Halófilos: classificação, osmose, aplicações, exemplos - Ciência - 2023

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o organismos halofílicos Eles são uma categoria de microrganismos, tanto procarióticos quanto eucarióticos, capazes de se reproduzir e viver em ambientes com altas concentrações de sal, como água do mar e zonas áridas hipersalinas. O termo halófilo vem das palavras gregas halos e filo, que significa "amante do sal".

Os organismos classificados nesta categoria também pertencem ao grande grupo dos organismos Extremofílicos, uma vez que se proliferam em habitats de salinidade extrema, onde a maioria das células vivas seria incapaz de sobreviver.

Na verdade, a grande maioria das células existentes perde água rapidamente quando exposta a meios ricos em sal e é essa desidratação que, em muitos casos, leva rapidamente à morte.

A capacidade dos organismos halofílicos de viverem nesses ambientes se deve ao fato de conseguirem equilibrar sua pressão osmótica em relação ao ambiente e manter seu citoplasma isosmótico com o ambiente extracelular.

Eles foram classificados com base na concentração de sal, em que podem viver em halófilos extremos, moderados, fracos e halotolerantes.

Alguns representantes halofílicos são algas verdes Dunaliella salina, o crustáceo do gênero Artemia ou pulga d'água e os fungos Aspergillus penicillioides Y Aspergillus terreu.

Classificação

Nem todos os organismos halofílicos são capazes de proliferar em uma ampla gama de concentrações de sal. Pelo contrário, eles diferem no grau de salinidade que são capazes de tolerar.

Esse nível de tolerância, que varia entre concentrações muito específicas de NaCl, tem servido para classificá-los como halófilos extremos, moderados, fracos e halotolerantes.

O grupo de halófilos extremos inclui todos os organismos capazes de povoar ambientes onde as concentrações de NaCl excedem 20%.

Estes são seguidos por halófilos moderados que proliferam em concentrações de NaCl entre 10 e 20%; e halófilos fracos, que o fazem em concentrações mais baixas, que variam entre 0,5 e 10%.

Finalmente, os halotolerantes, são organismos que só são capazes de suportar baixas concentrações de sal.

Osmose e salinidade

Existe uma grande variedade de halófilos procarióticos capazes de resistir a altas concentrações de NaCl.

Essa capacidade de suportar condições de salinidade que variam de baixas, mas superiores às que a maioria das células vivas é capaz de tolerar, a condições muito extremas, foi adquirida graças ao desenvolvimento de múltiplas estratégias.

A estratégia principal ou central é evitar as consequências de um processo físico conhecido como osmose.

Esse fenômeno se refere ao movimento da água através de uma membrana semipermeável, de um local com baixa concentração de solutos para outro com maior concentração.

Portanto, se no ambiente extracelular (ambiente onde um organismo se desenvolve) houver concentrações de sal superiores às de seu citosol, ele perderá água para o exterior e se desidratará até a morte.

Enquanto isso, para evitar essa perda de água, eles armazenam altas concentrações de solutos (sais) em seu citoplasma para compensar os efeitos da pressão osmótica.

Estratégias adaptativas para lidar com a salinidade

Algumas das estratégias utilizadas por esses organismos são: a síntese de enzimas capazes de manter sua atividade em altas concentrações de sal, membranas roxas que permitem seu crescimento por fototrofia, sensores que regulam a resposta fototática como a rodopsina e vesículas gasosas que promovem seu crescimento. flutuação.

Além disso, deve-se observar que os ambientes onde esses organismos crescem são bastante mutáveis, o que cria um risco para sua sobrevivência. Portanto, eles desenvolvem outras estratégias adaptadas a essas condições.

Um dos fatores de mudança é a concentração de solutos, que não é importante apenas em ambientes hipersalinos, mas em qualquer ambiente onde chuvas ou altas temperaturas podem causar dessecação e consequentemente variações na osmolaridade.

Para lidar com essas mudanças, os microrganismos halofílicos desenvolveram dois mecanismos que os permitem manter um citoplasma hiperosmótico. Um deles denominado "salt-in" e o outro "salt-out"

Mecanismo de sal

Esse mecanismo é realizado por Archeas e Haloanaerobiales (bactérias halofílicas moderadas anaeróbias estritas) e consiste em elevar as concentrações internas de KCl em seu citoplasma.

No entanto, a alta concentração de sal no citoplasma os levou a fazer adaptações moleculares para o funcionamento normal das enzimas intracelulares.

Essas adaptações consistem basicamente na síntese de proteínas e enzimas ricas em aminoácidos ácidos e pobres em aminoácidos hidrofóbicos.

Uma limitação desse tipo de estratégia é que os organismos que a executam têm pouca capacidade de se adaptar a mudanças bruscas de osmolaridade, restringindo seu crescimento a ambientes com concentrações salinas muito altas.

Mecanismo de saída de sal

Esse mecanismo é empregado por bactérias halofílicas e não halofílicas, além de arquéias metanogênicas halofílicas moderadas.

Nele, o microrganismo halofílico realiza o equilíbrio osmótico por meio de pequenas moléculas orgânicas que podem ser sintetizadas por ele ou retiradas do meio.

Estas moléculas podem ser polióis (como glicerol e arabinitol), açúcares como sacarose, trealose ou glucosil-glicerol ou aminoácidos e derivados de aminas quaternárias, como glicina-betaína.

Todos eles apresentam alta solubilidade em água, não possuem carga em pH fisiológico e podem atingir valores de concentração que permitem a esses microrganismos manter o equilíbrio osmótico com o meio externo sem afetar o funcionamento de suas próprias enzimas.

Além disso, essas moléculas têm a capacidade de estabilizar proteínas contra o calor, a dessecação ou o congelamento.

Formulários

Os microrganismos halofílicos são muito úteis para a obtenção de moléculas para fins biotecnológicos.

Essas bactérias não apresentam grandes dificuldades para serem cultivadas devido às baixas exigências nutricionais de seus meios. Sua tolerância a altas concentrações salinas minimiza os riscos de contaminação, o que os coloca como organismos alternativos mais vantajosos que E. coli.

Além disso, ao aliar sua capacidade de produção à resistência a condições extremas de salinidade, os microrganismos são de grande interesse como fonte de produtos industriais, tanto na área farmacêutica, cosmética e biotecnológica.

Alguns exemplos:

Enzimas

Muitos processos industriais são desenvolvidos em condições extremas, o que oferece um campo de aplicação para as enzimas produzidas por microrganismos Extremofílicos, capazes de atuar em valores extremos de temperatura, pH ou salinidade. Assim, amilases e proteases, utilizadas em biologia molecular, foram descritas.

Polímeros

Da mesma forma, as bactérias halofílicas são produtoras de polímeros com propriedades surfactantes e emulsificantes de grande importância na indústria do petróleo, pois contribuem para a extração do petróleo bruto do subsolo.

Solutos compatíveis

Os solutos que essas bactérias acumulam em seu citoplasma têm alto poder estabilizador e protetor de enzimas, ácidos nucléicos, membranas e até células inteiras, contra congelamento, dessecação, desnaturação por calor e alta salinidade.

Tudo isso tem sido usado em tecnologia de enzimas, bem como na indústria de alimentos e cosméticos para prolongar a vida útil dos produtos.

Biodegradação de resíduos

Bactérias halofílicas são capazes de degradar resíduos tóxicos como pesticidas, produtos farmacêuticos, herbicidas, metais pesados e processos de extração de óleo e gás.

Alimentos

Na área de alimentos participam da produção de molho de soja.

Referências

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