Bactérias termofílicas: características, habitat, alimentos - Ciência - 2023

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As bactéria termofílica São aqueles que têm capacidade de se desenvolver em ambientes com temperaturas superiores a 50 ° C. Os habitats desses microrganismos são locais muito hostis, como fontes hidrotermais, áreas vulcânicas, fontes termais e desertos, entre outros. Dependendo da faixa de temperatura que suportam, esses microrganismos são classificados como termófilos, termófilos extremos e hipertermófilos.

Os termófilos se desenvolvem em uma faixa de temperatura entre 50 e 68 ° C, com sua temperatura ótima de crescimento de mais de 60 ° C. Os termófilos extremos crescem em uma faixa de 35 a 70 ° C, com uma temperatura ótima de 65 ° C, e os hipertermófilos vivem em uma faixa de temperatura de 60 a 115 ° C, com crescimento ótimo a ≥80 ° C.

Exemplos de bactérias termofílicas em geral incluem o seguinte: Geobacillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hidrotermalis, Y Thermus aquaticus, entre outros.

Esses microrganismos têm características estruturais especiais que lhes conferem a capacidade de resistir a altas temperaturas. Na verdade, sua morfologia é tão diferente que eles não podem se desenvolver em temperaturas mais baixas.

Caracteristicas

As bactérias termofílicas possuem uma série de características que as tornam adaptadas a ambientes com temperaturas muito altas.

Por outro lado, a membrana celular dessas bactérias possui uma grande quantidade de lipídios saturados de cadeia longa. Isso lhes permite enfrentar altas temperaturas e manter a permeabilidade e flexibilidade adequadas, conseguindo trocar substâncias com o meio ambiente sem se destruir.

Por outro lado, embora se saiba que as proteínas geralmente se desnaturam em altas temperaturas, as proteínas presentes nas bactérias termofílicas possuem ligações covalentes que interagem hidrofobicamente. Essa característica confere estabilidade a esse tipo de bactéria.

Da mesma forma, as enzimas produzidas por bactérias termofílicas são proteínas termoestáveis, pois podem exercer suas funções nos ambientes hostis onde essas bactérias se desenvolvem, sem perder sua configuração.

Em relação à curva de crescimento, as bactérias termofílicas apresentam alta taxa de reprodução, mas apresentam meia-vida mais curta do que outras classes de microrganismos.

Utilidade de bactérias termofílicas na indústria

Hoje, diferentes tipos de indústrias usam enzimas de origem bacteriana para realizar diferentes processos. Alguns deles vêm de bactérias termofílicas.

Entre as enzimas mais frequentemente isoladas de bactérias termofílicas com possíveis aplicações industriais estão as enzimas α-amilases, xilanases, DNA polimerase, catalases e serina proteases, todas termoestáveis.

Essas enzimas são especiais porque são capazes de agir em altas temperaturas, onde outras enzimas semelhantes feitas por bactérias mesófilas se desnaturam.

Portanto, são ideais para processos que requerem altas temperaturas ou em processos onde é essencial minimizar a proliferação de bactérias mesófilas.

Exemplos

Como exemplo do uso de enzimas de bactérias termofílicas na indústria, podemos citar o uso da DNA polimerase (taq polimerase), na técnica de reação em cadeia da polimerase (PCR).

Essa técnica desnatura o DNA em altas temperaturas, sem o risco de danificar a enzima taq polimerase. A primeira taq polimerase usada foi isolada da espécie Thermus aquaticus.

Por outro lado, as bactérias termofílicas podem ser usadas para minimizar os danos causados pela poluição ambiental.

Por exemplo, a pesquisa revelou que algumas bactérias termofílicas podem eliminar compostos que são tóxicos para o meio ambiente. É o caso do policlorobifenil (substância poluente presente em plásticos e refrigerantes, entre outros compostos).

Isso é possível graças ao fato de que certas bactérias termofílicas podem usar elementos como o bifenil, o 4-clorobifenil e o ácido benzóico como fonte de carbono. Portanto, degradam os bifenilos policlorados, eliminando-os do meio ambiente.

Por outro lado, essas bactérias são excelentes na reciclagem de elementos como nitrogênio e enxofre no solo. Por causa disso, eles podem ser usados para fertilizar naturalmente a terra sem a necessidade de fertilizantes artificiais (químicos).

Da mesma forma, alguns pesquisadores propõem o uso de bactérias termofílicas para a obtenção de substâncias geradoras de energias alternativas como biogás, biodiesel e bioetanol por meio da hidrólise de resíduos agroindustriais, favorecendo processos de biorremediação.

Habitat

O habitat das bactérias termofílicas é formado por locais terrestres ou marinhos caracterizados por suas altas temperaturas. Outros fatores que acompanham a temperatura são o pH do meio, a concentração de sais e os compostos químicos (orgânicos e inorgânicos) que podem estar presentes.

Dependendo das características específicas do meio, um determinado tipo de bactéria termofílica se desenvolverá nele.

Dentre os habitats mais comuns para esse tipo de bactéria, podem ser citados: fontes hidrotermais, áreas vulcânicas, fontes termais e desertos.

Alimentando

Bactérias termofílicas geralmente requerem meios de cultura complexos para crescer. Entre os nutrientes de que podem necessitar estão os seguintes: extrato de levedura, triptona, casaminoácidos, glutamato, prolina, serina, celobiose, trealose, sacarose, acetato e piruvato.

Um ágar usado para o isolamento de algumas bactérias termofílicas é o ágar Luria-Ber-tani. Contém caseína hidrolisada, extrato de levedura, NaCl, ágar e água destilada com pH ajustado para 7,0 ± 0,2.

Bactérias termofílicas como contaminantes de alimentos processados

A maioria das bactérias termofílicas são saprofíticas e não causam doenças em humanos. Porém, na fabricação de alimentos podem existir fatores que favorecem a proliferação de microrganismos termofílicos, que podem ser prejudiciais.

Para dar um exemplo, na fabricação de produtos lácteos a pasteurização é usada como método de descontaminação de alimentos. Este método deve garantir a qualidade sanitária; entretanto, não é infalível porque bactérias termofílicas esporuladas podem sobreviver a esse processo.

Isso ocorre porque, embora a célula vegetativa da maioria das bactérias esporuladas não seja resistente ao calor, os esporos são.

Existem bactérias esporuladas que representam um perigo real para o consumo humano. Por exemplo, esporos das seguintes espécies: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Produtos enlatados com baixo teor de ácido são normalmente atacados por bactérias termofílicas anaeróbicas formadoras de esporos, como Geobacillus stearothermophilus. Essa bactéria fermenta os carboidratos e produz um gosto amargo desagradável devido à produção de ácidos graxos de cadeia curta.

Da mesma forma, alimentos enlatados com alta acidez podem ser contaminados com Clostridium thermosaccharolyticum. Este microrganismo é altamente sacarolítico e causa abaulamento da lata devido à alta produção de gás.

Por sua parte, Desulfotomaculum nigrificans ele também ataca alimentos enlatados. Embora a lata não apresente sinais de adulteração, quando a lata é aberta, um cheiro forte de ácido pode ser percebido e um alimento enegrecido é observado. A cor preta se deve ao fato de a bactéria produzir sulfeto de hidrogênio, que por sua vez reage com o ferro do recipiente, formando um composto dessa cor.

Finalmente, Bacillus cereus e Clostridium perfringens produzir intoxicação alimentar e Clostridium botulinum secreta uma poderosa neurotoxina nos alimentos que, quando consumida, causa a morte.

Exemplos de bactérias termofílicas

Rhodothermus obamensis

Bactéria marinha, bacilo Gram negativo, heterotrófico, aeróbio e hipertermofílico.

Genus Caldicellulosiruptor

Bactérias anaeróbicas, Gram positivas, termofílicas extremas, esporuladas.

Classe Thermomicrobium

São bactérias hipertermofílicas aeróbias, heterotróficas, com Gram variável.

Rhodothermus marinus

Bacilo Gram negativo, aeróbio, termofílico extremo e halofílico. Sua produção de enzimas termoestáveis tem sido estudada, principalmente para a hidrólise de polissacarídeos e para a síntese de DNA, ambos de interesse da indústria.

Deferribacter desulfuricans

Bactérias anaeróbicas, termofílicas extremas, heterotróficas, redutoras de enxofre, nitrato e arseniato.

***Marinithermus* *hidrotermalis***

Bastonetes ou filamentos Gram negativos, termofílicos extremos, heterotróficos aeróbicos estritos.

Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum

Espécies marinhas, hipertermofílicas, anaeróbicas, Gram negativas, quimiolitoautotróficas (redutoras de sulfato), não esporuladas.

Thermus aquaticus

Bactérias Gram negativas, hipertermofílicas, heterotróficas e aeróbias. Ele sintetiza uma enzima termoestável usada na técnica de PCR chamada taq DNA polimerase.

Sulfurivirga caldicuralii

Oxidante de tiossulfato termofílico extremo, microaerofílico, quimitoautotrófico.

Geobacillusstearothermophilus antes chamado Bacillus stearotermophilus

Bastonetes Gram positivos, esporulados e termofílicos extremos. Seus esporos são usados em laboratórios de microbiologia como controle biológico para avaliar o bom funcionamento da autoclave.

Gênero Nautilia

As espécies deste gênero caracterizam-se por serem Gram negativas, hipertermofílicas embora sua amplitude de crescimento seja ampla, de vida marinha, não formam esporos, são anaeróbios ou microaerófilos obrigatórios.

Tabela comparativa entre as espécies mais relevantes

Referências

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