ACIDOPHILES: CIRI, CONTOH MIKROORGANISMA, APLIKASI - BIOLOGI - 2025

Organisme asidofilik adalah sejenis mikroorganisma (prokariotik atau eukariotik) yang mampu membiak dan hidup di persekitaran yang nilai pHnya kurang dari 3. Sebenarnya, istilah acidophilus berasal dari bahasa Yunani dan bermaksud "pencinta asid".

Persekitaran ini boleh datang dari aktiviti gunung berapi dengan pembebasan gas sulfur atau campuran oksida logam dari lombong besi. Di samping itu, mereka boleh menjadi produk aktiviti atau metabolisme organisma itu sendiri, yang mengasamkan persekitaran mereka sendiri untuk terus hidup.

Perairan berasid Rio Tinto berfungsi sebagai habitat bagi pelbagai mikroorganisma asid-phile yang memberikan warna khasnya. Oleh Antonio de Mijas, Sepanyol, dari Wikimedia Commons.

Organisma yang tergolong dalam kategori ini juga tergolong dalam kumpulan besar organisma Extremophilic, kerana ia tumbuh di persekitaran yang pHnya sangat berasid. Di mana kebanyakan sel tidak dapat bertahan.

Selain itu, penting untuk diketengahkan bahawa kumpulan organisma ini sangat penting dari sudut ekologi dan ekonomi.

Ciri umum

Persaingan, pemangsa, gotong royong dan sinergi

Sebilangan besar organisma asidofilik tumbuh dan hidup di hadapan oksigen. Walau bagaimanapun, terdapat bukti asidofilus yang dapat berkembang baik semasa ketiadaan dan kehadiran oksigen.

Selain itu, organisma ini menjalin pelbagai jenis interaksi dengan organisma lain seperti persaingan, pemangsa, gotong royong dan sinergi. Contohnya, adalah kultur campuran acidophilus yang menunjukkan pertumbuhan dan kecekapan yang lebih tinggi dalam pengoksidaan mineral sulfur daripada kultur individu.

Pedih ulu hati, masalah yang harus diselesaikan

Asidofil nampaknya mempunyai ciri struktur dan fungsi khas yang membolehkan mereka meneutralkan keasidan. Ini termasuk membran sel yang sangat tidak kedap, kapasiti peraturan dalaman yang tinggi, dan sistem pengangkutan yang unik.

Oleh kerana fakta bahawa acidophiles tinggal di persekitaran di mana kepekatan protonnya tinggi, mereka telah mengembangkan sistem pam yang bertugas mengusir proton ke luar. Strategi ini mencapai bahawa bahagian dalam bakteria mempunyai pH yang hampir dengan neutral.

Organisme asidofilik telah mengembangkan sistem pam proton yang membolehkan mereka mengepam proton ke luar dan menjaga pH intraselular dekat dengan neutral. Oleh PhilMacD, dari Wikimedia Commons.

Namun, di lombong dengan kandungan asid sulfurik yang tinggi, mikroorganisma tanpa dinding sel telah dijumpai, yang menunjukkan bahawa walaupun tanpa perlindungan ini mereka mengalami kepekatan proton yang tinggi.

Sebaliknya, kerana keadaan ekstrem mikroorganisma jenis ini, mereka mesti menjamin bahawa semua proteinnya berfungsi dan tidak didenaturasi.

Untuk ini, protein yang disintesis mempunyai berat molekul tinggi, sehingga terdapat sebilangan besar ikatan antara asid amino yang membentuknya. Dengan cara ini, menjadi lebih sukar bagi pemutusan ikatan dan kestabilan yang lebih besar diberikan kepada struktur protein.

Ketelapan membran yang tinggi

Sebaik sahaja proton memasuki sitoplasma, organisma asidofilik perlu menerapkan kaedah yang membolehkannya mengurangkan kesan penurunan pH dalaman.

Untuk membantu mengekalkan pH, acidophiles mempunyai membran sel yang tidak kedap yang membatasi kemasukan proton ke dalam sitoplasma. Ini disebabkan oleh fakta bahawa membran archaea acidophiles terdiri daripada jenis lipid lain daripada yang terdapat pada bakteria dan membran sel eukariotik.

Di archaea, fosfolipid mempunyai wilayah hidrofobik (isopenoid) dan wilayah kutub yang terdiri daripada tulang belakang gliserol dan kumpulan fosfat. Bagaimanapun, penyatuan ini disebabkan oleh ikatan eter, yang menghasilkan daya tahan yang lebih besar, terutama pada suhu tinggi.

Di samping itu, dalam beberapa kes archaea tidak mempunyai bilayers, melainkan produk penyatuan dua rantai hidrofobik, mereka membentuk satu lapisan tunggal di mana satu-satunya molekul dua kumpulan kutub memberi mereka daya tahan yang lebih besar.

Sebaliknya, walaupun fosfolipid yang membentuk membran bakteria dan eukariota mengekalkan struktur yang sama (hidrofobik dan kawasan kutub), ikatan tersebut adalah jenis ester dan membentuk lapisan dua lipid.

Kepentingan

Organisme asidofilik berpotensi penting dalam evolusi kerana keadaan pH rendah dan kaya logam di mana mereka tumbuh mungkin serupa dengan keadaan gunung berapi bawah laut di bumi awal.

Oleh itu, organisma asidofilik dapat mewakili peninggalan primordial dari mana kehidupan yang lebih kompleks berkembang.

Selain itu, kerana proses metabolik mungkin berasal dari permukaan mineral sulfida, kemungkinan struktur DNA organisma ini dapat terjadi pada pH berasid.

Peraturan dalam organisma asidofilik

Pengaturan pH sangat penting untuk semua organisma, oleh sebab itu acidophiles perlu memiliki pH intraselular yang hampir dengan neutral.

Walau bagaimanapun, organisma acidophilic dapat bertoleransi dengan kecerunan pH beberapa urutan besarnya, berbanding dengan organisma yang hanya tumbuh pada pH yang hampir dengan neutral. Contohnya ialah Thermoplasma acidophilum yang mampu hidup pada pH 1.4 sambil mengekalkan pH dalamannya pada 6.4.

Perkara menarik mengenai organisma asidofilik ialah mereka memanfaatkan kecerunan pH ini untuk menghasilkan tenaga melalui daya motif proton.

Contoh mikroorganisma asidofilik

Organisme asidofilik didistribusikan dalam bakteria dan archaea dan menyumbang kepada banyak kitaran biogeokimia, yang merangkumi kitaran besi dan sulfur.

Di antara yang pertama kita mempunyai Ferroplasma acidarmanus, yang merupakan archa yang mampu tumbuh di persekitaran dengan pH mendekati nol. Prokariota lain adalah Picrophilus oshimae dan Picrophilus torridus, yang juga termofilik dan tumbuh di kawah gunung berapi Jepun.

Kami juga mempunyai beberapa eukariota asidofilik seperti Cyanidyum caldariuym, yang mampu hidup pada pH mendekati sifar, menjaga bahagian dalam sel pada tahap hampir neutral.

Acontium cylatium, Cephalosporium sp. dan Trichosporon cerebriae, adalah tiga eukariota dari Kerajaan Fungi. Yang lain yang menarik ialah Picrophilus oshimae dan Picrophilus torridus.

Permohonan

Melompat

Peranan penting mikroorganisma asidofilik melibatkan aplikasi bioteknologi mereka, khususnya dalam pengekstrakan logam dari mineral, yang dapat mengurangkan pencemaran yang dihasilkan oleh kaedah kimia tradisional (pencucian).

Proses ini sangat berguna dalam perlombongan tembaga, di mana, misalnya, Thobacillus sulfolobus dapat bertindak sebagai pemangkin dan mempercepat kadar pengoksidaan sulfat tembaga yang terbentuk semasa pengoksidaan, membantu pelarutan logam.

Industri Makanan

Organisme asidofilik mempunyai enzim kepentingan industri, menjadi sumber enzim stabil asid dengan aplikasi sebagai pelincir.

Selain itu, dalam industri makanan, pengeluaran amilase dan glukoamilase digunakan untuk pemprosesan kanji, roti, pemprosesan jus buah.

Di samping itu, mereka digunakan secara meluas dalam pengeluaran protease dan selulase yang digunakan sebagai komponen makanan haiwan dan dalam pembuatan produk farmaseutikal.

Rujukan

1. Baker-Austin C, Dopson M. Kehidupan dalam asid: homeostasis pH dalam acidophiles. Tren Microbiol. 2007; 15 (4): 165-71.
2. Edwards KJ, Bond PL, Gihring TM, Banfield JF. Asidofil Ekstrem Besi Yang Mengoksidasi Besi Arqueal Penting dalam Saliran Tambang Asid. Sains. 2000; 287: 1796-1799.
3. Horikoshi K. Alkaliphiles: Beberapa aplikasi produk mereka untuk bioteknologi. Ulasan Mikrobiologi dan Biologi Molekul. 1999; 63: 735-750.
4. Kar NS, Dasgupta AK. Kemungkinan peranan cas permukaan dalam organisasi membran dalam asidofil, India. Jurnal Biokimia dan Biofizik. Sembilan belas sembilan puluh enam; 33: 398-402.
5. Macalady JL, Vestling MM, Baumler D, Boekelheide N, Kaspar CW, Banfield JF. Monolayer membran tetraether dalam Ferroplasma spp: kunci untuk bertahan dalam asid. Ekstremofil. 2004; 8: 411-419
6. Madigan MT, Martinko JM, Parker J. 2003. Kepelbagaian Prokariotik: Archea. Dalam: Madigan MT, Martinko JM, Parker J. (eds). Brock Mikrobiologi Mikroorganisma. Edisi sepuluh. Ed. Pearson-Prentice Hall, Madrid, hlm 741-766.
7. Schleper C, Pühler G, Kühlmorgen B, Zillig W. Hidup pada pH yang sangat rendah. Alam semula jadi. Sembilan-belas sembilan puluh lima; 375: 741-742.
8. Wiegel J, Keubrin UV. Alkalitermophiles. Transaksi Masyarakat Biokimia. 2004; 32: 193-198.