах, таких как биодеградация и производство ферментов. Ознакомьтесь с их применением в пищевой промышленности и экологии для повышения эффективности ваших проектов.

СОВЕТ №3

Обратите внимание на безопасность при работе с психрофильными бактериями. Хотя они и не являются патогенными для человека, важно соблюдать правила лабораторной безопасности, чтобы избежать случайного загрязнения и распространения бактерий в нежелательных условиях.

СОВЕТ №4

Следите за новыми исследованиями в области психрофильных бактерий. Научные открытия и разработки в этой области могут привести к новым применениям и технологиям, поэтому оставайтесь в курсе последних тенденций и исследований.