थर्मस जलीय: विशेषताएं, जीवन चक्र, अनुप्रयोग - जीवविज्ञान - 2025

थर्मस एक्वाटिकस एक थर्मोफिलिक जीवाणु है, जिसे 1967 में थॉमस ब्रॉक द्वारा खोजा गया था, जो फाइलम डीइनोकॉकस-थर्मस में स्थित है। यह एक ग्राम-नकारात्मक, हेटरोट्रॉफ़िक और एरोबिक सूक्ष्मजीव है, जिसमें आंतरिक संपत्ति के रूप में थर्मल स्थिरता है।

यह येलोस्टोन नेशनल पार्क और उत्तरी अमेरिका में कैलिफोर्निया में 50 ° C और 80 ° C, और pH 6.0 से 10.5 के बीच विभिन्न प्रकार के हॉट स्प्रिंग्स से प्राप्त किया जाता है। इसे कृत्रिम थर्मल आवास से भी अलग किया गया है।

थर्मस जलीय। 0.22 सुक्ष्ममापी मिलिपोर फिल्टर (स्केल = 1 माइक्रोन) पर जमा बैक्टीरिया।

यह गर्मी प्रतिरोधी एंजाइमों का एक स्रोत है, जो विकृतीकरण के विभिन्न चक्रों से बचता है। इस संदर्भ में, प्रोटीन और एंजाइम जैव प्रौद्योगिकी उद्योग के लिए विशेष रुचि रखते हैं।

यह कैसे एंजाइम है कि रचना करता है इसका उपयोग आनुवंशिक इंजीनियरिंग में पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर), और एक वैज्ञानिक और फोरेंसिक अनुसंधान उपकरण (विलियम्स और तीव्र, 1995) के रूप में किया जाता है।

सामान्य विशेषताएँ

येलोस्टोन पार्क गीजर। थर्मस जलीय पदार्थ को गीजर से अलग किया गया था। स्रोत: पिक्साबे

यह ग्राम नकारात्मक है

थर्मस एक्वाटिकस, जब ग्राम धुंधला प्रक्रिया के अधीन होता है, एक फुकिया रंगाई प्राप्त करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि पेप्टिडोग्लाइकन की दीवार बेहद पतली है ताकि डाई के कण उसमें न फंसे।

वास

इस जीवाणु को अत्यधिक उच्च तापमान का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका तात्पर्य है कि उनका प्राकृतिक आवास ग्रह पर ऐसे स्थान हैं जहाँ तापमान 50 ° C से अधिक है।

इस अर्थ में, यह जीवाणु गीजर से अलग कर दिया गया है, जो येलोस्टोन नेशनल पार्क के सबसे आम हैं; दुनिया भर में गर्म झरनों से, साथ ही कृत्रिम गर्म पानी के वातावरण से।

यह एरोबिक है

इसका अर्थ है कि थर्मस जलीय एक जीवाणु है, यह वातावरण में होना चाहिए जो इसे अपनी चयापचय प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए ऑक्सीजन की उपलब्धता प्रदान करता है।

थर्मोफिलिक है

यह थर्मस एक्वाटिकस की सबसे अधिक प्रतिनिधि विशेषताओं में से एक है। इस जीवाणु को उन स्थानों से अलग किया गया है जहाँ तापमान बहुत अधिक है।

थर्मस जलीय एक बहुत ही विशेष और प्रतिरोधी जीवाणु है, क्योंकि तापमान जितना अधिक यह समर्थन करता है, अधिकांश जीवित प्राणियों में प्रोटीन उनके कार्यों को पूरा करने के लिए बदनाम और अपरिवर्तनीय रूप से बंद हो जाता है।

इस जीवाणु का विकास तापमान 40 ° C से 79 ° C तक होता है, जिसका इष्टतम विकास तापमान 70 ° C होता है।

यह हेटरोट्रॉफ़िक है

किसी भी हेटरोट्रॉफिक जीव की तरह, इस जीवाणु को विकसित करने के लिए पर्यावरण में मौजूद कार्बनिक यौगिकों की आवश्यकता होती है। कार्बनिक पदार्थों के मुख्य स्रोत बैक्टीरिया और शैवाल हैं जो आसपास के मिट्टी के साथ-साथ आसपास के वातावरण में भी मौजूद हैं।

यह थोड़ा क्षारीय वातावरण में पनपता है

इष्टतम पीएच जिसमें थर्मस जलीय पदार्थ प्रोटीन के बिना विकसित हो सकते हैं, जिसमें यह शामिल है कि उनका कार्य खोना 7.5 और 8 के बीच है। यह याद रखने योग्य है कि पीएच पैमाने पर 7 तटस्थ है। इसके ऊपर यह क्षारीय है और इसके नीचे अम्लीय है।

बड़ी संख्या में एंजाइम का उत्पादन करता है

थर्मस जलीय पदार्थ एक सूक्ष्मजीव है जो उच्च तापमान के साथ वातावरण में रहने की अपनी क्षमता के कारण प्रायोगिक स्तर पर बहुत उपयोगी है।

खैर, कई जांचों के माध्यम से यह निर्धारित किया गया है कि यह कई एंजाइमों को संश्लेषित करता है, जो कि, अन्य सूक्ष्मजीवों में, एक ही तापमान पर, विकृत हो जाते हैं और अपने कार्य को खो देते हैं।

थर्मस जलीय पदार्थों द्वारा संश्लेषित एंजाइम जो सबसे अधिक अध्ययन किए गए हैं;

• Aldolasse
• टैक I प्रतिबंध एंजाइम
• डीएनए ligase
• Alkaline फॉस्फेट
• आइसोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज
• Amylomaltase

Phylogeny और taxonomy

यह सूक्ष्मजीव शास्त्रीय दृष्टिकोण के तहत तैयार किया गया है:

• किंगडम: बैक्टीरिया
• फाइलम: डाइनोकोकस- थर्मस
• वर्ग: डाइनोकोसी
• क्रम: थर्मामीटर
• परिवार: थर्मेशिया
• जीनस: थर्मस
• प्रजातियां: थर्मस जलीय।

आकृति विज्ञान

बैक्टीरिया थर्मस जलीय पदार्थ रॉड के आकार के बैक्टीरिया (बेसिली) के समूह से संबंधित है। कोशिकाएं आकार में लगभग 4 से 10 माइक्रोन हैं। माइक्रोस्कोप के तहत बहुत बड़ी कोशिकाओं को देखा जा सकता है, साथ ही साथ छोटी कोशिकाओं को भी। उनके पास सेल की सतह पर सिलिया या फ्लैगेला नहीं है।

थर्मस जलीय कोशिका में एक झिल्ली होती है जो बदले में तीन परतों से बनी होती है: एक आंतरिक प्लाज्मा परत, एक बाहरी खुरदरी और एक मध्यवर्ती परत।

इस प्रकार के जीवाणुओं की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि इसकी आंतरिक झिल्ली में छड़ जैसी दिखने वाली संरचनाएं होती हैं, जिन्हें सड़न निकायों के रूप में जाना जाता है।

इसी तरह, इन बैक्टीरिया में उनकी कोशिका भित्ति में बहुत कम पेप्टिडोग्लाइकेन होते हैं और, ग्राम पॉजिटिव बैक्टीरिया के विपरीत, इसमें लिपोप्रोटीन होते हैं।

प्राकृतिक प्रकाश के संपर्क में आने पर, बैक्टीरिया की कोशिकाएं पीले, गुलाबी या लाल हो सकती हैं। यह बैक्टीरिया कोशिकाओं में निहित पिगमेंट के कारण होता है।

आनुवांशिक पदार्थ एकल गोलाकार गुणसूत्र से बना होता है जिसमें डीएनए समाहित होता है। इसमें से लगभग 65% गाइनिन और साइटोसिन न्यूक्लियोटाइड से बना है, जिसमें थाइमिन और एडेनिन न्यूक्लियोटाइड 35% का प्रतिनिधित्व करते हैं।

जीवन चक्र

सामान्य तौर पर, टी। जलीय सहित बैक्टीरिया, कोशिका विभाजन द्वारा अलैंगिक रूप से प्रजनन करते हैं। एकल डीएनए गुणसूत्र दोहराने के लिए शुरू होता है; यह डीएनए पोलीमरेज़ नामक एंजाइम की उपस्थिति के कारण बेटी की कोशिकाओं को सभी आनुवांशिक जानकारी प्राप्त करने में सक्षम होने का संकेत देता है। 20 मिनट के भीतर नया गुणसूत्र पूरा हो गया है और कोशिका में जगह तय कर ली है।

विभाजन जारी है और 25 मिनट के बाद, दो गुणसूत्र नकल करना शुरू कर चुके हैं। सेल के केंद्र में और 38 मिनट पर एक विभाजन दिखाई देता है। बेटी की कोशिकाएं विभाजन को एक दीवार से अलग करती हैं, जो 45-50 मिनट पर अलैंगिक विभाजन को समाप्त करती हैं। (ड्रेफस, 2012)।

सेल संरचना और चयापचय

क्योंकि यह एक ग्राम-नकारात्मक जीवाणु है, इसमें एक बाहरी झिल्ली (लिपोप्रोटीन परत) और पेरिप्लासम (जलीय झिल्ली) है, जहां पेप्टिडोग्लाइकन स्थित है। कोई सिलिया या फ्लैगेला नहीं देखा जाता है।

इन थर्मोफिलिक जीवों के लिपिड की संरचना को संदर्भ के तापमान में उतार-चढ़ाव के अनुकूल होना चाहिए, जहां वे विकसित होते हैं, सेलुलर प्रक्रियाओं की कार्यक्षमता बनाए रखने के लिए, उच्च तापमान पर विघटन से बचने के लिए आवश्यक रासायनिक स्थिरता को खोए बिना (रे एट अल)। 1971)।

दूसरी ओर, टी। जलीय पदार्थ थर्मोस्टेबल एंजाइमों का एक सच्चा स्रोत बन गया है। टाक डीएनए पोलीमरेज़ एक एंजाइम है जो एक सब्सट्रेट के lysis को एक डबल बॉन्ड उत्पन्न करके उत्प्रेरित करता है, इसलिए यह लाइसेज़-प्रकार के एंजाइम (एंजाइम जो बॉन्ड की रिहाई को उत्प्रेरित करता है) से संबंधित है।

चूंकि यह एक थर्मोफिलिक बैक्टीरिया से आता है, इसलिए यह उच्च तापमान (लम्बल, 2009) पर लंबे ऊष्मायन का विरोध करता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रत्येक जीव में प्रतिकृति के लिए डीएनए पोलीमरेज़ है, लेकिन इसकी रासायनिक संरचना के कारण यह उच्च तापमान का विरोध नहीं करता है। यही कारण है कि टाक डीएनए पोलीमरेज़ मुख्य जीन है जो मानव जीनोम के अनुक्रम को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है, साथ ही साथ अन्य प्रजातियों के जीनोम भी।

अनुप्रयोग

टुकड़ों को प्रवर्धित करें

एंजाइम की तापीय स्थिरता इसे इन विट्रो प्रतिकृति के माध्यम से डीएनए टुकड़ों को बढ़ाने के लिए तकनीकों में उपयोग करने की अनुमति देती है, जैसे कि पीसीआर (पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन) (मास और कोल्स, 2001)।

इसके लिए प्रारंभिक और अंतिम प्राइमरों (शॉर्ट न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम जो डीएनए संश्लेषण के लिए एक प्रारंभिक बिंदु प्रदान करता है), डीएनए पोलीमरेज़, डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड ट्राइफ़ॉस्फेट, बफर समाधान और उद्धरण प्रदान करता है।

सभी तत्वों के साथ प्रतिक्रिया ट्यूब को 94 और 98 डिग्री सेल्सियस के बीच एक थर्मल साइक्लर में रखा जाता है, डीएनए को एकल किस्में में विभाजित करने के लिए।

प्राइमरों का प्रदर्शन शुरू होता है और 75-80 डिग्री सेल्सियस के बीच फिर से गर्म होता है। डीएनए के 5 ′ से 3 DNA छोर तक संश्लेषण की शुरुआत करता है।

यहां थर्मोस्टेबल एंजाइम का उपयोग करने का महत्व है। यदि किसी अन्य पोलीमरेज़ का उपयोग किया गया था, तो यह प्रक्रिया को पूरा करने के लिए आवश्यक चरम तापमान के दौरान नष्ट हो जाएगा।

सेतुस कॉर्पोरेशन के कैरी मुलिस और अन्य शोधकर्ताओं ने डीएनए के थर्मल विकृतीकरण के प्रत्येक चक्र के बाद एंजाइम को जोड़ने की आवश्यकता का बहिष्कार पाया। एंजाइम को वाणिज्यिक बिक्री के लिए बड़ी मात्रा में क्लोन, संशोधित और उत्पादित किया गया था।

जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करें

टी। एक्वाटिकस से थर्मोएक्टिव सेरीन पेप्टिडेज़ एक्वलिसिन 1 द्वारा लस की हाइड्रोलिसिस, रोटी बनाने में 80 डिग्री सेल्सियस से ऊपर शुरू होती है।

इसके साथ, ब्रेड क्रम्ब की बनावट में हीट-स्टेबल ग्लूटेन के सापेक्ष योगदान का अध्ययन किया जाता है (वर्बौवेड और कॉल्ब, 2017)।

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