Classification halophile, osmose, applications, exemples

Les organismes halophiles Ils sont une catégorie de micro-organismes, procaryotes et eucaryotes, capables de reproduire et de vivre dans des environnements à forte concentration de sel tels que l'eau de mer et les zones arides hypersalines. Le terme halophile vient des mots grecs halos et bord, ce qui signifie "amateur de sel".

Les organismes classés dans cette catégorie appartiennent également au grand groupe d'organismes extrémophiles car ils prolifèrent des habitats de salinité extrêmes, où la plupart des cellules vivantes seraient incapables de survivre.

Salinas, environnements de salinité extrêmes où les cellules halophiles extrêmes prolifèrent. Par h. Zell [cc by-sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)], de Wikimedia Commons.

En fait, la grande majorité des cellules existantes perdent accélérément l'eau lorsqu'elles sont exposées à des médias riches en sel et c'est cette déshydratation qui, dans de nombreux cas, les amène à mourir.

La capacité des organismes halophiles à vivre dans ces environnements est dû au fait qu'ils peuvent équilibrer leur pression osmotique par rapport à l'environnement et maintenir leur cytoplasme isosmotique avec le milieu extracellulaire.

Ils ont été classés en fonction de la concentration de sel, dans laquelle ils peuvent vivre dans des halophiles extrêmes, modérés, faibles et halophiles.

Certains représentants halophiles sont les algues vertes Dunaliella Salina, Le crustacé du genre Artemia ou Pulga de Agua et les champignons Aspergillus pénicillioides et Aspergillus terreu.

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Classification

Tous les organismes halophiles ne sont pas capables de proliférer dans un large éventail de concentrations de sel. Au contraire, ils diffèrent dans le degré de salinité capable de tolérer.

Ce niveau de tolérance qui varie entre les concentrations très spécifiques de NaCl a servi à les classer dans des halophiles extrêmes, modérés, faibles et halophiles.

Le groupe halophile extrême comprend toutes ces agences capables de peupler des environnements où les concentrations de NaCl dépassent 20%.

Ceux-ci sont suivis par les halophiles modérés qui prolifèrent dans les concentrations de NaCl entre 10 et 20%; et des halophiles faibles, qui le font à des concentrations plus faibles qui varient entre 0,5 et 10%.

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Enfin, les halotolérants sont des organismes qui ne peuvent résister que de faibles concentrations de sel.

Osmose et salinité

Il existe une grande variété de halophiles procaryotes capables de résister à de fortes concentrations de NaCl.

Cette capacité à résister aux conditions de salinité qui varient de.

La stratégie principale ou centrale consiste à échapper aux conséquences d'un processus physique connu sous le nom d'osmose.

Ce phénomène fait référence au mouvement qui fait de l'eau à travers une membrane semi-perméable, d'un lieu de faible concentration de solutés à une plus grande concentration.

Par conséquent, si dans l'environnement extracellulaire (un environnement où se développe un organisme), il y a des concentrations de sel plus élevées que celles de son cytosol, elle perdra de l'eau à l'extérieur et se déshydrate jusqu'à ce qu'elle meure.

Pendant ce temps, pour éviter cette perte d'eau, ils stockent des concentrations élevées de solutés (sels) dans son cytoplasme afin de compenser les effets de la pression osmotique.

Stratégies adaptatives pour faire face à la salinité

Bactéries halophiles. Par Maulucioni basé sur les images communes [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)], de Wikimedia Commons.

Certaines des stratégies utilisées par ces organismes sont: la synthèse des enzymes capables de maintenir leur activité à de fortes concentrations de sel, des membranes violettes qui leur permettent une croissance par la phototrophie, des capteurs qui régulent la réponse phototactique telle que la rodopsine et les vésicules à gaz qui favorisent leur flottatisation de floatation.

De plus, il convient de noter que les environnements où se développent ces organismes changent tout à fait, ce qui crée un risque pour leur survie. Par conséquent, d'autres stratégies adaptées à ces conditions se développent.

L'un des facteurs changeants est la concentration de solutés, ce qui est non seulement important dans les milieux hypersalins, mais dans tout environnement où les pluies ou les températures élevées peuvent provoquer une dessiccation et donc des variations d'osmolarité.

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Pour faire face à ces changements, les micro-organismes halophiles ont développé deux mécanismes qui leur permettent de maintenir un cytoplasme hyperosmotique. L'un d'eux a appelé "Salt-in" et l'autre "salé"

Mécanisme "Salt-in"

Ce mécanisme est réalisé par des arches et des haloanaérobiaux (bactéries halophiles anaérobies strictes modérées) et consiste à augmenter les concentrations internes de KCL dans son cytoplasme.

Cependant, la concentration élevée de sel dans le cytoplasme a généré qu'il doit faire des adaptations moléculaires pour le fonctionnement normal des enzymes intracellulaires.

Ces adaptations sont essentiellement constituées de la synthèse de protéines et d'enzymes riches en caractère acide et pauvre en acides aminés hydrophobes.

Une limitation de ce type de stratégie est que les organismes qui le réalisent ont une mauvaise capacité à s'adapter à des changements soudains d'osmolarité, restreignant leur croissance aux environnements avec des concentrations de sel très élevées.

Mécanisme "salant"

Ce mécanisme est utilisé à la fois par les bactéries halophiles et non halophiles, en plus des arches méthanogènes halophiles modérées.

En cela, le micro-organisme halophile effectue l'équilibre osmotique à l'aide de petites molécules organiques qui peuvent être synthétisées par elle ou tirées de l'environnement.

Ces molécules peuvent être des polyes (comme le glycérol et l'arabinitol), des sucres tels que le saccharose, le tréhalose ou le glucosyle-glycérol ou les acides aminés et dérivé des amines quaterdes telles que le glycine.

Tous ont une solubilité élevée dans l'eau, n'ont pas de charge de pH physiologique et peuvent atteindre des valeurs de concentration qui permettent à ces micro-organismes de maintenir l'équilibre osmotique avec l'environnement externe sans affecter le fonctionnement de leurs propres enzymes.

De plus, ces molécules ont la capacité de stabiliser les protéines contre la chaleur, la dessiccation ou le gel.

Applications

Les micro-organismes halophiles sont très utiles pour obtenir des molécules à des fins biotechnologiques.

Ces bactéries ne présentent pas de plus grandes difficultés à cultiver en raison des quelques besoins nutritionnels dans leurs médias. Leur tolérance aux concentrations élevées de solution saline, réduit au minimum les risques de contamination, ce qui les place comme des organismes alternatifs plus avantageux que ET. coli.

De plus, lors de la combinaison de sa capacité de production avec sa résistance aux conditions de salinité extrêmes, les micro-organismes d'un grand intérêt sont comme source de produits industriels, à la fois dans le domaine pharmaceutique et cosmétique et biotechnologique.

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Quelques exemples:

Enzymes

De nombreux processus industriels sont développés dans des conditions extrêmes, qui offre un champ d'application pour les enzymes produites par des micro-organismes extrémophiles, capables d'agir à des valeurs de température extrême, de pH ou de salinité. Ainsi, les amilassas et les protéases ont été décrits, utilisés en biologie moléculaire.

Polymères

De même, les bactéries halophiles sont des producteurs de polymères ayant des propriétés de surfactant et d'émulsifiant d'une grande importance dans l'industrie pétrolière car elles contribuent aux processus d'extraction brute du sous-sol.

Solutés compatibles

Les solutés qui accumulent ces bactéries dans leur cytoplasme ont un stabilisateur élevé et un protecteur des enzymes, des acides nucléiques, des membranes et même des cellules entières, contre la congélation, la dessiccation, la dénaturation thermique et la haute salinité.

Tout cela a été utilisé dans la technologie enzymatique ainsi que dans l'industrie alimentaire et cosmétique pour prolonger la durée des produits.

Biodégradation des déchets

Les bactéries halophiles sont capables de dégrader les déchets toxiques tels que les pesticides, les produits pharmaceutiques, les herbicides, les métaux lourds et les processus d'extraction de pétrole et de gaz.

Nourriture

Dans le domaine de la nourriture, ils participent à l'élaboration de la sauce soja.

Les références

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