THERMUS AQUATICUS : 특성, 수명주기, 응용 - 생물학 - 2026

Thermus aquaticus 는 1967 년 Thomas Brock이 Phylum Deinococcus-Thermus에 위치한 호 열성 박테리아입니다. 그람 음성, 종속 영양 및 호기성 미생물로 열 안정성이 고유 특성입니다.

옐로 스톤 국립 공원과 북미 캘리포니아의 50 ° C ~ 80 ° C, pH 6.0 ~ 10.5 사이의 다양한 온천에서 얻습니다. 또한 인공 열 서식지로부터 격리되었습니다.

Thermus aquaticus. 0.22 μm Millipore 필터에 부착 된 박테리아 (스케일 = 1 μm).

그것은 다양한 변성주기에서 살아남는 내열성 효소의 원천을 구성합니다. 이러한 맥락에서 단백질과 효소는 생명 공학 산업에 특별한 관심을 가지고 있습니다.

이것이이를 구성하는 효소가 유전 공학, 중합 효소 연쇄 반응 (PCR), 과학 및 법의학 연구 도구로 사용되는 방식입니다 (Williams and Sharp, 1995).

일반적 특성

옐로 스톤 공원 간헐천. Thermus aquaticus는 간헐천에서 분리되었습니다. 출처 : Pixabay

그램 네거티브

Thermus aquaticus는 그람 염색 과정을 거치면 자홍색 착색을 얻습니다. 이것은 펩티도 글리 칸 벽이 매우 얇아서 염료 입자가 그 안에 갇히지 않기 때문입니다.

서식지

이 박테리아는 극도로 높은 온도를 견디도록 설계되었습니다. 이것은 그들의 자연 서식지가 온도가 50 ° C를 초과하는 지구상의 장소임을 의미합니다.

이런 의미에서이 박테리아는 간헐천에서 분리되었으며, 가장 흔한 박테리아는 옐로 스톤 국립 공원의 것입니다. 전 세계의 온천과 인공 온수 환경에서

에어로빅입니다

이것은 Thermus aquaticus가 박테리아이며 대사 과정을 수행하기 위해 산소 가용성을 제공하는 환경에 있어야 함을 의미합니다.

고온 성

이것은 Thermus aquaticus의 가장 대표적인 특징 중 하나입니다. 이 박테리아는 온도가 매우 높은 곳에서 분리되었습니다.

Thermus aquaticus는 매우 특별하고 내성이 강한 박테리아입니다. 왜냐하면 그것이 지원하는 것만 큼 높은 온도에서 대부분의 생명체의 단백질은 변성되고 비가 역적으로 기능 수행을 중단하기 때문입니다.

이 박테리아의 성장 온도는 40 ° C에서 79 ° C이며 최적 성장 온도는 70 ° C입니다.

종속 영양

종속 영양 유기체와 마찬가지로이 박테리아는 발달을 위해 환경에 존재하는 유기 화합물이 필요합니다. 유기물의 주요 공급원은 주변 토양뿐만 아니라 주변에 존재하는 박테리아와 조류입니다.

약 알칼리성 환경에서 번성합니다.

Thermus aquaticus가 기능을 잃는 단백질없이 발달 할 수있는 최적의 pH는 7.5에서 8 사이입니다. pH 척도에서 7은 중성이라는 것을 기억할 가치가 있습니다. 그 위에는 알칼리성이고 그 아래에는 산성입니다.

많은 수의 효소 생성

Thermus aquaticus는 고온 환경에서 살 수있는 능력으로 인해 실험 수준에서 매우 유용한 미생물입니다.

음, 수많은 조사를 통해 흥미롭게도 다른 미생물에서 동일한 온도에서 변성되어 기능을 잃는 수많은 효소를 합성한다는 것이 확인되었습니다.

가장 많이 연구 된 Thermus aquaticus에 의해 합성 된 효소는 다음과 같습니다.

• Aldolasse
• Taq I 제한 효소
• DNA 리가 아제
• 알칼리성 포스파타제
• 이소 시트 레이트 탈수소 효소
• 아밀로 말타 제

계통 발생 및 분류

이 미생물은 고전적인 접근 방식으로 구성됩니다.

• 왕국 : 박테리아
• 문 : Deinococcus- Thermus
• 클래스 : Deinococci
• 주문 : Thermales
• 가족 : Thermaceae
• 속 : Thermus
• 종 : Thermus aquaticus.

형태

Thermus aquaticus 박테리아는 막대 모양 박테리아 (바실리) 그룹에 속합니다. 세포의 크기는 약 4 ~ 10 미크론입니다. 현미경으로 매우 큰 세포와 작은 세포를 볼 수 있습니다. 그들은 세포 표면에 섬모 또는 편모가 없습니다.

Thermus aquaticus 세포에는 내부 플라즈마 층, 외부 거칠게 보이는 층 및 중간 층의 세 층으로 구성된 막이 있습니다.

이 유형의 박테리아의 특징 중 하나는 내부 막에 막대 모양의 구조가 있다는 것입니다.

마찬가지로이 박테리아는 세포벽에 펩티도 글리 칸을 거의 포함하지 않으며 그람 양성 박테리아와 달리 지단백질을 포함합니다.

자연광에 노출되면 박테리아의 세포가 노란색, 분홍색 또는 빨간색으로 변할 수 있습니다. 이것은 박테리아 세포에 포함 된 색소 때문입니다.

유전 물질은 DNA가 포함 된 단일 원형 염색체로 구성됩니다. 이 중 약 65 %는 Guanine 및 Cytosine 뉴클레오티드로 구성되며 Thymine 및 Adenine 뉴클레오티드는 35 %를 나타냅니다.

라이프 사이클

일반적으로 T. aquaticus를 포함한 박테리아는 세포 분열에 의해 무성 생식을합니다. 단일 DNA 염색체가 복제되기 시작합니다. DNA 중합 효소라고 불리는 효소의 존재로 인해 모든 유전 정보를 딸 세포에 상속 할 수 있도록 복제합니다. 20 분 이내에 새로운 염색체가 완성되고 세포에 고정됩니다.

분열이 계속되고 25 분 후에 두 염색체가 복제되기 시작했습니다. 세포 중앙과 38 분에 분열이 나타납니다. 딸 세포는 벽으로 분리 된 분열을 나타내며 45-50 분에 무성 분열을 끝낸다. (Dreifus, 2012).

세포 구조와 대사

그람 음성 박테리아이기 때문에 펩티도 글리 칸이 위치한 외막 (지단백질 층)과 주변 세포질 (수막)이 있습니다. 섬 모나 편모는 관찰되지 않습니다.

이러한 호 열성 유기체의 지질 구성은 고온에서의 용해를 방지하는 데 필요한 화학적 안정성을 잃지 않으면 서 세포 과정의 기능을 유지하기 위해 발생하는 상황의 온도 변동에 적응해야합니다 (Ray et al. 1971).

반면에 T. aquaticus는 열 안정성 효소의 진정한 공급원이되었습니다. Taq DNA 중합 효소는 이중 결합을 생성하여 기질의 용해를 촉매하는 효소이므로 lyase-type 효소 (결합의 방출을 촉매하는 효소)와 관련이 있습니다.

호 열성 박테리아에서 유래 되었기 때문에 고온에서 장기간 배양에 저항합니다 (Lamble, 2009).

각 유기체는 복제를 위해 DNA 중합 효소를 가지고 있지만 화학적 조성으로 인해 고온에 견디지 않습니다. 이것이 taq DNA 중합 효소가 인간 게놈의 서열과 다른 종의 게놈을 증폭시키는 데 사용되는 주요 효소 인 이유입니다.

응용

조각 증폭

효소의 열적 안정성은 PCR (중합 효소 연쇄 반응)과 같은 시험관 내 복제를 통해 DNA 단편을 증폭시키는 기술에 사용될 수있게합니다 (Mas and Colbs, 2001).

이를 위해서는 초기 및 최종 프라이머 (DNA 합성의 시작점을 제공하는 짧은 뉴클레오티드 서열), DNA 중합 효소, 데 옥시 리보 뉴클레오티드 트리 포스페이트, 완충 용액 및 양이온이 필요합니다.

모든 요소가 포함 된 반응 튜브는 DNA를 단일 가닥으로 분할하기 위해 섭씨 94 ~ 98도 사이의 열 순환기에 배치됩니다.

프라이머의 성능이 시작되고 섭씨 75-80도 사이에서 다시 가열됩니다. DNA의 5 '에서 3'까지 합성을 시작합니다.

내열성 효소 사용의 중요성은 다음과 같습니다. 다른 중합 효소를 사용하면 공정을 수행하는 데 필요한 극한의 온도에서 파괴됩니다.

Kary Mullis와 Cetus Corporation의 다른 연구자들은 DNA의 열 변성주기마다 효소를 추가 할 필요가 없다는 사실을 발견했습니다. 효소는 상업적 판매를 위해 대량으로 복제, 변형 및 생산되었습니다.

생화학 반응 촉매

T. aquaticus의 열 활성 세린 펩 티다 제 아쿠아 리신 1에 의한 글루텐의 가수 분해는 빵 제조에서 80 ° C 이상에서 시작됩니다.

이를 통해 빵가루의 질감에 대한 열 안정성 글루텐의 상대적인 기여도를 연구합니다 (Verbauwhede and Colb, 2017).

폴리 염화 비 페닐 화합물의 분해

1. Brock, TD., Freeze H. Thermus aquaticus gen. 엔. 및 sp. n., nonsporulating 극단적 인 thermophile. 1969. J Bacteriol. 98 권 (1). 289-297.
2. Dreifus Cortes, George. 미생물의 세계. 경제 문화 편집 기금. 멕시코. 2012.
3. Ferreras P. Eloy R. Biotechnological Interest Universidad Autónoma de Madrid의 내열성 효소 발현 및 연구. 박사 논문 마드리드. 2011. 사용 가능 : repositorio.uam.es.
4. Mas E, Poza J, Ciriza J, Zaragoza P, Osta R 및 Rodellar C. 중합 효소 연쇄 반응 (PCR)에 대한 이론적 근거. AquaTIC nº 15, 2001 년 11 월.
5. Ruiz-Aguilar, Graciela ML, 미생물에 의한 폴리 염화 비 페닐 (PCB)의 생분해 .. Acta Universitaria 2005, 15 (5 월 -8 월). redalyc.org에서 사용할 수 있습니다.
6. Sharp R, William R. Thermus 종. Biothecnology 핸드북. Springer Science Business Media, LLC. 1995 년.