Thermus aquaticusの特性、ライフサイクル、用途



サーマスアクアティクス 1967年にトマスブロックによって発見された、Phylum Deinococcus-Thermusにある好熱性細菌です。それは本質的な性質として熱安定性を有するグラム陰性、従属栄養性および好気性微生物である。.

それは、イエローストーン国立公園内および北米のカリフォルニア内で、５０℃から８０℃、ｐＨ６．０から１０．５の間の様々な熱源から得られる。それはまた人工の熱的生息地からも隔離されています.

それは耐熱性酵素の供給源であり、それは異なる変性サイクルを生き延びる。これに関連して、タンパク質および酵素はバイオテクノロジー産業にとって特に興味深いものである。.

これが、それを構成する酵素が遺伝子工学、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）、そして科学的および法医学的研究のための道具としてどのように使われているかである（Williams and Sharp、1995）。.

索引

  • 1一般的な特徴
  • 2系統学と分類学
  • 3形態
  • 4ライフサイクル
  • 5細胞構造と代謝
  • 6アプリケーション
    • 6.1フラグメントを増幅する
    • 6.2生化学反応を触媒する
    • 6.3食品バイオテクノロジー
    • 6.4ポリ塩化ビフェニル化合物の分解
  • 7参考文献

一般的な特徴

グラム陰性です

の サーマスアクアティクス グラム染色法にかけると、それはフクシア色を帯びる。これは、ペプチドグリカンの壁が非常に薄いために染料粒子がその中に閉じ込められないためです。.

生息地

この細菌は非常に高温に耐えるように設計されています。これは、その自然の生息地が気温が50℃を超える地球上の場所であることを意味します.

この意味で、この細菌は間欠泉から分離されており、イエローストーン国立公園で最も一般的なものです。世界各地の温泉、および人工の温水環境.

好気性です

これは サーマスアクアティクス それは彼らの代謝プロセスを実行するために酸素の利用可能性を提供する環境になければならない細菌です.

それは好熱性です

これが最も代表的な特徴の1つです。 サーマスアクアティクス. この細菌は気温が極端に高い場所から分離されました.

の サーマスアクアティクス それはそれが支える温度と同じくらい高い温度では、ほとんどの生物のタンパク質が変性し、不可逆的に機能を発揮するのをやめるので、非常に特殊で耐性のある細菌です。.

この細菌は、40℃〜79℃の範囲の増殖温度を有し、最適増殖温度は70℃である。.

彼は従属栄養です。

他の従属栄養生物と同様に、このバクテリアは環境中に存在する有機化合物が成長するのを必要とします。有機物の主な供給源は、周囲に存在するバクテリアと藻、そして周囲の土壌です。.

ややアルカリ性の環境で発生する

最適pHは サーマスアクアティクス それがそれらの機能を失うようにするタンパク質なしで開発することができます7.5と8の間です。それはpHスケールで7が中性であることを覚えておく価値があります。これ以上はアルカリ性で酸性以下です.

それはたくさんの酵素を作り出す

サーマスアクアティクス それは高温の環境で生きるその能力のために実験的に非常に有用であった微生物です.

さて、多くの研究を通して、それが不思議なことに、他の微生物において、それらの同じ温度で変性しそしてそれらの機能を失う多くの酵素を合成することが決定された。.

を合成する酵素 サーマスアクアティクス 最も研究されてきたものは何ですか。

  • アルドラーゼ
  • Taq I制限酵素
  • DNAリガーゼ
  • アルカリホスファターゼ
  • イソクエン酸デヒドロゲナーゼ
  • アミロマルターゼ

系統学および分類学

この微生物は古典的なアプローチの下で組み立てられています：

  • 王国：バクテリア
  • 門：De​​inococcus-Thermus
  • クラス：デイノコッカス
  • 注文する：Thermales
  • ファミリー：Thermaceae
  • ジャンル：サーマス
  • 種：サーマスアクアティクス.

形態学

バクテリア サーマスアクアティクス 桿菌（bacilli）のグループに属しています。セルは、４から１０ミクロンの間のおよそのサイズを有する。顕微鏡では、非常に大きな細胞と小さな細胞を見ることができます。細胞表面に繊毛やべん毛がない.

のセル サーマスアクアティクス それは3つの層から構成されている膜を持っています：内部プラズマ、粗い外観を持つ外部層、そして中間層。.

このタイプのバクテリアの際立った特徴の1つは、その内部の膜の中に響きのある体として知られている棒のように見える構造があるということです。.

同様に、これらの細菌は細胞壁にペプチドグリカンをほとんど含まず、グラム陽性菌とは異なり、リポタンパク質を含みます。.

自然光にさらされると、細菌の細胞は黄色、ピンク色または赤色になります。これは細菌細胞に含まれている色素によるものです.

遺伝物質は、DNAが含まれている単一の環状染色体から構成されています。このうち、約65％がグアニンとシトシンのヌクレオチドで構成されています。チミンとアデニンのヌクレオチドが35％を占めているからです。.

ライフサイクル

一般に、T. aquaticusを含む細菌は、細胞分裂によって無性生殖する。唯一のDNA染色体が複製し始めます。 DNAポリメラーゼと呼ばれる酵素の存在により、それは複製して娘細胞からすべての遺伝情報を引き継ぐことができます。 20分で新しい染色体が完成し、細胞内の部位に固定されます.

分裂は続き、25分で、2つの染色体は2倍になり始めました。分裂は細胞の中央および３８分に現れる。娘細胞は、壁によって分離された分裂を有し、無性分裂は45〜50分で終了する。 （Dreifus、2012）.

細胞構造と代謝

それはグラム陰性菌であるので、それはペプチドグリカンが位置する外膜（リポタンパク質層）およびペリプラズム（水性膜）を有する。繊毛もべん毛も観察されない.

高温での溶解を回避するのに必要な化学的安定性を失うことなく、細胞プロセスの機能性を維持するために、これらの好熱性生物の脂質の組成は、それらが発生する状況の温度の変動に適応しなければならない。 1971）.

一方、T. aquaticusは真に熱安定性の酵素源となっています。 ｔａｑ ＤＮＡポリメラーゼは、二重結合を生成する基質の溶解を触媒する酵素であるので、それはリアーゼ型の酵素（結合の放出を触媒する酵素）に関連している。.

それは好熱性細菌に由来することを考慮すると、それは高温での長期のインキュベーションに耐性がある（Lamble、2009）。.

各生物は複製のためのＤＮＡポリメラーゼを有するが、その化学組成のために高温に耐えられないことに留意すべきである。それが、taq DNAポリメラーゼが他の種のゲノムと同様にヒトゲノムの配列を増幅するために使われる主な酵素である理由です.

アプリケーション

フラグメントを増幅する

酵素の熱安定性は、ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）のようなインビトロ複製を通してＤＮＡフラグメントを増幅するための技術においてそれが使用されることを可能にする（ＭａｓおよびＣｏｌｂｓ、２００１）。.

このために、最初および最後のプライマー（ＤＮＡ合成の出発点を提供する短いヌクレオチド配列）、ＤＮＡポリメラーゼ、デオキシリボヌクレオチド三リン酸、緩衝液およびカチオンが必要とされる。.

すべての要素を含む反応チューブを94〜98℃のサーマルサイクラーに入れ、DNAを単純な鎖に分割します。.

プライマーの実行を開始すると、再加熱が75〜80℃の間で再び発生します。 DNAの5 '末端から3'末端に合成を開始する.

ここに耐熱性酵素を使用することの重要性があります。他のポリメラーゼが使用された場合、それはプロセスを実行するのに必要な極端な温度の間に破壊されるでしょう.

Kary MullisとCetus Corporationの他の研究者は、DNAの熱変性の各サイクルの後に酵素を加える必要性の排除を発見しました。酵素はクローン化され、修飾され、そして商業的販売のために大量に生産された。.

生化学反応を触媒する

熱安定性酵素の研究は、広範囲の工業プロセスへの応用をもたらし、そして分子生物学における飛躍的進歩であった。バイオテクノロジーの観点から、その酵素は極端な温度条件下で生化学反応を触媒することができます。.

例えば、潜在的に感染性の微生物を使用せずにチキンフェザー廃棄物を管理する方法を開発するための研究が開発されてきた。.

我々は、好熱性非病原性T. aquaticusの使用を意味する、ケラチン分解プロテアーゼの産生によって媒介されるニワトリペンの生分解を調べた（Bhagat、2012）。.

食品バイオテクノロジー

T. aquaticusの熱活性セリンペプチダーゼaqualysin1によるグルテンの加水分解は、製パンにおいて80℃以上で始まる.

これを用いて、パン粉の食感に対する耐熱性グルテンの相対的寄与が研究されている（Verbauwhede and Colb、2017）。.

ポリ塩化ビフェニル化合物の分解

工業分野における有用性に関して、好熱性細菌としてのThermus aquaticusの酵素は、ポリ塩化ビフェニル化合物（PCB）の分解に適用されている。.

これらの化合物は電気機器の冷媒として使用されています。毒性は非常に広く、その分解は非常に遅い（Ruíz、2005）.

参考文献

  1. Brock、TD。、フリーズH. Thermus aquaticus gen。 n。とsp。 n。、非胞子形成性の好熱菌に。 Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ。 ９８巻（１）。 289〜297.
  2. Dreifus Cortes、ジョージ。微生物の世界編集経済文化の背景。メキシコ2012年.
  3. Ferreras P. Eloy R.バイオテクノロジーに関心のある熱安定性酵素の発現と研究。学位論文マドリード。 2011年から入手可能：repositorio.uam.es.
  4. ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）のMas E、Poza J、Ciriza J、Zaragoza P、Osta RおよびRodellar C.の基礎。 AquaTIC No. 15、11年11月.
  5. Ruiz-Aguilar、Graciela M. L.、微生物によるポリ塩化ビフェニル（PCB）の生分解…大学法[オンライン] 2005、15（5月 - 8月）。 redalyc.orgで入手可能.
  6. シャープR、ウィリアムRサーマス種。バイオテクノロジーハンドブックスプリンガーサイエンスビジネスメディア、LLC。 1995年.