Acidithiobacillus caldus

Acidithiobacillus caldus
Vetenskaplig klassificering
Domän: Bakterie
Provins: Pseudomonadota
Klass: Acidithiobacillia
Beställa: Acidithiobacillales
Familj: Acidithiobacillaceae
Släkte: Acidithiobacillus
Arter:
A. caldus
Binomialt namn
Acidithiobacillus caldus
(Kelly och Wood 2000)
Typstam

DSM 8584 (Kelly & Wood 2000)
Synonymer


Thiobacillus caldus (Hallberg & Lindström 1994)

Acidithiobacillus caldus tillhörde tidigare släktet Thiobacillus före 2000, då den omklassificerades tillsammans med ett antal andra bakteriearter till ett av tre nya släkten som bättre kategoriserar svaveloxiderande acidofiler . Som medlem av Gammaproteobacteria -klassen av Pseudomonadota kan A. caldus identifieras som en gramnegativ bakterie som ofta finns i par . Anses vara en av de vanligaste mikroberna som är involverade i biomining , den är kapabel att oxidera reducerade oorganiska svavelföreningar (RISC) som bildas under nedbrytningen av sulfidmineraler . Betydelsen av prefixet acidi- i namnet Acidithiobacillus kommer från det latinska ordet acidus , vilket betyder att medlemmar av detta släkte älskar en sur, sur miljö. Thio kommer från det grekiska ordet thios och beskriver användningen av svavel som energikälla, och bacillus beskriver formen på dessa mikroorganismer, som är små stavar. Artnamnet, caldus , kommer från det latinska ordet för varm eller varm, vilket betecknar denna arts kärlek till en varm miljö.

Historia

Thiobacillus caldus omklassificerades till Acidithiobacillus , en av tre nya släkten (även inklusive Halothiobacillus och Thermithiobacillus ) skapade för att ytterligare klassificera medlemmar av släktet som faller in i alfa-, beta- och gamma-klasserna av Pseudomonadota. Thiobacillus -arter uppvisar en enorm mångfald i fysiologi och DNA-sammansättning, vilket var en anledning till omklassificering av denna art till ett nytt släkte innehållande fyra arter av acidofiler (mikroorganismer som fungerar bäst i en sur miljö), av vilka några också kan oxiderande järn[II]- och sulfidmineraler .

A. caldus , som ursprungligen isolerades från byten av onödiga stenar som påträffades vid brytning av kol, var den första acidofila arten av termofila tiobaciller som beskrevs. Typstammen som stam KU, har deponerats i Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, en samling mikroorganismer i Tyskland.

Morfologi

A. caldus är en kort, stavformad , gramnegativ bakterie som har motilitet via ett enda polärt flagellum placerat på dess yttre cellvägg, som uppvisar egenskaper hos en typisk gramnegativ cellvägg. Den är cirka 1 gånger 1-2 μm lång och finns ofta i par. Olika stammar har visat sig variera i storlek jämfört med varandra. En av de mindre stammarna, BC13, har en diameter på cirka 0,7 µm och är cirka 1,2 µm lång, medan stammen KU är lite längre, med en diameter på cirka 0,8 µm och en längd cirka 1,8 µm.

Fysiologisk tolerans

A. caldus uppvisar tolerans för ett brett spektrum av förhållanden, inklusive sura pH-nivåer och temperatur, där den bästa tillväxten sker vid ett pH på 2,0 till 2,5 och en temperatur på 45 °C. Optimal tillväxt ger en kort generationstid på 2–3 timmar, beroende på vilka miljöfaktorer som finns. A. caldus anses inte vara halofil eftersom den inte visade några tecken på tillväxt i miljöer som innehåller NaCl .

Temperatur

A. caldus är måttligt termofil och trivs vid en optimal temperatur på 45 °C. Vissa stammar, såsom stam KU, har fortfarande visat sig uppvisa tillväxt på ett tetrationatmedium under förhållanden med ett temperaturområde så lågt som 32 °C och så högt som 52 °C. När den odlas på ett medium som innehåller svavel, har stam BC13 visat sig tolerera temperaturer så höga som 55 °C. En genetisk grund tros finnas för den extrema temperaturtolerans som visas av A. caldus jämfört med andra arter i dess släkte, såsom A. ferrooxidans och A. thiooxidans .

pH

Som med alla acidofila mikroorganismer trivs A. caldus bäst i en miljö med ett lågt surt pH med ett föredraget pH-område på 2,0-2,5. Denna mikroorganism klarar av en stor pH-gradient över cellmembranet och håller sitt intracellulära pH runt en nästan neutral nivå av 6,5. Vissa stammar, inklusive KU och BC13, har visat sig visa tecken på tillväxt i ett brett, surt pH-intervall, med en långsam tillväxthastighet som involverar en längre generationstid, cirka 45 timmar, vid ett pH på 4,0 och en hastighet av 6– 7 timmar vid ett pH av 1,0. A. caldus har sin kortaste generationstid på 2–3 timmar under förhållanden med ett pH mellan 2,0 och 2,5. Ingen tillväxt observerades vid ett pH på 0,5, vilket visar att vissa förhållanden helt enkelt är för sura för att stödja tillväxten av även extrema acidofiler.

Ämnesomsättning

A. caldus kan oxidera reducerade oorganiska svavelföreningar tillsammans med andra substrat inklusive molekylärt väte och formiat , förutom många organiska föreningar och sulfidmineraler . Den uppvisar kemolitotrofisk tillväxt när den exponeras för substrat som innehåller svavel, tetrationat eller tiosulfat , med sulfat som produceras som slutprodukt. Reducerade svavelföreningar används av A. caldus för att stödja dess autotrofa tillväxt i en miljö som saknar solljus. Tillväxten av A. caldus förstärks när luften som används för spridning , en process genom vilken bubblor av en kemiskt inert gas pumpas genom en vätska, kompletteras med 2 % (vikt/volym) CO 2 . Varken 0,05 % jästextrakt (en jästprodukt som bildas när en cells väggar avlägsnas och dess inre innehåll extraheras), kasaminosyror (en aminosyra / peptidblandning som är vanlig för mikrobiella tillväxtmedier som bildas från sur hydrolys av kasein ) eller en 2,5 % jästextrakt. mM koncentration av glukos som det enda substratet har visat sig inducera heterotrofisk tillväxt av A. caldus . Istället ses tillväxt ske mixotrofiskt med tetrationat och jästextrakt eller glukos. Stam BC13 kan växa på ett glukosmedium, men inte efter att ha överförts till ett glukosmedium från ett som innehöll svavel förutom glukos.

0 Nyckelmellanprodukter i metabolismen av A. caldus är elementärt svavel (S ) och tetrationat. Hydrolysen av tetrationat av nyckelenzymet tetrationathydrolas (tetH), som består av 503 aminosyror, ger pentationat, tiosulfat och svavel, medan elementärt svavel oxideras av sulfit till sulfat.

Genomik

Det mesta som är känt om släktet Acidithiobacillus kommer från experiment och genomiska analyser av två av dess arter: A. ferrooxidans och A. caldus . Med en längd på 2 932 225 baspar är den genomiska sekvensen av A. caldus GC-rik med en GC-halt (mol%) i intervallet 63,1-63,9% för stam KU och 61,7% för stam BC13. DNA-hybridiseringsstudier har avslöjat att stammarna KU och BC13 uppvisade 100% homologi med varandra, men visade dock ingen DNA-hybridisering av signifikans (2-20%) med andra arter i släktet inklusive A. ferrooxidans och A. thiooxidans , eller med andra liknande Pseudomonadota , såsom Thiomonas cuprina eller Thiobacillus thioparus .

Stammar av A. caldus har differentierats från andra besläktade acidithiobaciller, inklusive A. ferrooxidans och A. thiooxidans , genom sekvensanalyser av den PCR -förstärkta 16S - 23S rDNA intergenic spacer (ITS) och restriktionsfragmentlängdpolymorfism . Fylogenetisk analys av ITS-sekvenser var tillräcklig för att skilja tre unika arter av Acidithiobacillus som visade sig ha något olika fysiologiska toleranser. 16S-23S rDNA spacer-regionen är ett användbart mål för att utveckla molekylära metoder som fokuserar på detektion, snabb differentiering och identifiering av Acidithiobacillus -arter.

Ansökningar

Sedan upptäckten 1994 har A. caldus visat sig ha en betydande praktisk tillämpning inom det industriella området för biomining och mineralbioteknik, vilket bidrar till en förbättrad återvinning av önskade mineraler från bergarter som kallas malmer . Metaller som guld har återvunnits från malmer som innehåller pyrit (även känd som dårens guld ) och arsenopyrit , två sulfidmineraler som ofta förknippas med avsevärda mängder av denna ädla metall.

Biomining hänvisar till både biooxidation, där sulfidmineralet som omger den önskade metallen oxideras för att exponera metallen av intresse, och biolakning , där sulfidmineralet solubiliseras för att erhålla metallen av intresse. På grund av den exoterma naturen hos biolakning tillåter den termofila naturen hos A. caldus mindre kylning och snabbare biolakning överlag. Bakterier som tillhör släktet Acidithiobacillus har förmågan att oxidera sulfidmalmer och därigenom solubilisera metaller. Denna förmåga har bidragit till ett allmänt intresse för denna mikroorganism på grund av dess tillämpning i industriell biolakning av metaller från malmer och på grund av dess effektiva sätt att återvinna ädelmetaller . Bakterier involverade i biolakning fungerar primärt för att producera Fe 3+ från oxidation av järnhaltigt järn, som sedan används för att utföra svaveloxidation, vilket utgör en viktig energikälla för viktiga cellulära metaboliska funktioner

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Acidithiobacillus_caldus&oldid=1123469944 "