Acidófilos: características, exemplos de microrganismos, aplicações - Ciência - 2023

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Organismos acidófilo eles são um tipo de microorganismo (procariotos ou eucariotos) capazes de se reproduzir e viver em ambientes cujos valores de pH são inferiores a 3. Na verdade, o termo acidófilo vem do grego e significa "amante do ácido".

Esses ambientes podem vir de atividades vulcânicas com liberação de gases sulfurosos ou mistura de óxidos metálicos de minas de ferro. Além disso, podem ser o produto da atividade ou do metabolismo dos próprios organismos, que acidificam seu próprio ambiente para sobreviver.

Os organismos classificados nesta categoria também pertencem ao grande grupo dos organismos Extremofílicos, pois crescem em ambientes cujo pH é muito ácido. Onde a maioria das células não consegue sobreviver.

Adicionalmente, é importante destacar que este grupo de organismos é de grande importância do ponto de vista ecológico e econômico.

Características gerais

Competição, predação, mutualismo e sinergia

A maioria dos organismos acidofílicos cresce e vive na presença de oxigênio. No entanto, há evidências de acidófilos que podem se desenvolver tanto na ausência quanto na presença de oxigênio.

Além disso, esses organismos estabelecem diferentes tipos de interações com outros organismos, como competição, predação, mutualismo e sinergia. Um exemplo são as culturas mistas de acidophilus, que apresentam maior crescimento e eficiência na oxidação de minerais de enxofre do que as culturas individuais.

Azia, um problema a resolver

Os acidófilos parecem compartilhar características estruturais e funcionais distintas que lhes permitem neutralizar a acidez. Isso inclui membranas celulares altamente impermeáveis, uma alta capacidade regulatória interna e sistemas de transporte exclusivos.

Como os acidófilos vivem em um ambiente onde a concentração de prótons é alta, eles desenvolveram sistemas de bomba encarregados de expelir prótons para o exterior. Essa estratégia consegue que o interior da bactéria tenha um pH muito próximo do neutro.

Porém, em minas com alto teor de ácido sulfúrico, foram encontrados microrganismos sem parede celular, indicando que mesmo sem essa proteção estão submetidos a altas concentrações de prótons.

Por outro lado, devido às condições extremas a que estão sujeitos estes tipos de microrganismos, devem garantir que todas as suas proteínas são funcionais e não desnaturadas.

Para isso, as proteínas sintetizadas são de alto peso molecular, de forma que haja um maior número de ligações entre os aminoácidos que as constituem. Desta forma, torna-se mais difícil a quebra das ligações e dá-se maior estabilidade à estrutura da proteína.

Alta impermeabilidade da membrana

Uma vez que os prótons entram no citoplasma, os organismos acidofílicos precisam implementar métodos que lhes permitam aliviar os efeitos de um pH interno reduzido.

Para ajudar a manter o pH, os acidófilos têm uma membrana celular impermeável que limita a entrada de prótons no citoplasma. Isso se deve ao fato de que a membrana da archaea acidophilus é composta por outros tipos de lipídios além dos encontrados em bactérias e nas membranas de células eucarióticas.

Nas arquéias, os fosfolipídios têm uma região hidrofóbica (isopenóide) e uma região polar composta pela estrutura do glicerol e pelo grupo fosfato. Em qualquer caso, a união se deve a uma ligação de éter, que gera maior resistência, principalmente em altas temperaturas.

Além disso, em alguns casos as arquéias não possuem bicamadas, mas sim um produto da união de duas cadeias hidrofóbicas, formando uma monocamada onde a única molécula de dois grupos polares lhes confere maior resistência.

Por outro lado, apesar dos fosfolipídios que compõem as membranas de bactérias e eucariotos reterem a mesma estrutura (uma região hidrofóbica e outra polar), as ligações são do tipo éster e formam uma bicamada lipídica.

Importância de organismos acidofílicos como um modelo evolutivo

Os organismos acidofílicos são de importância potencial na evolução porque o baixo pH e as condições ricas em metais em que crescem podem ter sido semelhantes às condições vulcânicas submarinas da Terra primitiva.

Assim, os organismos acidofílicos podem representar relíquias primordiais a partir das quais a vida mais complexa evoluiu.

Além disso, como os processos metabólicos podem ter se originado na superfície dos minerais sulfetados, possivelmente a estruturação do DNA desses organismos pode ter ocorrido em pH ácido.

Regulação em organismos acidofílicos

A regulação do pH é essencial para todos os organismos, por isso os acidófilos precisam ter um pH intracelular próximo do neutro.

No entanto, os organismos acidofílicos são capazes de tolerar gradientes de pH de várias ordens de magnitude, em comparação com organismos que só crescem em pHs próximos da neutralidade. Um exemplo é Thermoplasma acidophilum que é capaz de viver em pH 1,4 enquanto mantém seu pH interno em 6,4.

O interessante sobre os organismos acidofílicos é que eles aproveitam esse gradiente de pH para produzir energia por meio de uma força motriz de prótons.

Exemplos de microrganismos acidofílicos

Os organismos acidofílicos são predominantemente distribuídos em bactérias e arquéias e contribuem para vários ciclos biogeoquímicos, que incluem os ciclos do ferro e do enxofre.

Entre os primeiros temos Ferroplasma acidarmanus, que é uma arquéia capaz de crescer em ambientes com pH próximo a zero. Outros procariontes são Picrophilus oshimae Y Picrophilus torridus, que também são termofílicos e crescem nas crateras vulcânicas japonesas.

Também temos alguns eucariotos acidofílicos, comoCyanidyum caldariuym, que é capaz de viver em um pH próximo a zero, mantendo o interior da célula em um nível quase neutro.

Acontium cylatium, Cephalosporium sp. Y Trichosporon cerebriae, são três eucariotos do Reino Fungi. Outros igualmente interessantes são Picrophilus oshimae Y Picrophilus torridus.

Formulários

Lixiviação

Um importante papel dos microrganismos acidofílicos envolve sua aplicação biotecnológica, especificamente na extração de metais de minerais, o que reduz consideravelmente os poluentes gerados por métodos químicos tradicionais (lixiviação).

Este processo é especialmente útil na mineração de cobre, onde, por exemplo Thobacillus sulfolobus Eles podem atuar como um catalisador e acelerar a taxa de oxidação do sulfato de cobre que se forma durante a oxidação, auxiliando na solubilização do metal.

Indústria alimentícia

Os organismos acidofílicos possuem enzimas de interesse industrial, sendo uma fonte de enzimas estáveis em ácido com aplicações como lubrificantes.

Além disso, na indústria de alimentos, a produção de amilases e glucoamilases são utilizadas para o processamento de amido, padaria, processamento de sucos de frutas.

Além disso, são amplamente utilizados na produção de proteases e celulases que são utilizadas como componentes da ração animal e na fabricação de produtos farmacêuticos.

Referências

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