Hypertermofil - Hyperthermophile
A hypertermofil je organismus, kterému se daří v extrémně horkém prostředí - od 60 ° C (140 ° F) nahoru. Optimální teplota pro existenci hypertermofilů je často nad 80 ° C (176 ° F).[1] Hypertermofilové jsou často v doméně Archaea, i když některé bakterie jsou schopny tolerovat i teploty kolem 100 ° C (212 ° F). Některé bakterie mohou žít při teplotách vyšších než 100 ° C ve velkých hloubkách v moři, kde voda kvůli tomu nevaří vysoký tlak. Mnoho hypertermofilů je také schopno odolat dalším extrémům prostředí, jako je vysoká kyselost nebo vysoká úroveň záření. Hypertermofily jsou podmnožinou extremophiles.
Dějiny
Hypertermofilové izolované z horkých pramenů v Yellowstonský národní park byly poprvé nahlášeny uživatelem Thomas D. Brock v roce 1965.[2][3] Od té doby bylo založeno více než 70 druhů.[4] Nejextrémnější hypertermofilové žijí na přehřátý stěny hlubinných hydrotermální průduchy vyžadující pro přežití teploty nejméně 90 ° C. Mimořádně odolný vůči teplu je hypertermofil Kmen 121,[5] která dokázala zdvojnásobit svoji populaci během 24 hodin v autoklávu při 121 ° C (odtud název). Aktuální rekordní růstová teplota je 122 ° C pro Methanopyrus kandleri.
Ačkoli žádný hypertermofil neprokázal, že se mu daří při teplotách> 122 ° C, je jejich existence možná. Kmen 121 přežil 130 ° C po dobu dvou hodin, ale byl není schopen reprodukovat dokud nebylo převedeno do čerstvého růstového média, při relativně chladnějším 103 ° C.
Výzkum
První výzkum hypertermofilů spekuloval, že jejich genom lze charakterizovat vysokou obsah guaninu a cytosinu; nedávné studie však ukazují, že „neexistuje zjevná korelace mezi obsahem GC v genomu a optimální teplotou prostředí v organismu.“[6][7]
The protein vykazují molekuly v hypertermofilech hyperthermostability - to znamená, že mohou udržovat strukturální stabilitu (a tedy fungovat) při vysokých teplotách. Takové proteiny jsou homologní na jejich funkční analogy v organismech, kterým se daří při nižších teplotách, ale vyvinuly se tak, aby vykazovaly optimální funkci při mnohem vyšších teplotách. Většina nízkoteplotních homologů hypertermních proteinů by byla denaturovaný nad 60 ° C. Takové hypertermobilní proteiny jsou často komerčně důležité, protože chemické reakce probíhají rychleji při vysokých teplotách.[8][9]
Struktura buněk
The buněčná membrána obsahuje vysoké úrovně nasycené mastné kyseliny aby si udržel svůj tvar při vysokých teplotách.[Citace je zapotřebí ]
Specifické hypertermofily
Archaea
- Kmen 121, an archaeon žijící při 121 ° C v Tichém oceánu.
- Pyrolobus fumarii, an archaeon žijící při 113 ° C v atlantských hydrotermálních průduchech
- Pyrococcus furiosus, an archaeon kterému se daří při 100 ° C, poprvé objeven v Itálii poblíž sopečného otvoru.
- Archaeoglobus fulgidus
- Methanococcus jannaschii
- Aeropyrum pernix
- Sulfolobus
- Methanopyrus kandleri kmen 116, an archaeon při 80–122 ° C v a Central Indian Ridge.
Gramnegativní bakterie
- Geothermobacterium ferrireducens, kterému se daří v 65–100 ° C v Obsidiánový bazén, Yellowstonský národní park.
- Aquifex aeolicus
- Termotoga, zvláště Thermotoga maritima
Viz také
Reference
- ^ Stetter, K. (2006). "Historie objevu prvních hypertermofilů". Extremophiles. 10: 357–362. doi:10.1007 / s00792-006-0012-7.
- ^ Joseph Seckbach a kol .: Polyextremofily - život pod různými formami stresu. Springer, Dordrecht 2013, ISBN 978-94-007-6487-3,předmluva; @ google books
- ^ Hodnota základního výzkumu: objev Thermus aquaticus a další extrémní termofilové
- ^ Hypertermofilní mikroorganismy
- ^ Mikrob z hloubky vezme život na nejžhavější známou hranici
- ^ Vysoký obsah guaninu a cytosinu není adaptací na vysokou teplotu: srovnávací analýza mezi prokaryoty
- ^ Zheng H, Wu H; Wu (prosinec 2010). „Genocentrická asociační analýza pro korelaci mezi hladinami obsahu guaninu a cytosinu a podmínkami teplotního rozsahu prokaryotických druhů“. BMC bioinformatika. 11: S7. doi:10.1186 / 1471-2105-11-S11-S7. PMC 3024870. PMID 21172057.
- ^ „Analýza složení genomu a proteomu Nanoarchaeum equitans: indikace pro hypertermofilní a parazitní adaptaci.“
- ^ Saiki, R. K.; Gelfand, d. h .; Stoffel, S; Scharf, S. J .; Higuchi, R; Horn, G. T .; Mullis, K. B .; Erlich, H. A. (1988). "Primerem řízená enzymatická amplifikace DNA termostabilní DNA polymerázou". Věda. 239 (4839): 487–91. Bibcode:1988Sci ... 239..487S. doi:10.1126 / science.239.4839.487. PMID 2448875.
Další čtení
Stetter, Karl (únor 2013). "Krátká historie objevu hypertermofilního života". Transakce biochemické společnosti. 41 (1): 416–420. doi:10.1042 / BST20120284. PMID 23356321.