Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
| Thermus thermophilus | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Біологічна класифікація | ||||||||
| | ||||||||
Посилання | ||||||||
|
Thermus thermophilus — вид екстремально термофільних грамнегативних бактерій, що використовуються як модельні організми у біотехнології та молекулярній біології. Оптимальна температура росту бактерій — 65 °C. Вперше мікроорганізми були виділені Таїро Осіма і Кацутомо Імахорі 23 вересня 1968 року з геотермального джерела (80 °C, pH 6,3) у Майне, префектура Сідзуока, Японія. Типовим штамом є HB8 (=ATCC 27634) . Відомо, що мікроорганізм відіграє важливо роль у розкладанні органічних речовин при утворенні компосту. Штами HB8 та HB27 найбільш часто використовуються у работі в лабораторії. Аналіз геному цих штамів провели у 2004 році. Thermus thermophilus має найвищу частоту природніх трансформацій серед живих істот.
Культурально-морфологічні ознаки
Thermus thermophilus — це вид паличкоподібних неспороутворюючих грамнегативних бактерій. Спор і джгутиків не мають. Нерухомі. Довжина 3 мкм, ширина 0,5 мкм. В полі зору мікроскопа розташовуються поодиноко, парами або ланцюжками .
При культивуванні на твердому поживному середовищі протягом 24 години при температурі 60 °C Thermus thermophilus утворює круглі пласкі колонії з гладкою поверхнею та жовтувато-оранжевим кольором, діаметром 1 мм. В рідкому поживному середовищі утворюють плівку та/або помутніння .
Фізіологічні ознаки
Thermus thermophilus є облігатним аеробом та термофілом. Внутрішня мембрана T.thermophilus утворює числені мезосоми. Бактерії не слабко ростуть за температури 50 °C, при температурі нижче 47 °C ріст не спостерігається зовсім. Максимальна температура — 85 °C, оптимальна — 65 — 72 °C
Мінімальна кислотність — рН 5,1, максимальна кислотність — рН 9,6. Оптимальна кислотність при кімнатній температурі — рН 7,5, температурно-залежний коефіцієнт середовища дорівнює -0.01 одиниця pH на градус
Оптимальна концентрація NaCl — 0,2 — 0,3 %. Ріст був слабким у присутності 2 % хлориду натрію, і зростання не спостерігалося в середовищах, що містять 5 % хлориду натрію або більше
Thermus thermophilus є гетерохемоорганотрофами. Джерелами вуглецевого живлення є глюкоза, галактоза, мальтоза та лактоза, але не сахароза чи маніт. У синтетичному середовищі, що містить глюкозу та сіль амонію як джерела вуглецю та азоту відповідно, зростання практично не спостерігалося. або молочний казеїн можуть служити єдиним джерелом вуглецю та азоту. Вітаміни, необхідні для росту T.thermophilus: п-амінобензоат, біотин, холіну бромід, ціанокобаламін, фолієва кислота, , нікотинамід, мононатрієва кислота оротова, D-пантотенова кислота, піридоксину гідрохлорид, рибофлавін, , тіаміну гідрохлорид. Солі, необхідні для росту T.thermophilus: борна кислота, хлорид кальцію, нітрат кобальту, мідний купорос, хлорид заліза, хлорид магнію, сульфат марганцю, хлорид нікелю, молібдат натрію, сульфат цинку.
Час генерації при оптимальній температурі (75 °C) при інтенсивному струшуванні становить 18-20 хв, логаріфмічна фаза відсутня. Культура досягає стаціонарної фази через 5 годин культивування. На стаціонарній фазі концентрація клітин становить 8 X 10^8 клітин на мл. Бактерії повільно розріджують желатин, не утворюють індол з поліпептону та не відновлюють нітрат.
Біохімічні ознаки
T.thermophilus чутливий до різних антибіотиків, включаючи ті, які, як відомо, досить неефективні проти грамнегативних бактерій. Мікроорганізми є стійкими до пеніциліну, , ампіциліну, , ристоцетину, метициліну, стрептоміцину і хлорамфеніколу, актиноміцину D. Додецилсульфат натрію, дезоксихолат натрію та етилендіамінтетраацетат (EDTA) також є ефективними інгібіторами штаму HB8.
При обробці інтактних клітин лізоцимом яєчного білка при 60 С утворюються сферичні протопласти, які є більш осмотично та термічно стабільними, аніж протопласти мезофільних бактерій. T.thermophilus є стійким до лізоциму при кімнатній температурі. Першовідкривачі мікроорганізму зробили припущення, що будова мембрани впливає на термостабільність мікроорганізмів. У цьому контексті M. Oshima проаналізував ліпідний склад штаму HB8 і виявив невідомий гліколіпід і невідомий фосфоліпід як основні компоненти. Ці неідентифіковані ліпіди становили більше двох третин загального вмісту ліпідів за вагою. Гліколіпід складався з одного залишку глюкози, N-1 5-метилгексадеканоїлглюкозаміну та дигліцериду та двох залишків галактози. Визначення хімічної структури цих нових ліпідів мембрани штаму HB8 T.thermophilus може сприяти з'ясуванню незвичайної стійкості мембрани до теплового та осмотичного шоку.
Загальні клітинний білок цих бактерій є набагато більш стійким до нагрівання, ніж білки мезофільних і лише близько 10 % загального білка денатурується при нагріванні при 110 °C протягом 5 хвилин. Тим не менш, амінокислотний склад білків T.thermophilus подібний до складу білків мезофільних бактерій.
Бактерії синтезують нерозчинний жовтий пігмент, який надає забарвлення колоніям. Спектр поглинання пігменту має пік при 453 нм з плечима при 473 нм і 430 нм. Цей спектр свідчить про те, що пігмент є каротиноїдною сполукою.
Генетичні ознаки
Вміст ГЦ-пар у T.thermophilus становить 69 мол.%. Найбільш широко використовуваний штам T.thermophilus, HB27, має геном, що складається з основної хромосоми розміром 1894877 п.н., що несе 1988 білок-кодуючих генів, і мегаплазміди, pTT27, розміром 232605 п.н., що містить 230 генів, що білок-кодуючих генів. Значна кількість цих генів, 20 % хромосомних генів і 39 % відкритих рамок зчитування pTT27, не мають відомої функції. Як продемонструвало відкриття ДНК-полімерази Taq і, нещодавно, ДНК-залежної системи інтерференції ДНК, функціональна характеристика цих генів має потенціал для значного впливу як на біотехнологію, так і на фундаментальні біологічні дослідження.
Використання людиною
Thermus thermophilus — це бактерії, які широко використовується як модель термофілу для проведення генетичних маніпуляцій. Придатність мікроорганізмів як системи генетичної моделі визначається їхньою природною здатністю до трансформації. Клітини T.thermophilus поглинають ДНК під час росту, не потребуючи попередної хімічної або фізичної обробки. Це дуже спрощує введення штучних плазмід у бактерії для іхної трансформації. Крім того, T.thermophilus може кон'югувати як з бактеріями власного роду, так і з E.coli, що також є зручним для перенесення бажаних генів в клітину .
На T.thermophilus проводяться фундаментальні біологічні дослідження, наприклад, вивчення біосинтезу каротиноїдів , молекулярної еволюції, шляхом порівняння консервативних білок-кодуючих послідовностей генів у T.thermophilus та E.coli. На T.thermophilus вивчалася будова глутаміл-тРНК-синтетази, амінопептидази, малої та великої субодиниць рибосоми.
Також T.thermophilus є джерелом термозимів — термостабільних ферментів.
Найбільш відомим термозимом, отриманим від T.thermophilus Tth ДНК-полімераза. Подібно до Taq ДНК-полімерази, Tth ДНК-полімераза є активною при температурі 75–80 °C та має 5'-3' екзонуклеазну активність. Tth ДНК-полімераза в присутності магній хлориду набуває зворотньо-транскриптазної активності і є у 100 разів ефективнішою у , аніж Taq ДНК-полімераза.
Зокрема, таким ферментом є α-галактозидаза — фермент, що розщеплює галактоглюкоманнани у геміцелюлозі клітинної стінки рослин. α-галактозидази мають великий потенціал як у біотехнологічному, так і в медичному застосуванні. Наприклад, ці ферменти використовуються для лікування хвороби Фабрі, при і при трансформації групи крові для безпечного переливання. Крім того, α-галактозидази пропонують багатообіцяюче рішення для розкладання рафінози в бурякоцукровій промисловості, целюлозно-паперовій промисловості, а також у соєвих харчових продуктах і переробці кормів для тварин. α-галактозидази широко використовуються в синергічній комбінації з целюлазами для виробництва біоетанолу з лігноцелюлози. Оптимальна температура та кислотність для α-галактозидази T.thermophilus — 90 °C і рН 6,0, що робить її перспективною для використання у промисловості, де багато процесів відбувається за високою температури для підвищення швидкості протікання рекцій.
Посилання
- Oshima T, Imahori K. Description of Thermus thermophilus (Yoshida and Oshima) comb. nov., a Nonsporulating Thermophilic Bacterium from a Japanese Thermal Spa. Int J Syst Bacteriol. 1974;24(1):102–12. Available from: http://dx.doi.org/10.1099/00207713-24-1-102
- https://www.usbio.net/media/T4800/thermophilus-vitamin-mineral-stock-100x-tye-media-castenholz-media-powder
- Carr JF, Danziger ME, Huang AL, Dahlberg AE, Gregory ST. Engineering the Genome of Thermus thermophilus Using a Counterselectable Marker. J Bacteriol. 2015;197(6):1135–44. Available from: http://dx.doi.org/10.1128/jb.02384-14
- Noll KM. Thermophilic Bacteria. In: Encyclopedia of Genetics. Elsevier; 2001. p. 1961–3.
- Armstrong G. Carotenoid Genetics and Biochemistry. In: Comprehensive Natural Products Chemistry. Elsevier; 1999. p. 321–52.
- Dean AM. Molecular evolution, functional synthesis of. In: Encyclopedia of Evolutionary Biology. Elsevier; 2016. p. 44–54.
- Huot JL, Lapointe J, Chênevert R, Bailly M, Kern D. Glutaminyl-tRNA and Asparaginyl-tRNA Biosynthetic Pathways. In: Comprehensive Natural Products II. Elsevier; 2010. p. 383—431.
- Motoshima H, Kaminogawa S. Aminopeptidase T. In: Handbook of Proteolytic Enzymes. Elsevier; 2013. p. 1674–7.
- Wimberly BT. Ribosome Structure. In: Encyclopedia of Biological Chemistry. Elsevier; 2004. p. 725–32.
- Abramson RD. Thermostable DNA Polymerases. In: PCR Strategies. Elsevier; 1995. p. 39–57.
- Aulitto M, Fusco S, Fiorentino G, Limauro D, Pedone E, Bartolucci S, et al. Thermus thermophilus as source of thermozymes for biotechnological applications: homologous expression and biochemical characterization of an α-galactosidase. Microb Cell Fact. 2017;16(1). Available from: http://dx.doi.org/10.1186/s12934-017-0638-4.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Thermus thermophilus Biologichna klasifikaciya Posilannya Vikishovishe Thermus thermophilus EOL 974558 ITIS 967329 NCBI 274 Thermus thermophilus vid ekstremalno termofilnih gramnegativnih bakterij sho vikoristovuyutsya yak modelni organizmi u biotehnologiyi ta molekulyarnij biologiyi Optimalna temperatura rostu bakterij 65 C Vpershe mikroorganizmi buli vidileni Tayiro Osima i Kacutomo Imahori 23 veresnya 1968 roku z geotermalnogo dzherela 80 C pH 6 3 u Majne prefektura Sidzuoka Yaponiya Tipovim shtamom ye HB8 ATCC 27634 Vidomo sho mikroorganizm vidigraye vazhlivo rol u rozkladanni organichnih rechovin pri utvorenni kompostu Shtami HB8 ta HB27 najbilsh chasto vikoristovuyutsya u raboti v laboratoriyi Analiz genomu cih shtamiv proveli u 2004 roci Thermus thermophilus maye najvishu chastotu prirodnih transformacij sered zhivih istot Kulturalno morfologichni oznakiThermus thermophilus ce vid palichkopodibnih nesporoutvoryuyuchih gramnegativnih bakterij Spor i dzhgutikiv ne mayut Neruhomi Dovzhina 3 mkm shirina 0 5 mkm V poli zoru mikroskopa roztashovuyutsya poodinoko parami abo lancyuzhkami Pri kultivuvanni na tverdomu pozhivnomu seredovishi protyagom 24 godini pri temperaturi 60 C Thermus thermophilus utvoryuye krugli plaski koloniyi z gladkoyu poverhneyu ta zhovtuvato oranzhevim kolorom diametrom 1 mm V ridkomu pozhivnomu seredovishi utvoryuyut plivku ta abo pomutninnya Fiziologichni oznakiThermus thermophilus ye obligatnim aerobom ta termofilom Vnutrishnya membrana T thermophilus utvoryuye chisleni mezosomi Bakteriyi ne slabko rostut za temperaturi 50 C pri temperaturi nizhche 47 C rist ne sposterigayetsya zovsim Maksimalna temperatura 85 C optimalna 65 72 C Minimalna kislotnist rN 5 1 maksimalna kislotnist rN 9 6 Optimalna kislotnist pri kimnatnij temperaturi rN 7 5 temperaturno zalezhnij koeficiyent seredovisha dorivnyuye 0 01 odinicya pH na gradus Optimalna koncentraciya NaCl 0 2 0 3 Rist buv slabkim u prisutnosti 2 hloridu natriyu i zrostannya ne sposterigalosya v seredovishah sho mistyat 5 hloridu natriyu abo bilshe Thermus thermophilus ye geterohemoorganotrofami Dzherelami vuglecevogo zhivlennya ye glyukoza galaktoza maltoza ta laktoza ale ne saharoza chi manit U sintetichnomu seredovishi sho mistit glyukozu ta sil amoniyu yak dzherela vuglecyu ta azotu vidpovidno zrostannya praktichno ne sposterigalosya abo molochnij kazeyin mozhut sluzhiti yedinim dzherelom vuglecyu ta azotu Vitamini neobhidni dlya rostu T thermophilus p aminobenzoat biotin holinu bromid cianokobalamin foliyeva kislota nikotinamid mononatriyeva kislota orotova D pantotenova kislota piridoksinu gidrohlorid riboflavin tiaminu gidrohlorid Soli neobhidni dlya rostu T thermophilus borna kislota hlorid kalciyu nitrat kobaltu midnij kuporos hlorid zaliza hlorid magniyu sulfat margancyu hlorid nikelyu molibdat natriyu sulfat cinku Chas generaciyi pri optimalnij temperaturi 75 C pri intensivnomu strushuvanni stanovit 18 20 hv logarifmichna faza vidsutnya Kultura dosyagaye stacionarnoyi fazi cherez 5 godin kultivuvannya Na stacionarnij fazi koncentraciya klitin stanovit 8 X 10 8 klitin na ml Bakteriyi povilno rozridzhuyut zhelatin ne utvoryuyut indol z polipeptonu ta ne vidnovlyuyut nitrat Biohimichni oznakiT thermophilus chutlivij do riznih antibiotikiv vklyuchayuchi ti yaki yak vidomo dosit neefektivni proti gramnegativnih bakterij Mikroorganizmi ye stijkimi do penicilinu ampicilinu ristocetinu meticilinu streptomicinu i hloramfenikolu aktinomicinu D Dodecilsulfat natriyu dezoksiholat natriyu ta etilendiamintetraacetat EDTA takozh ye efektivnimi ingibitorami shtamu HB8 Pri obrobci intaktnih klitin lizocimom yayechnogo bilka pri 60 S utvoryuyutsya sferichni protoplasti yaki ye bilsh osmotichno ta termichno stabilnimi anizh protoplasti mezofilnih bakterij T thermophilus ye stijkim do lizocimu pri kimnatnij temperaturi Pershovidkrivachi mikroorganizmu zrobili pripushennya sho budova membrani vplivaye na termostabilnist mikroorganizmiv U comu konteksti M Oshima proanalizuvav lipidnij sklad shtamu HB8 i viyaviv nevidomij glikolipid i nevidomij fosfolipid yak osnovni komponenti Ci neidentifikovani lipidi stanovili bilshe dvoh tretin zagalnogo vmistu lipidiv za vagoyu Glikolipid skladavsya z odnogo zalishku glyukozi N 1 5 metilgeksadekanoyilglyukozaminu ta digliceridu ta dvoh zalishkiv galaktozi Viznachennya himichnoyi strukturi cih novih lipidiv membrani shtamu HB8 T thermophilus mozhe spriyati z yasuvannyu nezvichajnoyi stijkosti membrani do teplovogo ta osmotichnogo shoku Zagalni klitinnij bilok cih bakterij ye nabagato bilsh stijkim do nagrivannya nizh bilki mezofilnih i lishe blizko 10 zagalnogo bilka denaturuyetsya pri nagrivanni pri 110 C protyagom 5 hvilin Tim ne mensh aminokislotnij sklad bilkiv T thermophilus podibnij do skladu bilkiv mezofilnih bakterij Bakteriyi sintezuyut nerozchinnij zhovtij pigment yakij nadaye zabarvlennya koloniyam Spektr poglinannya pigmentu maye pik pri 453 nm z plechima pri 473 nm i 430 nm Cej spektr svidchit pro te sho pigment ye karotinoyidnoyu spolukoyu Genetichni oznakiVmist GC par u T thermophilus stanovit 69 mol Najbilsh shiroko vikoristovuvanij shtam T thermophilus HB27 maye genom sho skladayetsya z osnovnoyi hromosomi rozmirom 1894877 p n sho nese 1988 bilok koduyuchih geniv i megaplazmidi pTT27 rozmirom 232605 p n sho mistit 230 geniv sho bilok koduyuchih geniv Znachna kilkist cih geniv 20 hromosomnih geniv i 39 vidkritih ramok zchituvannya pTT27 ne mayut vidomoyi funkciyi Yak prodemonstruvalo vidkrittya DNK polimerazi Taq i neshodavno DNK zalezhnoyi sistemi interferenciyi DNK funkcionalna harakteristika cih geniv maye potencial dlya znachnogo vplivu yak na biotehnologiyu tak i na fundamentalni biologichni doslidzhennya Vikoristannya lyudinoyuThermus thermophilus ce bakteriyi yaki shiroko vikoristovuyetsya yak model termofilu dlya provedennya genetichnih manipulyacij Pridatnist mikroorganizmiv yak sistemi genetichnoyi modeli viznachayetsya yihnoyu prirodnoyu zdatnistyu do transformaciyi Klitini T thermophilus poglinayut DNK pid chas rostu ne potrebuyuchi poperednoyi himichnoyi abo fizichnoyi obrobki Ce duzhe sproshuye vvedennya shtuchnih plazmid u bakteriyi dlya ihnoyi transformaciyi Krim togo T thermophilus mozhe kon yuguvati yak z bakteriyami vlasnogo rodu tak i z E coli sho takozh ye zruchnim dlya perenesennya bazhanih geniv v klitinu Na T thermophilus provodyatsya fundamentalni biologichni doslidzhennya napriklad vivchennya biosintezu karotinoyidiv molekulyarnoyi evolyuciyi shlyahom porivnyannya konservativnih bilok koduyuchih poslidovnostej geniv u T thermophilus ta E coli Na T thermophilus vivchalasya budova glutamil tRNK sintetazi aminopeptidazi maloyi ta velikoyi subodinic ribosomi Takozh T thermophilus ye dzherelom termozimiv termostabilnih fermentiv Najbilsh vidomim termozimom otrimanim vid T thermophilus Tth DNK polimeraza Podibno do Taq DNK polimerazi Tth DNK polimeraza ye aktivnoyu pri temperaturi 75 80 C ta maye 5 3 ekzonukleaznu aktivnist Tth DNK polimeraza v prisutnosti magnij hloridu nabuvaye zvorotno transkriptaznoyi aktivnosti i ye u 100 raziv efektivnishoyu u anizh Taq DNK polimeraza Zokrema takim fermentom ye a galaktozidaza ferment sho rozsheplyuye galaktoglyukomannani u gemicelyulozi klitinnoyi stinki roslin a galaktozidazi mayut velikij potencial yak u biotehnologichnomu tak i v medichnomu zastosuvanni Napriklad ci fermenti vikoristovuyutsya dlya likuvannya hvorobi Fabri pri i pri transformaciyi grupi krovi dlya bezpechnogo perelivannya Krim togo a galaktozidazi proponuyut bagatoobicyayuche rishennya dlya rozkladannya rafinozi v buryakocukrovij promislovosti celyulozno paperovij promislovosti a takozh u soyevih harchovih produktah i pererobci kormiv dlya tvarin a galaktozidazi shiroko vikoristovuyutsya v sinergichnij kombinaciyi z celyulazami dlya virobnictva bioetanolu z lignocelyulozi Optimalna temperatura ta kislotnist dlya a galaktozidazi T thermophilus 90 C i rN 6 0 sho robit yiyi perspektivnoyu dlya vikoristannya u promislovosti de bagato procesiv vidbuvayetsya za visokoyu temperaturi dlya pidvishennya shvidkosti protikannya rekcij PosilannyaOshima T Imahori K Description of Thermus thermophilus Yoshida and Oshima comb nov a Nonsporulating Thermophilic Bacterium from a Japanese Thermal Spa Int J Syst Bacteriol 1974 24 1 102 12 Available from http dx doi org 10 1099 00207713 24 1 102 https www usbio net media T4800 thermophilus vitamin mineral stock 100x tye media castenholz media powder Carr JF Danziger ME Huang AL Dahlberg AE Gregory ST Engineering the Genome of Thermus thermophilus Using a Counterselectable Marker J Bacteriol 2015 197 6 1135 44 Available from http dx doi org 10 1128 jb 02384 14 Noll KM Thermophilic Bacteria In Encyclopedia of Genetics Elsevier 2001 p 1961 3 Armstrong G Carotenoid Genetics and Biochemistry In Comprehensive Natural Products Chemistry Elsevier 1999 p 321 52 Dean AM Molecular evolution functional synthesis of In Encyclopedia of Evolutionary Biology Elsevier 2016 p 44 54 Huot JL Lapointe J Chenevert R Bailly M Kern D Glutaminyl tRNA and Asparaginyl tRNA Biosynthetic Pathways In Comprehensive Natural Products II Elsevier 2010 p 383 431 Motoshima H Kaminogawa S Aminopeptidase T In Handbook of Proteolytic Enzymes Elsevier 2013 p 1674 7 Wimberly BT Ribosome Structure In Encyclopedia of Biological Chemistry Elsevier 2004 p 725 32 Abramson RD Thermostable DNA Polymerases In PCR Strategies Elsevier 1995 p 39 57 Aulitto M Fusco S Fiorentino G Limauro D Pedone E Bartolucci S et al Thermus thermophilus as source of thermozymes for biotechnological applications homologous expression and biochemical characterization of an a galactosidase Microb Cell Fact 2017 16 1 Available from http dx doi org 10 1186 s12934 017 0638 4