Caractéristiques des bactéries thermophiles, habitat, nourriture

Le Bactéries thermophiles Ce sont ceux qui ont la capacité de se développer dans des environnements avec des températures supérieures à 50 ° C. Les habitats de ces micro-organismes sont des endroits très hostiles, tels que des cheminées hydrothermales, des zones volcaniques, des sources chaudes et des déserts, entre autres. Selon la plage de températures qu'ils soutiennent, ces micro-organismes sont classés comme des thermophiles extrêmes et hyperthermophiles.

Les thermophiles sont développés dans une plage de température entre 50 et 68 ° C, étant leur température de croissance optimale de plus de 60 ° C. Les thermophiles extrêmes se développent dans une plage entre 35 et 70 ° C, avec une température optimale de 65 ° C, et les hyperthermophiles vivent dans un intervalle de température comprise entre 60 et 115 ° C, avec une croissance optimale à ≥80 ° C.

Image à gauche: environnement où vivent les bactéries thermophiles. Image droite: représentation figurative des bactéries thermophiles. Source: Pxher Image gauche, image droite Pixabay

Comme exemples de bactéries thermophiles en général, les éléments suivants peuvent être mentionnés: GEOBAcillus stearotermophilus, Deferribacter Desulfuricans, Marinithhermus Hydrothermalis, et Thermus aquaticus, entre autres.

Ces micro-organismes ont des caractéristiques structurelles spéciales qui leur donnent la capacité de résister à une température élevée. En fait, leur morphologie est si différente qu'ils ne peuvent pas se développer à des températures mineures.

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Caractéristiques

Les bactéries thermophiles ont une série de caractéristiques qui les rendent adaptées à des environnements à des températures très élevées.

D'une part, la membrane cellulaire de ces bactéries a un nombre élevé de lipides saturés à longue chaîne. Cela leur permet de faire face à des températures élevées et de maintenir une perméabilité et une flexibilité adéquates, gérant d'échanger des substances avec l'environnement sans détruire.

D'un autre côté, bien qu'il soit connu que les protéines sont généralement dénaturées à des températures élevées, les protéines présentes dans les bactéries thermophiles ont des liaisons covalentes qui interagissent hydrophobe. Cette fonctionnalité assure la stabilité de ce type de bactéries.

De même, les enzymes produites par les bactéries thermophiles sont des protéines thermostables, car elles peuvent exercer leurs fonctions dans les environnements hostiles où ces bactéries se développent, sans perdre leur configuration.

En ce qui concerne leur courbe de croissance, les bactéries thermophiles ont un taux de reproduction élevé, mais ont une demi-vie plus courte que d'autres types de micro-organismes.

Utilité des bactéries thermophiles dans l'industrie

Aujourd'hui, différents types d'industries utilisent des enzymes d'origine bactérienne pour effectuer différents processus. Certains d'entre eux proviennent de bactéries thermophiles.

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Parmi les enzymes les plus fréquemment isolées des bactéries thermophiles avec des applications possibles au niveau industriel se trouvent les A-Amylases, la xylainase, la polymérase, les Cattleseses et la sérine-Proteas, toutes les enzymes thermosyais, tous thermostables.

Ces enzymes sont spéciales car elles sont capables d'agir à des températures élevées, où d'autres enzymes similaires fabriquées par des bactéries mésophiles seraient dénaturées.

Par conséquent, ils sont idéaux pour les processus qui nécessitent des températures ou des processus élevés où il est essentiel de minimiser la prolifération des bactéries mésophiles.

Exemples

À titre d'exemple de l'utilisation d'enzymes de bactéries thermophiles dans l'industrie, l'utilisation de l'ADN polymérase (Taq polymérase) peut être mentionnée, dans la technique de réaction en chaîne par polymérase (PCR).

Cette technique dénatur l'ADN à des températures élevées, sans risque que l'enzyme Taq polymérase soit endommagée. La première polymérase Taq utilisée a été isolée de l'espèce Thermus aquaticus.

D'un autre côté, les bactéries thermophiles peuvent être utilisées pour minimiser les dommages causés par la pollution de l'environnement.

Par exemple, certaines recherches ont révélé que certaines bactéries thermophiles peuvent éliminer les composés toxiques pour l'environnement. C'est le cas du polychlorobiphényle (substance polluante présente dans les plastiques et les réfrigérants, entre autres composés).

Cela est possible car certaines bactéries thermophiles peuvent utiliser des éléments tels que l'acide biphényle, 4-chlorobiphényle et benzoïque comme source de carbone. Par conséquent, ils dégradent les polychlorobiphényles, les éliminant de l'environnement.

D'un autre côté, ces bactéries sont excellentes pour recycler des éléments tels que l'azote et le soufre au sol. Pour cette raison, ils peuvent être utilisés pour fertiliser naturellement la terre sans avoir besoin d'engrais artificiels (produits chimiques).

De même, certains chercheurs proposent l'utilisation de bactéries thermophiles pour obtenir des substances qui génèrent des énergies alternatives telles que le biogaz, le biodiesel et le bioéthanol par l'hydrolyse des déchets agro-industriels, favorisant les processus de biorestauration.

Habitat

L'habitat des bactéries thermophiles est constituée par des lieux de terre ou de mer caractérisés par leurs températures élevées. D'autres facteurs qui accompagnent la température sont le pH du milieu, la concentration de sels et de composés chimiques (organiques et inorganiques) qui peuvent être présents.

Selon les caractéristiques spécifiques de l'environnement, un certain type de bactéries thermophiles ou d'autres se développera.

Parmi les habitats les plus courants pour ce type de bactéries, les voies suivantes peuvent être mentionnées: cheminées hydrothermales, zones volcaniques, sources chaudes et déserts.

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Alimentation

Habituellement, les bactéries thermophiles nécessitent des cultures complexes pour se développer. Parmi les nutriments qui peuvent nécessiter les éléments suivants: extrait de levure, triptone, acides casamino, glutamate, proline, sérine, cellobiosa, tréhalose, saccharose, acétate et pyruvate.

Une gélose utilisée pour l'isolement de certaines bactéries thermophiles est la gélose Luria-Ber-Tani. Il contient de la caséine hydrolysée, de l'extrait de levure, du NaCl, de l'agar et de l'eau distillée avec du pH ajusté à 7.0 ± 0.2.

Bactéries thermophiles comme polluants alimentaires transformés

La plupart des bactéries thermophiles sont des saprophytes et ne produisent pas de maladies chez l'homme. Cependant, dans la fabrication des aliments, il peut y avoir des facteurs qui favorisent la prolifération des micro-organismes thermophiles, qui peuvent être nocifs.

Pour donner un exemple, dans la fabrication de produits laitiers, la pasteurisation est utilisée comme méthode de décontamination des aliments. Cette méthode est censée garantir la qualité de la santé; Cependant, il n'est pas infaillible car les bactéries thermophiles sporulées peuvent survivre à ce processus.

En effet, bien que la cellule végétative de la plupart des bactéries sporulées ne soit pas résistante au thermor.

Il existe des bactéries sporulées qui représentent un réel danger pour la consommation humaine. Par exemple, les spores des espèces suivantes: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Theanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus  Stearothhermophilus. 

Les produits à faible acidité en conserve sont normalement attaqués par des bactéries thermophiles de spores anaérobies comme les Geobacille Stearothhermophilus. Cette bactérie fermente les glucides et génère un goût aigre désagréable en raison de la production d'acides gras à chaîne courte.

De même, la conserve-acidité élevée peut être contaminée par Clostridium thermosaccharolyticum. Ce micro-organisme est fortement téméraire et produit une conombamation de la boîte pour une production de gaz élevée.

Pour sa part, Desulfotomaculum nigrificans Il attaque également les aliments en conserve. Bien que la boîte ne montre aucun signe d'altération, lors de la découverte de la boîte, une forte odeur d'acide peut être perçue et qu'un aliment noirci est observé. La couleur noire est due au fait que les bactéries produisent de l'acide sulfhydrique, qui à son tour réagit avec le fer du récipient formant un composé de cette couleur.

Finalement, Bacillus cereus et Clostridium perfringens produire une intoxication alimentaire et Clostridium botulinum sépare une puissante neurotoxine dans les aliments qui, lorsqu'ils sont consommés, provoquent la mort.

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Exemples de bactéries thermophiles

Rhodothermus obamensis

Bactéries marines, bacille à Gram négatif, hétérotrophe, aérobie et hyperthermophile.

Genre Cádicellulosiruptor

Bactéries anaérobies, gramme positif, extrême et sporulé.

Classe thermomicrobium

Ce sont des bactéries hyperthermophiles aérobies, des hétérotrophes, avec un gramme variable.

Rhodothermus marinus

Gram négatif, aérobie, extrême et halophile thermophile Bacillus. Sa production d'enzymes thermostables a été étudiée, en particulier pour l'hydrolyzage des polysaccharides et pour la synthèse de l'ADN, tous deux intéressés par l'industrie.

Deferribacter Desulfuricans

Bactéries anaérobies, thermophilus extrêmes, hétérotrophe, réducteur de soufre, nitrate et arsenate.

Marinithhermus Hydrothermalis

Bacilles ou filaments à Gram négatif, thermophilus extrêmes, hétérotrophe aérobie strict.

Themodesulfobacterium hydrogéniphile

Espèce marine, hyperthermophile, anaérobie, gram négative, chimiolithotroph (réducteur de sulfate), non sporulée.

Thermus aquaticus

Gram négatif, bactéries hyperthermophiles, hétérotrophiques et aérobies. Synthétise une enzyme thermostable utilisée dans la technique de PCR appelée Taq Adn polymérase.

Sulfurivirga calicural

Thermophilus extrême, quimiolithrophile microaérophile, oxydant thiosulfate.

Geobacille Stearothhermophilus Avant d'appeler Bacillus stearotermophilus

Gram positif bacilles, sporulé, thermophilus extrême. Ses spores sont utilisées dans les laboratoires de microbiologie comme contrôle biologique pour évaluer le bon fonctionnement de l'autoclave.

Genre Nautilia 

Les espèces de ce genre sont caractérisées par le Gram négatif, les hyperthermophiles bien que leur gamme de croissance soit large, la vie marine, ne forment pas de spores, sont des anaérobies ou microaérophiles obligés.

Table comparative entre les espèces les plus pertinentes

Source: Préparé par l'auteur MSC. Marielsa Gil.

Les références

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