Мезофил
Мезофил , — это организм который лучше всего растет при умеренной температуре , не слишком горячей и не слишком холодной, с оптимальным диапазоном роста от 20 до 45 °C (от 68 до 113 °F). [ 1 ] Оптимальная температура роста этих организмов составляет 37 °C (около 99 °F). [ 2 ] Этот термин в основном применяется к микроорганизмам . Организмы, предпочитающие экстремальные условия, известны как экстремофилы . Мезофилы имеют разнообразные классификации, принадлежащие к двум доменам : бактерии , археи и царству грибов домена эвкарии . Мезофилы, принадлежащие к домену Bacteria, могут быть грамположительными или грамотрицательными . Потребность мезофилов в кислороде может быть аэробной и анаэробной . Существует три основные формы мезофилов: кокк , палочка и спираль .
среда обитания
[ редактировать ]Средой обитания мезофилов могут быть сыр и йогурт . Их часто добавляют при брожении пива и виноделии . Поскольку нормальная температура тела человека составляет 37 °C , большинство патогенов человека являются мезофилами, как и большинство организмов, составляющих микробиом человека .
Мезофилы против экстремофилов
[ редактировать ]Мезофилы являются противоположностью экстремофилов . Экстремофилы, предпочитающие холодную среду, называются психрофилами , те, кто предпочитает более теплые температуры, называются термофилами или термотропами , а те, кто процветает в чрезвычайно жаркой среде, являются гипертермофилами . Полногеномный вычислительный подход был разработан Чжэном и др. разделить бактерии на мезофильные и термофильные. [ 3 ]
Адаптации
[ редактировать ]Все бактерии имеют свои собственные оптимальные условия окружающей среды и температуру, при которых они процветают. Многие факторы ответственны за оптимальный температурный диапазон данного организма, но данные свидетельствуют о том, что экспрессия определенных генетических элементов ( аллелей ) может изменить чувствительный к температуре фенотип организма. Исследование, опубликованное в 2016 году, продемонстрировало, что мезофильные бактерии могут быть генетически модифицированы для экспрессии определенных аллелей психрофильных бактерий, что, как следствие, смещает ограничительный температурный диапазон мезофильных бактерий, чтобы он точно соответствовал диапазону психрофильных бактерий. [ 4 ]
Из-за менее стабильной структуры мезофилов у них снижается гибкость синтеза белка . [ 5 ] Мезофилы не способны синтезировать белки при низких температурах. Она более чувствительна к изменениям температуры, а не обеспечивает жирнокислотный состав мембраны большой текучести . [ 6 ] Снижение оптимальной температуры с 37°С до 0°С до 8°С приводит к постепенному снижению синтеза белка. Белки, индуцированные холодом (CIP), индуцируются при низких температурах, что затем позволяет белки холодового шока синтезировать (CSP). При возврате к оптимальной температуре наблюдается увеличение, что указывает на то, что мезофилы сильно зависят от температуры. [ 7 ] Доступность кислорода также влияет на рост микроорганизмов. [ 8 ]
Есть два объяснения того, что термофилы могут выживать при таких высоких температурах, а мезофилы - нет. Наиболее очевидное объяснение состоит в том, что термофилы, как полагают, имеют клеточные компоненты, которые относительно более стабильны, чем клеточные компоненты мезофилов, поэтому термофилы могут жить при более высоких температурах, чем мезофилы. [ 9 ] «Вторая школа мысли, представленная работами Гограна (21) и Аллена (3), считает, что быстрый ресинтез поврежденных или разрушенных компонентов клетки является ключом к проблеме биологической устойчивости к теплу». [ 9 ]
Потребность в кислороде
[ редактировать ]Из-за разнообразия мезофилов потребности в кислороде сильно различаются. Аэробное дыхание требует использования кислорода , а анаэробное — нет. Существует три типа анаэробов . Факультативные анаэробы растут в отсутствие кислорода, используя вместо этого ферментацию . Во время брожения сахара превращаются в кислоты , спирт или газы . Если присутствует кислород, вместо этого будет использоваться аэробное дыхание. Облигатные анаэробы не могут расти в присутствии кислорода. Аэротолерантные анаэробы могут противостоять кислороду.
Роли
[ редактировать ]Микроорганизмы играют важную роль в разложении органического вещества и минерализации питательных веществ . В водной среде разнообразие экосистемы обеспечивает разнообразие мезофилов. Функции каждого мезофила зависят от окружающей среды, прежде всего от температурного режима. [ 10 ] Бактерии, такие как мезофилы и термофилы, используются в производстве сыра из-за их роли в ферментации . «Традиционные микробиологи используют следующие термины для обозначения общей (немного условной) оптимальной температуры роста бактерий: психрофилы (15–20 °С), мезофилы (30–37 °С), термофилы (50–60 °С) и крайние термофилы (до 122 °С)». [ 11 ] И мезофилы, и термофилы используются в сыроделии по одной и той же причине; однако они растут, процветают и умирают при разных температурах. Психротрофные бактерии способствуют порче, плесени или порче молочных продуктов из-за их способности расти при более низких температурах, например, в холодильнике.
Примеры
[ редактировать ]Некоторые известные мезофилы включают Listeria monocytogenes , Staphylococcus aureus и Escherichia coli . Другими примерами видов мезофилов являются Clostridium kluyveri , Pseudomonasmaltophilia , Thiobacillus Novellus , Streptococcus pyogenes и Streptococcus pneumoniae . Различные типы заболеваний и инфекций обычно вызываются возбудителями мезофильных бактерий, таких как перечисленные выше.
Листерия моноцитогенная
[ редактировать ]Listeria monocytogenes – грамположительная бактерия. Он тесно связан с Bacillus и Staphylococcus . Это палочковидный факультативный анаэроб, подвижный с помощью перитрихальных жгутиков . Подвижность L. monocytogenes ограничена при температуре от 20 до 25 °C. [ 12 ] При оптимальной температуре он теряет подвижность. Эта бактерия вызывает листериоз , который возникает из-за зараженной пищи. [ 12 ]
Золотистый стафилококк
[ редактировать ]Золотистый стафилококк был впервые обнаружен в 1880 году. [ 13 ] Он ответственен за различные инфекции, возникающие в результате травмы. Бактерия преодолевает естественные механизмы организма. Длительные инфекции, вызванные S. aureus, включают пневмонию , менингит и остеомиелит . S. aureus обычно заражается в больницах. [ 13 ]
кишечная палочка
[ редактировать ]Escherichia coli — грамотрицательная палочковидная факультативно-анаэробная бактерия, не образующая спор . [ 14 ] Бактерия относится к семейству Enterobacteriaceae . Он способен продуцировать энтеротоксины , которые являются термолабильными или термостабильными . [ 14 ] Другими характеристиками E. coli являются то, что она оксидазо -отрицательная, цитрат -отрицательная, метил-красная положительная и Фогес-Проскауэр -отрицательная. Подводя итог , можно сказать, что E. coli — это колиформа . Он способен использовать глюкозу и ацетат в качестве источника углерода для ферментации. Кишечная палочка обычно встречается в кишечнике живых организмов. [ 15 ] E. coli обладает множеством возможностей, например, быть хозяином рекомбинантной ДНК и быть патогеном. [ 15 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уилли, Джоан М., Линда Шервуд, Кристофер Дж. Вулвертон и Лансинг М. Прескотт. Микробиология Прескотта, Харли и Кляйна. Нью-Йорк: Высшее образование МакГроу-Хилл, 2008. Печать.
- ^ Ширальди, Кьяра; Де Роза, Марио (2016), «Мезофильные организмы» , в Дриоли, Энрико; Джорно, Лидиетта (ред.), Энциклопедия мембран , Берлин, Гейдельберг: Springer, стр. 1–2, номер домена : 10.1007/978-3-642-40872-4_1610-2 , ISBN. 978-3-642-40872-4 , получено 22 мая 2022 г.
- ^ Хао Чжэн; Хунвэй Ву (2010). «Анализ геноцентрических ассоциаций для выявления корреляции между уровнями содержания гуанина-цитозина и условиями температурного диапазона прокариотических видов» . БМК Биоинформатика . 11 (Дополнение 11): S7. дои : 10.1186/1471-2105-11-S11-S7 . ПМК 3024870 . ПМИД 21172057 .
- ^ Панковский, Ярослав А.; Пакетт, Стефани М.; Нано, Фрэнсис Э. (15 марта 2016 г.). «Температурная чувствительность, обусловленная аллелями ligA психрофильных бактерий при замене мезофильными бактериями и видами дрожжей» . Прикладная и экологическая микробиология . 82 (6): 1924–1932. Бибкод : 2016ApEnM..82.1924P . дои : 10.1128/AEM.03890-15 . ISSN 0099-2240 . ПМЦ 4784036 . ПМИД 26773080 .
- ^ Виджаябаскар, Махалингам С. и др. «Построение сетей белковых структур на основе энергии: применение в сравнительном анализе термофилов и мезофилов», Биофизический журнал, том 98, выпуск 3, 387a
- ^ Ли, Кентукки; Торрес, Дж. А. (1993). «ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И РАСТВОРЕННЫХ СРЕДСТВ НА МИНИМАЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ ВОДЫ ДЛЯ РОСТА и ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТДЕЛЬНЫХ МЕЗОФИЛОВ И ПСИХРОТРОФОВ» . Журнал пищевой промышленности и консервации . 17 (4): 305–318. дои : 10.1111/j.1745-4549.1993.tb00733.x .
- ^ Перро, Ф., Эбро, М., Юнтер, Г.-А. и Жуан Т. «Синтез белка в Escherichia coli при 4 ° C. Электрофорез». 2000, 21: 1625–1629. doi:10.1002/(SICI)1522-2683(20000501)21:8<1625::AID-ELPS1625>3.0.CO;2-4
- ^ Синклер, Северная Каролина; Стоукс, Дж. Л. «РОЛЬ КИСЛОРОДА В ВЫСОКИХ ВЫХОДАХ КЛЕТОК ПСИХРОФИЛОВ И МЕЗОФИЛОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ». Журнал бактериологии, 1963, Vol. 85(1), стр.164 [Рецензируемый журнал]
- ^ Jump up to: а б Коффлер, Генри (28 ноября 2016 г.). «Протоплазматические различия между мезофилами и термофилами» . Бактериологические обзоры . 21 (4): 227–240. дои : 10.1128/MMBR.21.4.227-240.1957 . ISSN 0005-3678 . ПМК 180904 . PMID 13488883 .
- ^ Феррони, Г.Д., Камински, Дж.С. «Психрофилы, психротрофы и мезофилы в среде, которая испытывает сезонные колебания температуры». Канадский журнал микробиологии, 1980, 26:1184-1191, 10.1139/m80-198.
- ^ Джонсон, Марк. «Мезофильные и термофильные культуры, используемые в традиционном сыроделиях». Сыр и микробы. Вашингтон: Издательство ASM. 2014. Интернет.
- ^ Jump up to: а б Магальяш, Р. (2014). Листерия моноцитогенная. 450-461.
- ^ Jump up to: а б Тодд, Э. (2014). Золотистый стафилококк. 530-534
- ^ Jump up to: а б Робинсон, Ричард К. (2000). Энциклопедия пищевой микробиологии, тома 1-3 - Escherichia Coli. Эльзевир. Онлайн-версия доступна по адресу: http://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt0051LGG3/encyclepedia-food-microbiology/escherichia-coli.
- ^ Jump up to: а б Робинсон, Ричард К. (2000). Энциклопедия пищевой микробиологии, тома 1-3 - Escherichia Coli. Эльзевир. Онлайн-версия доступна по адресу: http://app.knovel.com/hotlink/pdf/id:kt0051K7I1/encyclepedia-food-microbiology/ecology-bacteria-escherichia-3.