Thermus aquaticus

Thermus aquaticus Bacterial RNA-PN-PNEN Structure. Source: Wikimedia Commons

Quel est le Thermus aquaticus?

Thermus aquaticus Il s'agit d'une bactérie thermophile, découverte par Thomas Brock en 1967, située sur le bord Deinococcus-the-Type. Il s'agit d'un micro-organisme Gram négatif, hétérotrophique et aérobie, qui a comme propriété intrinsèque la stabilité thermique.

Il est obtenu à partir d'une variété de sources thermiques entre 50 ° C et 80 ° C, et pH 6.0 à 10,5, dans le parc national de Yellowstone et en Californie, en Amérique du Nord. Il a également été isolé des habitats thermiques artificiels.

Il constitue une source d'enzymes résistantes à la chaleur, qui survivent aux différents cycles de dénaturation. Dans ce contexte, les protéines et les enzymes intéressent particulièrement l'industrie biotechnologique.

Par conséquent, les enzymes qui le composent sont utilisées en génie génétique, dans la réaction en chaîne par polymérase (PCR) et comme outil de recherche scientifique et médico-légale.

Caractéristiques générales de Thermus aquaticus

C'est Gram négatif

La Thermus aquaticus, Lorsqu'il est soumis au processus de coloration de Gram, il acquiert une coloration fuchsia. En effet.

Habitat

Cette bactérie est conçue pour résister à des températures extrêmement élevées. Cela implique que son habitat naturel est des sites sur la planète dans laquelle les températures dépassent 50 ° C.

En ce sens, cette bactérie a été isolée de Geyseres, étant les plus courantes de celles du parc national de Yellowstone; de sources chaudes du monde entier, ainsi que des environnements artificiels d'eau chaude.

C'est aérobie

Cela signifie que Thermus aquaticus C'est une bactérie qui doit nécessairement être dans des environnements qui offrent une disponibilité en oxygène afin de réaliser ses processus métaboliques.

C'est thermophile

C'est l'une des caractéristiques les plus représentatives du Thermus aquaticus. Cette bactérie a été isolée des sites où les températures sont extrêmement élevées.

La Thermus aquaticus Il s'agit d'une bactérie très spéciale et résistante, car à des températures aussi élevées que celles qu'elle soutient, les protéines dans la plupart des êtres vivants sont dénaturés et cesser de remplir leurs fonctions de manière irréversible.

Cette bactérie a une température de croissance qui couvre une plage de 40 ° C à 79 ° C, la température de croissance optimale étant de 70 ° C.

C'est hétérotrophe

Comme tout organisme hétérotrophe, cette bactérie nécessite des composés organiques présents dans l'environnement pour se développer. Les principales sources de matière organique sont les bactéries et les algues présentes dans les environs, ainsi que le sol autour.

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Il se développe dans des environnements légèrement alcalins

Le pH optimal dans lequel le Thermus aquaticus Il peut se développer sans les protéines qui inventent la perte de sa fonction se situe entre 7,5 et 8. Il convient de rappeler que sur l'échelle de pH 7, il est neutre. Au-dessus de ceci est alcalin et en dessous de l'acide.

Produit beaucoup d'enzymes

Thermus aquaticus C'est un micro-organisme qui a été très utile au niveau expérimental en raison de sa capacité à vivre à des températures élevées.

Grâce à de nombreuses investigations, il a été déterminé qu'il synthétise de nombreuses enzymes qui, curieusement, dans d'autres micro-organismes à ces mêmes températures, sont dénaturés et perdent leur fonction.

Les enzymes qui synthétisent le Thermus aquaticus que d'autres ont été étudiés sont:

• Aldolase
• Enzyme de restriction Taq I
• ADN ligase
• Phosphatase alcaline
• Livrer de l'isocitrate
• Amimomaltase

Phylogénèse et taxonomie de Thermus aquaticus

Ce micro-organisme est encadré dans l'approche classique:

• Royaume: bactéries
• Phylum: deinococcus ou
• Classe: Deinococci
• Ordre: théâtre
• Famille: Themaceae
• Genre: Thermus
• Espèces: Thermus aquaticus.

Morphologie de Thermus aquaticus

Les bactéries Thermus aquaticus Il appartient au groupe de bactéries en forme de barre (bacilles). Les cellules ont une taille approximative entre 4 et 10 microns.

Au microscope, vous pouvez observer de très grandes cellules, ainsi que de petites cellules. Ils ne présentent pas de cils ni de flagelles à la surface cellulaire.

La cellule de Thermus aquaticus Il a une membrane qui à son tour est composée de trois couches: un plasma interne, une apparence rugueuse externe et un intermédiaire.

L'une des caractéristiques différentielles de ce type de bactéries est que dans sa membrane interne, il existe des structures qui ressemblent à des tiges, qui sont appelées corps tournés.

De même, ces bactéries contiennent très peu de paroi cellulaire de peptidoglycane, et contrairement aux bactéries gram positives, il contient des lipoprotéines.

Lorsqu'elles sont exposées à la lumière naturelle, les cellules bactériennes peuvent prendre une coloration jaune, rose ou rouge. Cela est dû aux pigments contenus dans les cellules bactériennes.

Le matériel génétique est composé d'un seul chromosome circulaire dans lequel l'ADN est contenu. De cela, environ 65% sont composés de nucléotides de guanine et de cytosine, étant que les nucléotides timina et adénine représentent 35%.

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Cycle de vie de Thermus aquaticus

En général, les bactéries, y compris T. Aquaticus, Ils se reproduisent asexuellement par division cellulaire.

Le seul chromosome d'ADN commence à être reproduit; Il est reproduit pour hériter de toutes les informations génétiques aux cellules filles, en raison de la présence de l'enzyme appelée ADN polymérase. À 20 minutes, le nouveau chromosome est complet et a mis une place dans la cellule.

La division continue et à 25 minutes, les deux chromosomes ont commencé à doubler. Une division apparaît au centre de la cellule et à 38 min., Les cellules filles ont la division séparée par un mur, mettant fin à la division asexuée à 45-50 min.

Structure cellulaire et métabolisme

Étant une bactérie à Gram négative, il a une membrane externe (couche lipoprotéique) et un perplasma (membrane aqueuse), où le peptidoglycane. Aucune cila ou flagelle n'est observée.

La composition des lipides de ces organismes thermophiles doit être adaptée aux fluctuations de la température de contexte où elles se développent, pour maintenir la fonctionnalité des processus cellulaires, sans perdre la stabilité chimique nécessaire pour éviter la dissolution à des températures élevées.

D'un autre côté, T. Aquaticus C'est devenu une véritable source d'enzymes thermostables.

La polymérase Taq ADN est une enzyme qui catalyse la lyse d'un substrat générant une double liaison, il est donc lié aux enzymes de type liases (enzymes qui catalysent la libération de liens).

Compte tenu du fait qu'il provient d'une bactérie thermophile, il résiste aux incubations prolongées à des températures élevées.

Il convient de noter que chaque organisme a de l'ADN polymérase pour la réplication, mais en raison de sa composition chimique, il ne résiste pas aux températures élevées.

C'est pourquoi l'ADN polymérase Taq est l'enzyme principale utilisée pour amplifier les séquences du génome humain, ainsi que les génomes d'autres espèces.

Applications Thermus aquaticus

Amplifier les fragments

La stabilité thermique de l'enzyme permet d'être utilisée dans des techniques pour amplifier les fragments d'ADN par une réplication in vitro, telle que la PCR (réaction en chaîne par polymérase).

Pour cela, des amorces initiales et finales sont nécessaires (séquence nucléotidique courte qui fournit un point de départ pour la synthèse d'ADN), l'ADN polymérase, la désoxyribonucléótid.

Le tube de réaction avec tous les éléments est placé dans un thermocycleur entre 94 et 98 degrés Celsius, pour diviser l'ADN en chaînes simples.

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Les performances des amorces commencent et le réchauffage entre 75 et 80 ° C se produit à nouveau. La synthèse commence de l'extrémité de 5 'à 3' de l'ADN.

Voici l'importance d'utiliser l'enzyme thermostable. Si une autre polymérase était utilisée, elle serait détruite pendant les températures extrêmes nécessaires pour effectuer le processus.

Kary Mullis et d'autres chercheurs de Cetus Corporation, ont découvert l'exclusion de la nécessité d'ajouter une enzyme après chaque cycle de dénaturalisation thermique de l'ADN. L'enzyme a été clonée, modifiée et se produit en grande quantité pour la vente commerciale.

Catalyser les réactions biochimiques

Des études sur les enzymes thermostables ont conduit l'application à un vaste gamme de processus industriels et ont été une grande avancée en biologie moléculaire. Du point de vue biotechnologique, leurs enzymes sont capables de catalyser les réactions biochimiques dans des conditions de température extrêmes.

Par exemple, des enquêtes ont été déployées pour développer un processus pour gérer les plumes de poulet sans utiliser de micro-organismes potentiellement infectieux.

La biodégradation du stylo poulet médié par la production de protéase kératinolithique, ce qui implique l'utilisation de T. Aquaticus Thermophilus non pathogène.

Biotechnologie alimentaire

Hydrolyse du gluten par la thermoactive peptidase aqualysine1 T. Aquaticus, Il commence au-dessus de 80 ° C dans l'élaboration de la casserole.

Cela étudie la contribution relative du gluten thermostable à la texture de la miette au pain.

Dégradation des composés polychlorobiphényles

En ce qui concerne l'utilité dans le domaine industriel, les enzymes de Thermus aquaticus En tant que bactéries thermophiles, elles sont appliquées dans la dégradation des composés de polychlorobiphényle (PCB).

Ces composés sont utilisés comme réfrigérants en équipement électrique. La toxicité est très large et sa dégradation est très lente.

Les références

1. Brock, TD., Geler h. Thermus aquaticus gen. n. et sp. n., Un thermophile extrême nonporulant (1969). J Bacteriol. Vol. 98 (1). 289-297.
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