- تصنيف
- التناضح والملوحة
- استراتيجيات تكيفية للتعامل مع الملوحة
- آلية الملح
- آلية الملح
- التطبيقات
- الانزيمات
- البوليمرات
- المحاليل المتوافقة
- التحلل الحيوي للنفايات
- أغذية
- المراجع
و الكائنات المحبة للملوحة هي فئة من الكائنات الحية الدقيقة، وكلاهما بدائيات النوى وحقيقيات النوى، وقادرة على التكاثر والعيش في بيئات ذات نسب عالية من الملح مثل مياه البحر والملوحة المناطق القاحلة. مصطلح halophile يأتي من الكلمات اليونانية halos و filo ، والتي تعني "عاشق الملح".
تنتمي الكائنات الحية المصنفة ضمن هذه الفئة أيضًا إلى مجموعة كبيرة من الكائنات الحية للغاية لأنها تتكاثر في موائل شديدة الملوحة ، حيث لن تتمكن معظم الخلايا الحية من البقاء على قيد الحياة.
الملاحات ، بيئات شديدة الملوحة حيث تتكاثر الخلايا شديدة الملوحة. بقلم هـ. زيل ، من ويكيميديا كومنز.
في الواقع ، تفقد الغالبية العظمى من الخلايا الموجودة الماء بسرعة عند تعرضها لوسائط غنية بالملح وهذا الجفاف هو الذي يؤدي في كثير من الحالات إلى الموت بسرعة.
تعود قدرة الكائنات المحبة للملوحة على العيش في هذه البيئات إلى حقيقة أنها تستطيع موازنة ضغطها التناضحي فيما يتعلق بالبيئة والحفاظ على السيتوبلازم المتماثل مع البيئة خارج الخلية.
لقد تم تصنيفهم على أساس تركيز الملح ، حيث يمكنهم العيش في الهالوفيلات الشديدة والمتوسطة والضعيفة والمتحولة للهالوت.
بعض الممثلين المحبة للملوحة هم الطحالب الخضراء Dunaliella salina ، والقشريات من جنس Artemia أو برغوث الماء ، والفطريات Aspergillus penicillioides و Aspergillus terreu.
تصنيف
ليست كل الكائنات المحبة للملوحة قادرة على التكاثر في نطاق واسع من تركيزات الملح. على العكس من ذلك ، فهي تختلف في درجة الملوحة التي يمكن أن تتحملها.
مستوى التحمل هذا ، الذي يختلف بين تركيزات محددة جدًا من كلوريد الصوديوم ، قد ساعد في تصنيفهم على أنهم مهووسون شديدون ومتوسطون وضعيفون ومتحمسون للهالوفيل.
تشمل مجموعة المهووسين بشدة كل تلك الكائنات الحية القادرة على السكن في البيئات التي تتجاوز فيها تركيزات كلوريد الصوديوم 20٪.
ويتبع ذلك المهلونات المعتدلة التي تتكاثر بتركيزات كلوريد الصوديوم بين 10 و 20٪. والهالوفيلات الضعيفة ، والتي تفعل ذلك بتركيزات أقل تتراوح بين 0.5 و 10٪.
أخيرًا ، الهالوتوليرانتس ، هي كائنات حية قادرة فقط على دعم تركيزات منخفضة من الملح.
التناضح والملوحة
هناك مجموعة متنوعة من محبي الهالوفيلات بدائية النواة القادرة على مقاومة التركيزات العالية من كلوريد الصوديوم.
هذه القدرة على مقاومة ظروف الملوحة التي تختلف من منخفضة ، ولكن أعلى من تلك التي تستطيع معظم الخلايا الحية تحملها ، إلى تلك الشديدة للغاية ، تم اكتسابها بفضل تطوير استراتيجيات متعددة.
تتمثل الإستراتيجية الرئيسية أو المركزية في تجنب عواقب العملية الفيزيائية المعروفة باسم التناضح.
تشير هذه الظاهرة إلى حركة الماء عبر غشاء شبه منفذ ، من مكان به تركيز منخفض من المواد المذابة إلى مكان به تركيز أعلى.
وبالتالي ، إذا كانت هناك تركيزات من الملح أعلى من تلك الموجودة في العصارة الخلوية في البيئة خارج الخلية (البيئة التي يتطور فيها الكائن الحي) ، فسوف تفقد الماء إلى الخارج وسوف تجف حتى الموت.
وفي الوقت نفسه ، لتجنب فقدان الماء هذا ، يقومون بتخزين تركيزات عالية من المواد المذابة (الأملاح) في السيتوبلازم الخاص بهم من أجل التعويض عن تأثيرات الضغط الاسموزي.
استراتيجيات تكيفية للتعامل مع الملوحة
البكتيريا المحبة للملوحة. بواسطة Maulucioni استنادًا إلى صور من Commons ، من ويكيميديا كومنز.
بعض الاستراتيجيات التي تستخدمها هذه الكائنات هي: تخليق الإنزيمات القادرة على الحفاظ على نشاطها بتركيزات عالية من الملح ، والأغشية الأرجوانية التي تسمح بالنمو من خلال التغذية الضوئية ، وأجهزة الاستشعار التي تنظم الاستجابة الضوئية مثل رودوبسين ، وحويصلات الغاز التي تعزز نموها. تعويم.
بالإضافة إلى ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن البيئات التي تنمو فيها هذه الكائنات متغيرة تمامًا ، مما يخلق خطرًا على بقائها. لذلك ، يطورون استراتيجيات أخرى تتكيف مع هذه الظروف.
أحد العوامل المتغيرة هو تركيز المواد المذابة ، وهو ليس مهمًا فقط في البيئات شديدة الملوحة ، ولكن في أي بيئة يمكن أن تتسبب فيها الأمطار أو درجات الحرارة المرتفعة في الجفاف وبالتالي تغيرات في الأسمولية.
للتعامل مع هذه التغييرات ، طورت الكائنات الحية الدقيقة المحبة للملوحة آليتين تسمحان لها بالحفاظ على السيتوبلازم المفرط. أحدهما يُدعى "سالت إن" والآخر "سالت أوت"
آلية الملح
يتم تنفيذ هذه الآلية من قبل Archeas و Haloanaerobiales (بكتيريا شديدة الملوحة اللاهوائية معتدلة) وتتكون من رفع التركيزات الداخلية لـ KCl في السيتوبلازم.
ومع ذلك ، فإن التركيز العالي للملح في السيتوبلازم أدى بهم إلى إجراء تكيفات جزيئية من أجل الأداء الطبيعي للأنزيمات داخل الخلايا.
تتكون هذه التعديلات أساسًا من تخليق البروتينات والإنزيمات الغنية بالأحماض الأمينية الحمضية والفقيرة في الأحماض الأمينية الكارهة للماء.
يتمثل أحد قيود هذا النوع من الاستراتيجية في أن تلك الكائنات الحية التي تنفذها لديها قدرة ضعيفة على التكيف مع التغيرات المفاجئة في الأسمولية ، مما يقيد نموها في البيئات ذات التركيزات الملحية العالية جدًا.
آلية الملح
يتم استخدام هذه الآلية من قبل كل من البكتيريا الملحية وغير الملحية ، بالإضافة إلى عتائق ميثانوجينية معتدلة الملوحة.
في هذا ، تقوم الكائنات الحية الدقيقة المحبة للملوحة بإجراء التوازن الأسموزي باستخدام جزيئات عضوية صغيرة يمكن تصنيعها أو أخذها من الوسط.
يمكن أن تكون هذه الجزيئات عبارة عن بوليولات (مثل الجلسرين وأرابينيتول) ، أو سكريات مثل السكروز أو التريهالوز أو الجلوكوزيل الجلسرين أو الأحماض الأمينية ومشتقات الأمينات الرباعية مثل الجلايسين بيتين.
كل منهم لديه قابلية عالية للذوبان في الماء ، وليس لديهم شحنة في درجة الحموضة الفسيولوجية ويمكن أن تصل إلى قيم التركيز التي تسمح لهذه الكائنات الدقيقة بالحفاظ على التوازن الأسموزي مع البيئة الخارجية دون التأثير على عمل الإنزيمات الخاصة بهم.
بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع هذه الجزيئات بالقدرة على تثبيت البروتينات ضد الحرارة والجفاف أو التجمد.
التطبيقات
الكائنات الدقيقة المحبة للملوحة مفيدة جدًا للحصول على جزيئات لأغراض التكنولوجيا الحيوية.
لا تمثل هذه البكتيريا صعوبات كبيرة في الزراعة بسبب انخفاض المتطلبات الغذائية في وسطها. إن تحملها لتركيزات عالية من الملح يقلل من مخاطر التلوث ، مما يجعلها كائنات بديلة أكثر فائدة من الإشريكية القولونية.
بالإضافة إلى ذلك ، من خلال الجمع بين قدرتها الإنتاجية ومقاومتها لظروف الملوحة الشديدة ، تعتبر الكائنات الحية الدقيقة ذات أهمية كبيرة كمصدر للمنتجات الصناعية ، في كل من المجالات الصيدلانية والتجميلية والتكنولوجيا الحيوية.
بعض الأمثلة:
الانزيمات
يتم تطوير العديد من العمليات الصناعية في ظل ظروف قاسية ، مما يوفر مجالًا لتطبيق الإنزيمات التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة للغاية ، القادرة على العمل في القيم القصوى لدرجة الحرارة أو درجة الحموضة أو الملوحة. وهكذا ، تم وصف الأميلازات والبروتياز المستخدمة في البيولوجيا الجزيئية.
البوليمرات
وبالمثل ، فإن البكتيريا المحبة للملوحة هي منتجة للبوليمرات ذات الخصائص الخافضة للتوتر السطحي والاستحلاب ذات الأهمية الكبيرة في صناعة النفط لأنها تساهم في استخراج النفط الخام من باطن الأرض.
المحاليل المتوافقة
المواد المذابة التي تتراكم فيها هذه البكتيريا في السيتوبلازم لديها قدرة عالية على الاستقرار والحماية من الإنزيمات والأحماض النووية والأغشية وحتى الخلايا الكاملة ، ضد التجمد والجفاف والتمسخ بالحرارة والملوحة العالية.
تم استخدام كل هذا في تقنية الإنزيم وكذلك في صناعة الأغذية ومستحضرات التجميل لإطالة عمر المنتجات.
التحلل الحيوي للنفايات
البكتيريا المحبة للملوحة قادرة على تحطيم النفايات السامة مثل مبيدات الآفات والأدوية ومبيدات الأعشاب والمعادن الثقيلة وعمليات استخراج النفط والغاز.
أغذية
في مجال الغذاء يشاركون في إنتاج صلصة الصويا.
المراجع
- دينيس ب ، شيمين إل سي. الاختلاف التطوري والانتقاء بوساطة الملوحة في الأركيا الملحية. ميكروبيول مول بيول القس. 1997 ؛ 61: 90-104.
- González-Hernández JC، Peña A. استراتيجيات التكيف للكائنات الدقيقة المحبة للملوحة و Debaryomyces hansenii (الخميرة الملحية). مجلة أمريكا اللاتينية لعلم الأحياء الدقيقة. 2002 ؛ 44 (3): 137-156.
- Oren A. الجوانب الحيوية للملح. ميكروبيول مول بيول القس. 1999 ؛ 63: 334-48.
- راميريز ن ، ساندوفال آه ، سيرانو جا. البكتيريا المحبة للملوحة وتطبيقاتها في مجال التكنولوجيا الحيوية. القس سوك فين ميكروبيول. 2004 ؛ 24: 1-2.
- Wood JM، Bremer E، Csonka LN، Krämer R، Poolman B، Van der Heide T، Smith LT. تحسس تناضح تناضحى ومتوافق مع التنظيم التناضحى يذوب تراكم البكتيريا. شركات Biochem Physiol. 2001 ؛ 130: 437-460.