Acidithiobacillus caldus

Acidithiobacillus caldus
Klasyfikacja naukowa
Domena: Bakteria
Gromada: pseudomonadota
Klasa: Aciditiobacillia
Zamówienie: Aciditiobacillale
Rodzina: Aciditiobacillaceae
Rodzaj: Aciditiobacillus
Gatunek:
A. caldus
Nazwa dwumianowa
Acidithiobacillus caldus
(Kelly i Wood 2000)
Typ szczep

DSM 8584 (Kelly & Wood 2000)
Synonimy


Thiobacillus caldus (Hallberg & Lindstrom 1994)

Acidithiobacillus caldus należał wcześniej do rodzaju Thiobacillus przed 2000 rokiem, kiedy to został przeklasyfikowany wraz z wieloma innymi gatunkami bakterii do jednego z trzech nowych rodzajów, które lepiej kategoryzują kwasofile utleniające siarkę . Jako członek klasy Gammaproteobacteria Pseudomonadota , A. caldus można zidentyfikować jako bakterię Gram-ujemną , która często występuje w parach. Uważany za jeden z najczęstszych drobnoustrojów biorących udział w biogórnictwie , jest zdolny do utleniania zredukowanych nieorganicznych związków siarki (RISC), które powstają podczas rozkładu minerałów siarczkowych . Znaczenie przedrostka acidi- w nazwie Acidithiobacillus pochodzi od łacińskiego słowa acidus , oznaczającego, że członkowie tego rodzaju kochają kwaśne, kwaśne środowisko. Thio pochodzi od greckiego słowa thios i opisuje wykorzystanie siarki jako źródła energii, a Bacillus opisuje kształt tych mikroorganizmów, które są małymi pręcikami. Nazwa gatunku caldus , pochodzi od łacińskiego słowa oznaczającego ciepło lub gorąco, co oznacza zamiłowanie tego gatunku do ciepłego środowiska.

Historia

Thiobacillus caldus został przeklasyfikowany na Acidithiobacillus , jeden z trzech nowych rodzajów (w tym również Halothiobacillus i Thermithiobacillus ) utworzonych w celu dalszej klasyfikacji członków rodzaju, które należą do klas alfa, beta i gamma Pseudomonadota. Gatunki Thiobacillus wykazują ogromną różnorodność w fizjologii i składzie DNA, co było jednym z powodów przeklasyfikowania tego gatunku do nowego rodzaju zawierającego cztery gatunki acidofilów (mikroorganizmy, które najlepiej funkcjonują w środowisku kwaśnym), z których niektóre są również zdolne do utleniania żelaza [II] i minerałów siarczkowych .

A. caldus , pierwotnie wyizolowany z urobku niepotrzebnych skał napotykanych podczas wydobywania węgla, był pierwszym opisanym kwaśnym gatunkiem termofilnych pałeczek tiobacilli. Typowy szczep tego gatunku, DSM 8584, znany również jako szczep KU, został zdeponowany w Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen , kolekcji mikroorganizmów w Niemczech.

Morfologia

A. caldus to krótka, Gram-ujemna bakteria w kształcie pręcika , która porusza się za pośrednictwem pojedynczej polarnej wici znajdującej się na zewnętrznej ścianie komórkowej, która wykazuje cechy typowej ściany komórkowej Gram-ujemnej. Ma około 1 na 1-2 μm długości i często występuje w parach. Wykazano, że różne szczepy różnią się wielkością w porównaniu ze sobą. Jeden z mniejszych szczepów, BC13, ma średnicę około 0,7 μm i długość około 1,2 μm, podczas gdy szczep KU jest nieco dłuższy, o średnicy około 0,8 μm i długości około 1,8 μm.

Tolerancja fizjologiczna

A. caldus wykazuje tolerancję na szeroki zakres warunków, w tym kwaśne pH i temperaturę, przy czym najlepszy wzrost występuje przy pH od 2,0 do 2,5 i temperaturze 45 ° C. Optymalny wzrost skutkuje krótkim czasem generacji wynoszącym 2–3 godziny, w zależności od występujących czynników środowiskowych. A. caldus nie jest uważany za halofilny , ponieważ nie wykazywał oznak wzrostu w środowisku zawierającym NaCl .

Temperatura

A. caldus jest umiarkowanie ciepłolubny i rozwija się w optymalnej temperaturze 45 °C. Nadal wykazano, że niektóre szczepy, takie jak szczep KU, wykazują wzrost na tetrationianowym w warunkach o zakresie temperatur od 32°C do 52°C. Stwierdzono, że szczep BC13 rosnący na podłożu zawierającym siarkę toleruje temperatury dochodzące do 55°C. Uważa się, że istnieje podstawa genetyczna dla ekstremalnej tolerancji temperaturowej wykazywanej przez A. caldus w porównaniu z innymi gatunkami z tego rodzaju, takimi jak A. ferrooxidans i A. thiooxidans .

pH

Podobnie jak w przypadku wszystkich mikroorganizmów kwasochłonnych, A. caldus rozwija się najlepiej w środowisku o niskim, kwaśnym pH z preferowanym zakresem pH 2,0-2,5. Ten mikroorganizm jest w stanie poradzić sobie z dużym gradientem pH w poprzek błony komórkowej, utrzymując wewnątrzkomórkowe pH na prawie neutralnym poziomie 6,5. Stwierdzono, że niektóre szczepy, w tym KU i BC13, wykazują oznaki wzrostu w szerokim, kwaśnym zakresie pH, z powolnym tempem wzrostu obejmującym dłuższy czas generacji , około 45 godzin, przy pH 4,0 i tempie 6– 7 godzin przy pH 1,0. A. caldus ma najkrótszy czas generacji wynoszący 2–3 godziny w warunkach pH między 2,0 a 2,5. Nie zaobserwowano wzrostu przy pH 0,5, co pokazuje, że niektóre warunki są po prostu zbyt kwaśne, aby wspierać wzrost nawet ekstremalnych kwasofili.

Metabolizm

A. caldus jest zdolny do utleniania zredukowanych nieorganicznych związków siarki wraz z innymi substratami , w tym wodorem cząsteczkowym i mrówczanem , a także licznymi związkami organicznymi i minerałami siarczkowymi . Wykazuje chemolitotroficzny po wystawieniu na działanie substratów zawierających siarkę, tetrationian lub tiosiarczan , przy czym siarczan jest wytwarzany jako produkt końcowy. Zredukowane związki siarki są wykorzystywane przez A. caldus do wspomagania jego autotrofizmu rośnie w środowisku pozbawionym światła słonecznego. Wzrost A. caldus jest wzmocniony, gdy powietrze używane do barbotowania , procesu, w którym pęcherzyki chemicznie obojętnego gazu są przepompowywane przez ciecz, jest uzupełnione 2% (wag./obj.) CO2 . Ani 0,05% ekstrakt drożdżowy (produkt drożdżowy powstający w wyniku usunięcia ścianek komórki i ekstrakcji jej wewnętrznej zawartości), kazaminokwasy ( mieszanina aminokwasów i peptydów typowa dla pożywek do wzrostu drobnoustrojów utworzona z kwasu hydroliza kazeiny ), ani 2,5 mM stężenie glukozy jako jedynego substratu nie indukuje heterotroficznego wzrostu A. caldus . Zamiast tego obserwuje się, że wzrost zachodzi miksotroficznie z tetrationianem i ekstraktem drożdżowym lub glukozą. Szczep BC13 jest zdolny do wzrostu na podłożu glukozowym, ale nie po przeniesieniu na podłoże glukozowe z takiego, które oprócz glukozy zawierało siarkę.

0 Kluczowymi półproduktami w metabolizmie A. caldus są siarka elementarna (S ) i tetrationian. Hydroliza tetrationianu przez kluczowy enzym hydrolazę tetrationianu (tetH), złożoną z 503 aminokwasów, daje pentationian, tiosiarczan i siarkę, podczas gdy siarka elementarna jest utleniana przez siarczyn do siarczanu.

Genomika

Większość tego, co wiadomo o rodzaju Acidithiobacillus , pochodzi z eksperymentów i analiz genomowych dwóch jego gatunków: A. ferrooxidans i A. caldus . Sekwencja genomowa A. caldus o długości 2 932 225 par zasad jest bogata w GC, a zawartość GC (% mol.) mieści się w zakresie 63,1-63,9% dla szczepu KU i 61,7% dla szczepu BC13. Badania hybrydyzacji DNA wykazały, że szczepy KU i BC13 wykazywały 100% homologii między sobą, ale nie wykazały hybrydyzacji DNA istotne (2-20%) z innymi gatunkami z rodzaju, w tym A. ferrooxidans i A. thiooxidans , lub z innymi podobnymi Pseudomonadota , takimi jak Thiomonas cuprina lub Thiobacillus thioparus .

Szczepy A. caldus zostały odróżnione od innych spokrewnionych acidithiobacilli, w tym A. ferrooxidans i A. thiooxidans , na podstawie analizy sekwencji międzygenowego przerywnika 16S - 23S rDNA zamplifikowanego metodą PCR (ITS) i polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych . Analiza filogenetyczna sekwencji ITS była wystarczająca do rozróżnienia trzech unikalnych gatunków Acidithiobacillus stwierdzono, że mają nieco inną tolerancję fizjologiczną. Region rozdzielający rDNA 16S-23S jest użytecznym celem do opracowywania metod molekularnych, które koncentrują się na wykrywaniu, szybkim różnicowaniu i identyfikacji Acidithiobacillus .

Aplikacje

Od czasu odkrycia w 1994 r. stwierdzono, że A. caldus ma znaczące praktyczne zastosowanie w przemysłowej dziedzinie biogórnictwa i biotechnologii minerałów, przyczyniając się do zwiększonego odzyskiwania pożądanych minerałów ze skał zwanych rudami . Metale, takie jak złoto, zostały odzyskane z rud zawierających piryt (znany również jako złoto głupców ) i arsenopiryt , dwa minerały siarczkowe , które często są związane ze znacznymi ilościami tego szlachetnego metalu.

Biomining odnosi się zarówno do bioutleniania, w którym minerał siarczkowy otaczający pożądany metal jest utleniany w celu odsłonięcia metalu będącego przedmiotem zainteresowania, jak i bioługowania , w którym minerał siarczkowy jest rozpuszczany w celu uzyskania metalu będącego przedmiotem zainteresowania. Ze względu na egzotermiczny charakter bioługowania , termofilny charakter A. caldus pozwala na mniejsze chłodzenie i ogólnie szybsze tempo bioługowania. Bakterie należące do rodzaju Acidithiobacillus mają zdolność utleniania rud siarczkowych, a tym samym rozpuszczania metali. Zdolność ta przyczyniła się do ogólnego zainteresowania opinii publicznej tym mikroorganizmem ze względu na jego zastosowanie w przemysłowym bioługowaniu metali z rud oraz ze względu na skuteczne sposoby odzyskiwania metali szlachetnych . Bakterie biorące udział w bioługowaniu działają przede wszystkim w celu wytworzenia Fe 3+ z utleniania żelaza(II), który jest następnie wykorzystywany do przeprowadzania utleniania siarki, która stanowi podstawowe źródło energii dla ważnych funkcji metabolicznych komórek

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Acidithiobacillus_caldus&oldid=1123469944 ”