BAKTERI TERMOFILIK: KARAKTERISTIK, HABITAT, MAKANAN - BIOLOGI - 2025

The bakteri termofilik adalah mereka yang memiliki kemampuan untuk tumbuh dalam lingkungan dengan suhu lebih dari 50 ° C. Habitat mikroorganisme ini adalah tempat yang sangat tidak bersahabat, seperti ventilasi hidrotermal, daerah vulkanik, mata air panas dan gurun, dan lain-lain. Bergantung pada kisaran suhu yang mereka dukung, mikroorganisme ini diklasifikasikan sebagai termofil, termofil ekstrem, dan hipertermofil.

Termofil tumbuh subur dalam kisaran suhu antara 50 dan 68 ° C, dengan suhu pertumbuhan optimumnya lebih dari 60 ° C. Termofil ekstrem tumbuh dalam kisaran 35 hingga 70 ° C, dengan suhu optimal 65 ° C, dan hipertermofil hidup dalam kisaran suhu 60 hingga 115 ° C, dengan pertumbuhan optimal pada ≥80 ° C.

Gambar di sebelah kiri: Lingkungan tempat tinggal bakteri termofilik. Gambar di sebelah kanan: representasi kiasan dari bakteri termofilik. Sumber: Gambar kiri, gambar kanan pixabay

Sebagai contoh bakteri termofilik secara umum, berikut ini yang dapat disebutkan antara lain: Geob acillus stearotermophilus, Deferribacter desulfuricans, Marinithermus hydrothermalis, dan Thermus aquaticus.

Mikroorganisme ini memiliki karakteristik struktur khusus yang memberi mereka kemampuan untuk menahan suhu tinggi. Faktanya, morfologi mereka sangat berbeda sehingga mereka tidak dapat berkembang pada suhu yang lebih rendah.

karakteristik

Bakteri termofilik memiliki sederet ciri yang membuatnya beradaptasi dengan lingkungan dengan suhu yang sangat tinggi.

Di satu sisi, membran sel bakteri ini memiliki jumlah lipid jenuh rantai panjang yang tinggi. Hal ini memungkinkan mereka untuk mengatasi suhu tinggi dan mempertahankan permeabilitas dan fleksibilitas yang memadai, mengelola pertukaran zat dengan lingkungan tanpa merusak diri mereka sendiri.

Di sisi lain, meskipun diketahui bahwa protein umumnya mengalami denaturasi pada suhu tinggi, protein yang ada dalam bakteri termofilik memiliki ikatan tipe kovalen yang berinteraksi secara hidrofobik. Karakteristik ini memberikan stabilitas pada jenis bakteri ini.

Demikian pula, enzim yang dihasilkan oleh bakteri termofilik adalah protein termostabil, karena mereka dapat menjalankan fungsinya di lingkungan yang tidak bersahabat tempat bakteri ini berkembang, tanpa kehilangan konfigurasi mereka.

Sehubungan dengan kurva pertumbuhannya, bakteri termofilik memiliki laju reproduksi yang tinggi, tetapi memiliki waktu paruh yang lebih pendek dibandingkan kelas mikroorganisme lainnya.

Kegunaan bakteri termofilik dalam industri

Saat ini, berbagai jenis industri menggunakan enzim yang berasal dari bakteri untuk melakukan proses yang berbeda. Beberapa di antaranya berasal dari bakteri termofilik.

Di antara enzim yang paling sering diisolasi dari bakteri termofilik dengan kemungkinan aplikasi industri adalah enzim α-amilase, xilanase, DNA polimerase, katalase, dan protease serin, semuanya termostabil.

Enzim ini istimewa karena mampu bekerja pada suhu tinggi, di mana enzim serupa lainnya yang dibuat oleh bakteri mesofilik akan berubah sifat.

Oleh karena itu, mereka ideal untuk proses yang membutuhkan suhu tinggi atau dalam proses yang meminimalkan perkembangbiakan bakteri mesofilik.

Contoh

Sebagai contoh penggunaan enzim dari bakteri termofilik dalam industri, dapat disebutkan penggunaan DNA polimerase (taq polimerase), dalam teknik polymerase chain reaction (PCR).

Teknik ini mengubah sifat DNA pada suhu tinggi, tanpa risiko kerusakan enzim taq polimerase. Polimerase taq pertama yang digunakan diisolasi dari spesies Thermus aquaticus.

Di sisi lain, bakteri termofilik dapat digunakan untuk meminimalkan kerusakan akibat pencemaran lingkungan.

Misalnya, penelitian telah mengungkapkan bahwa beberapa bakteri termofilik dapat menghilangkan senyawa yang bersifat racun bagi lingkungan. Seperti kasus poliklorobifenil (zat pencemar yang ada dalam plastik dan zat pendingin, di antara senyawa lainnya).

Ini dimungkinkan berkat fakta bahwa bakteri termofilik tertentu dapat menggunakan unsur-unsur seperti bifenil, 4-klorobifenil, dan asam benzoat sebagai sumber karbon. Oleh karena itu, mereka menurunkan bifenil poliklorinasi, menghilangkannya dari lingkungan.

Di sisi lain, bakteri ini sangat baik dalam mendaur ulang elemen seperti nitrogen dan sulfur di dalam tanah. Oleh karena itu, tanaman ini dapat digunakan untuk menyuburkan tanah secara alami tanpa perlu pupuk buatan (kimiawi).

Demikian pula, beberapa peneliti mengusulkan penggunaan bakteri termofilik untuk mendapatkan zat yang menghasilkan energi alternatif seperti biogas, biodiesel dan bioetanol melalui hidrolisis limbah agroindustri, mendukung proses bioremediasi.

Habitat

Habitat bakteri termofilik terdiri dari tempat-tempat darat atau laut yang ditandai dengan suhunya yang tinggi. Faktor lain yang menyertai suhu adalah pH media, konsentrasi garam dan senyawa kimia (organik dan anorganik) yang mungkin ada.

Bergantung pada karakteristik spesifik media, jenis bakteri termofilik tertentu atau lainnya akan berkembang di dalamnya.

Di antara habitat paling umum untuk jenis bakteri berikut dapat disebutkan: ventilasi hidrotermal, daerah vulkanik, mata air panas, dan gurun.

Makanan

Bakteri termofilik umumnya membutuhkan media kultur yang kompleks untuk tumbuh. Di antara nutrisi yang mereka butuhkan adalah sebagai berikut: ekstrak ragi, tryptone, asam casamino, glutamat, prolin, serin, selobiosa, trehalosa, sukrosa, asetat, dan piruvat.

Agar yang digunakan untuk isolasi beberapa bakteri termofilik adalah agar Luria-Ber-tani. Mengandung kasein terhidrolisis, ekstrak ragi, NaCl, agar, dan air suling dengan pH yang diatur hingga 7,0 ± 0,2.

Bakteri termofilik sebagai kontaminan makanan olahan

Kebanyakan bakteri termofilik bersifat saprofitik dan tidak menyebabkan penyakit pada manusia. Namun, dalam pembuatan makanan mungkin ada faktor yang mendukung perkembangbiakan mikroorganisme termofilik, yang dapat berbahaya.

Sebagai contoh, dalam pembuatan produk susu pasteurisasi digunakan sebagai metode dekontaminasi makanan. Cara ini diharapkan dapat menjamin kualitas sanitasi; akan tetapi, ini tidak mudah karena bakteri termofilik bersporulasi dapat bertahan dari proses ini.

Ini karena, meskipun sel vegetatif dari sebagian besar bakteri bersporulasi tidak tahan panas, tetapi spora-spora tersebut tahan panas.

Ada bakteri bersporulasi yang mewakili bahaya nyata bagi konsumsi manusia. Misalnya, spora spesies berikut: Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Thermoanaerobacterium xylanolyticum, Geobacillus stearothermophilus.

Makanan kaleng asam rendah biasanya diserang oleh bakteri termofilik anaerob pembentuk spora seperti Geobacillus stearothermophilus. Bakteri ini memfermentasi karbohidrat dan menghasilkan rasa asam yang tidak enak karena produksi asam lemak rantai pendek.

Demikian juga, makanan kaleng dengan asam tinggi dapat terkontaminasi dengan Clostridium thermosaccharolyticum. Mikroorganisme ini sangat sakarolitik dan menyebabkan menggembungnya kaleng karena produksi gas yang tinggi.

Sementara itu, Desulfotomaculum nigrificans juga menyerang makanan kaleng. Meskipun kaleng tidak menunjukkan tanda-tanda kerusakan, saat membuka tutup kaleng Anda bisa mencium bau asam yang kuat dan makanan yang menghitam diamati. Warna hitam disebabkan oleh fakta bahwa bakteri menghasilkan hidrogen sulfida, yang bereaksi dengan besi dalam wadah, membentuk senyawa warna ini.

Akhirnya, Bacillus cereus dan Clostridium perfringens menyebabkan keracunan makanan dan Clostridium botulinum mengeluarkan racun saraf yang kuat dalam makanan yang, bila dikonsumsi, menyebabkan kematian.

Contoh bakteri termofilik

Rhodothermus obamensis

Bakteri laut, Gram negatif, basil heterotrofik, aerobik dan hipertermofilik.

Genus Caldicellulosiruptor

Bakteri anaerob, Gram positif, termofilik ekstrim, bersporulasi.

Kelas termomikroba

Mereka adalah bakteri hipertermofilik aerobik, heterotrofik, dengan variabel Gram.

Rhodothermus marinus

Gram negatif, aerobik, termofilik ekstrim, dan basil halofilik. Produksi enzim termostabilnya telah dipelajari, terutama untuk menghidrolisis polisakarida dan untuk sintesis DNA, keduanya menarik bagi industri.

Deferribacter desulfuricans

Bakteri anaerob, termofilik ekstrim, heterotrofik, mengurangi sulfur, nitrat dan arsenat.

Marinithermus

Batang atau filamen gram negatif, termofilik ekstrim, heterotrofik aerobik ketat.

Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum

Spesies laut, hipertermofilik, anaerobik, Gram negatif, kemolitoautotrofik (pereduksi sulfat), tidak bersporulasi.

Thermus aquaticus

Bakteri gram negatif, hipertermofilik, heterotrofik dan aerobik. Ini mensintesis enzim termostabil yang digunakan dalam PCR yang disebut taq DNA polimerase.

Sulfurivirga caldicuralii

Kemolitoautotrofik termofilik, mikroaerofilik ekstrem, oksidan tiosulfat.

Geobasilus

Gram positif, bersporulasi, batang termofilik ekstrim. Spora digunakan di laboratorium mikrobiologi sebagai kontrol biologis untuk mengevaluasi berfungsinya autoklaf.

Jenis kelamin

Spesies dari genus ini bercirikan Gram negatif, hipertermofilik, walaupun jangkauan pertumbuhannya luas, pada biota laut tidak membentuk spora, termasuk anaerob obligat atau mikroaerofil.

Tabel perbandingan antara spesies yang paling relevan

Sumber: Disiapkan oleh penulis Msc. Marielsa Gil.

Referensi

1. Gallut P. Isolasi dan kultur mikroorganisme yang terkait dengan oncoids dari mata air hidrotermal Santispac, Bahía Concepción, BCS, México. Tesis untuk memperoleh gelar Master of Science. Pusat Penelitian Biologi. 2016. Tersedia di: cibnor.repositorioinstitucional.
2. Bjornsdottir SH, Blondal T, Hreggvidsson GO, Eggertsson G, Petursdottir S, Hjorleifsdottir S, Thorbjarnardottir SH, Kristjansson JK. Rhodothermus marinus: fisiologi dan biologi molekuler. Ekstremofil. 2006; 10 (1): 1-16. Tersedia di: cbi.nlm.nih.gov.
3. Thermus aquaticus. " Wikipedia, ensiklopedia gratis. 24 Nov 2018, 10:28 UTC. 9 Mei 2019, 01:55 en.wikipedia.or
4. Thwaite J, Atkins H. Sterilisasi uji basil. Dalam Mikrobiologi Medis (Edisi Kedelapan Belas).
5. Reyes T. Keanekaragaman bakteri laut: taksa baru yang dapat dibudidayakan. Tesis untuk memenuhi syarat gelar Doctor of Biotechnology. Jurusan Mikrobiologi dan Ekologi. 2012. Tersedia di: University of Valencia.
6. Sako Y, Takai K, Ishida Y, Uchida A, Katayama Y. Rhodothermus obamensis sp. November, garis keturunan modern dari bakteri laut yang sangat termofilik. Int J Syst Bacteriol. seribu sembilan ratus sembilan puluh enam; 46 (4): 1099-104.
7. Ríos M. Neida, Crespo M. Carla F., Terrazas S. Luis E., Alvarez A. María T. Isolasi strain anaerobik termofilik yang menghasilkan selulase dan hemiselulase yang terlibat dalam produksi Bioetanol melalui kultur tradisional dan teknik isolasi dan bukan tradisional. BIOFARBO. 2007; 15 (1): 43-50. Tersedia di: magazinesbolivianas.org.b