Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Термофилы производят некоторые из ярких цветов Гранд Призматический Весна , Йеллоустонский национальный парк
Не путать с термобатареей .

Термофильного представляет собой организм-тип экстремофилы -Вот процветает при относительно высоких температурах, от 41 до 122 ° С (106 и 252 ° F). [1] [2] Многие термофилы - археи , хотя могут быть бактериями. Предполагается, что термофильные эубактерии были одними из самых ранних бактерий. [3]

Термофилы встречаются в различных регионах Земли с геотермальным нагревом , таких как горячие источники, например, в Йеллоустонском национальном парке (см. Изображение) и глубоководные гидротермальные источники , а также в разлагающихся растениях, таких как торфяные болота и компост.

Термофилы могут выжить при высоких температурах, в то время как другие бактерии или археи будут повреждены, а иногда и погибнут, если подвергнуться воздействию тех же температур.

Эти ферменты в термофилы функционировать при высоких температурах. Некоторые из этих ферментов используются в молекулярной биологии , например, полимераза taq, используемая в ПЦР . "Термофильных" происходит от греческого : θερμότητα ( thermotita ), то есть тепло , и греческий язык : φίλια ( филия ), любовь .

Классификация [ править ]

Термофилы можно классифицировать по-разному. Одна классификация сортирует эти организмы в соответствии с их оптимальными температурами роста: [4]

  1. Простые термофилы: 50–64 ° C (122–147,2 ° F)
  2. Экстремальные термофилы 65–79 ° C (149–174,2 ° F)
  3. Гипертермофилы 80 ° C и выше, но не <50 ° C. (176+ ° F)

В родственной классификации термофилы сортируются следующим образом:

  1. Факультативные термофилы (также называемые умеренными термофилами) могут процветать при высоких температурах, но также и при более низких температурах (ниже 50 ° C (122 ° F)), тогда как
  2. Облигатным термофилам (также называемым экстремальными термофилами) для роста требуются такие высокие температуры.
  3. Гипертермофилы - это особенно экстремальные термофилы, для которых оптимальная температура превышает 80 ° C (176 ° F).
Колония термофилов в устье Микки Хот Спрингс , штат Орегон , температура воды около 60 ° C (140 ° F).

Многие гипертермофильные археи для роста нуждаются в элементарной сере . Некоторые из них являются анаэробами, которые используют серу вместо кислорода в качестве акцептора электронов во время клеточного дыхания . Некоторые из них являются литотрофами, которые окисляют серу с образованием серной кислоты в качестве источника энергии, что требует адаптации микроорганизма к очень низкому pH (т.е. он является ацидофилом, а также термофилом). Эти организмы обитают в жарких, богатых серой средах, обычно связанных с вулканизмом , таких как горячие источники , гейзеры и т. Д.фумаролы . В этих местах, особенно в Йеллоустонском национальном парке, происходит зонирование микроорганизмов по их температурным оптимумам. Часто эти организмы окрашены из-за присутствия фотосинтетических пигментов.

Термофил против мезофилов [ править ]

Термофилов можно отличить от мезофилов по геномным характеристикам. Например, уровни содержания GC в кодирующих областях некоторых сигнатурных генов были последовательно идентифицированы как коррелированные с условиями температурного диапазона, когда ассоциативный анализ применялся к мезофильным и термофильным организмам независимо от их филогении, потребности в кислороде, солености или условий среды обитания. . [5]

Перенос генов и генетический обмен [ править ]

Sulfolobus solfataricus и Sulfolobus acidocaldarius - гипертермофильные археи. Когда эти организмы подвергаются воздействию повреждающих ДНК агентов УФ-излучения, блеомицина или митомицина C, индуцируется видоспецифическая клеточная агрегация. [6] [7] У S. acidocaldarius вызванная УФ-излучением клеточная агрегация опосредует обмен хромосомными маркерами с высокой частотой. [7] Скорость рекомбинации превышает таковую в неиндуцированных культурах до трех порядков. Frols et al. [6] [8] и Ajon et al. [7] (2011) предположили, что клеточная агрегация усиливает видоспецифичную передачу ДНК между Sulfolobus.клетки, чтобы обеспечить усиленное восстановление поврежденной ДНК посредством гомологичной рекомбинации . Van Wolferen et al. [9] при обсуждении обмена ДНК у гипертермофилов в экстремальных условиях отметили, что обмен ДНК, вероятно, играет роль в репарации ДНК посредством гомологичной рекомбинации. Они предположили, что этот процесс имеет решающее значение в условиях повреждения ДНК, таких как высокая температура. Также было высказано предположение, что перенос ДНК у Sulfolobus может быть примитивной формой полового взаимодействия, подобной более хорошо изученным системам бактериальной трансформации, которые связаны с видоспецифическим переносом ДНК между клетками, ведущим к гомологичной рекомбинационной репарации повреждений ДНК [см. Трансформация (генетика) ].

См. Также [ править ]

  • Гипертермофил
  • Мезофил
  • Психрофил
  • Анаэробное пищеварение
  • Архей
  • Сульфолобус

Ссылки [ править ]

  1. ^ Madigan MT; Мартино Дж. М. (2006). Брок Биология микроорганизмов (11-е изд.). Пирсон. п. 136. ISBN. 0-13-196893-9.
  2. ^ Takai T; и другие. (2008). «Клеточная пролиферация при 122 ° C и производство изотопно тяжелого CH 4 гипертермофильным метаногеном при культивировании под высоким давлением» . PNAS . 105 (31): 10949–51. Bibcode : 2008PNAS..10510949T . DOI : 10.1073 / pnas.0712334105 . PMC 2490668 . PMID 18664583 .  
  3. ^ Хориике Т; Miyata D; Hamada K; и другие. (Январь 2009 г.). «Филогенетическое конструирование 17 бактериальных филов новым методом и тщательно подобранными ортологами» . Джин . 429 (1–2): 59–64. DOI : 10.1016 / j.gene.2008.10.006 . PMC 2648810 . PMID 19000750 .  
  4. ^ Stetter, К. (2006). «История открытия первых гипертермофилов». Экстремофилы . 10 (5): 357–362. DOI : 10.1007 / s00792-006-0012-7 . PMID 16941067 . 
  5. ^ Чжэн Х; Ву Х (декабрь 2010 г.). «Геноцентрический анализ ассоциации для корреляции между уровнями содержания гуанин-цитозина и условиями температурного диапазона прокариотических видов» . BMC Bioinformatics . 11 : S7. DOI : 10.1186 / 1471-2105-11-S11-S7 . PMC 3024870 . PMID 21172057 .  
  6. ^ a b > Fröls S; Ajon M; Вагнер М; Teichmann D; Золгадр Б; Folea M; и другие. (Ноябрь 2008 г.). «Индуцируемая УФ-излучением клеточная агрегация гипертермофильной археи Sulfolobus solfataricus опосредуется образованием пилей» (PDF) . Мол. Microbiol . 70 (4): 938–52. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.2008.06459.x . PMID 18990182 .  
  7. ^ а б в Аджон М; Fröls S; van Wolferen M; Stoecker K; Teichmann D; Дриссен AJ; и другие. (Ноябрь 2011 г.). «УФ-индуцируемый обмен ДНК в гипертермофильных архее, опосредованный пилями IV типа» (PDF) . Мол. Microbiol . 82 (4): 807–17. DOI : 10.1111 / j.1365-2958.2011.07861.x . PMID 21999488 .  
  8. ^ Fröls S; Белый MF; Шлепер C (февраль 2009 г.). «Реакции на УФ-повреждение у модельного архея Sulfolobus solfataricus». Биохим. Soc. Пер . 37 (Pt 1): 36–41. DOI : 10.1042 / BST0370036 . PMID 19143598 . 
  9. ^ ван Вольферен М; Ajon M; Дриссен AJ; Альберс С.В. (июль 2013 г.). «Как гипертермофилы адаптируются, чтобы изменить свою жизнь: обмен ДНК в экстремальных условиях». Экстремофилы . 17 (4): 545–63. DOI : 10.1007 / s00792-013-0552-6 . PMID 23712907 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • "Thermoprotei: Extreme Thermophile" . Браузер таксономии NCBI .
  • Насколько жарко слишком жарко? Экспедиция T-Limit