Sporosarcina ureae - Sporosarcina ureae - Wikipedia

Sporosarcina ureae
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Разделение:
Фирмикуты
Учебный класс:
Бациллы
Заказ:
Бациллы
Семья:
Planococcaceae
Род:
Споросарцина
Разновидность:
Sporosarcina ureae

Sporosarcina ureae это тип бактерии из род Споросарцина, и тесно связан с родом Бациллы. S. ureae представляет собой аэробный, подвижный, спорообразующий грамположительный кокк, первоначально выделенный в начале 20 века из почвы.[1] S. ureae отличается своей способностью расти при относительно высоких концентрациях мочевины за счет производства по крайней мере одной экзоуреазы, фермента, превращающего мочевину в аммиак.[2] S. ureae Также было обнаружено, что спорулируют, когда условия окружающей среды становятся неблагоприятными, и они могут оставаться жизнеспособными до года.[1]

История

В начале 20 века известный голландский микробиолог Мартинус Бейеринк выделил микроорганизм, который назвал Planosarcina ureae.[1] Пытаясь изолировать бактерии от обогащенных мочевиной почв, он неоднократно сталкивался с подвижными кокками, которые собирались в пакеты и обладали способностью образовывать эндоспоры. Номенклатура изолированного организма часто менялась в результате морфологических и биохимических наблюдений, проведенных ранними исследователями.[1] В 1911 году Лохнис предложил назвать этот организм Сарцина мочевина из-за кластерных пакетов в культуре сформировался организм. В 1960-х годах исследователи Макдональд и Макдональд вместе с Кодуром и Мартинеком переместили Сарцина мочевина к роду Споросарцина (предложено Орла-Йенсеном в 1909 г. и впервые использовано Клювером и ван Нилом в 1936 г.). Позже в 1973 году Прежерсон выделил более 50 различных штаммов S. ureae из многочисленных образцов почвы по всему миру, обнаружив, что этот организм чаще всего присутствует в почвах, которые отражают высокую активность собак и людей.[3]

Характеристики

В клетки находятся коккоид. Клетки 1–2,5 мкм. Деление клеток осуществляется в двух или трех последовательных плоскостях, так что образуются тетрады или пакеты из восьми или более клеток.[4] S. ureae формы эндоспоры (как и все виды рода). Эндоспоры 0,5–1,5 мкм.[5] Вид может перемещаться, используя жгутик.

Метаболизм

S. ureae является гетеротрофный, поскольку он не выполняет фотосинтез. Его метаболизм связано с клеточное дыхание. Вид строго аэробный, как это нужно кислород. Оптимальный pH для роста 7. Оптимальная температура для роста - 25 ° C. Роста при исключении кислорода не происходит. В оксидазный тест положительный.[5]

Экология

S. ureae является одной из бактерий, которые могут использовать мочевину с ферментом уреаза. Он часто встречается в почве и образует наибольшую плотность населения в почвах, подверженных воздействию большого количества мочи, например, на пастбищах коров. Посредством посева серийных разведений почвы Гибсон и Прежерсон обнаружили, что в грамме почвы может содержаться до 10 000 S. ureae организмы.[1] S. ureae вероятно играет важную роль в разложении мочи. Он также содержится в навозе.[6] и переносит pH 9–10.[5]

Изоляция

За прошедшие годы было разработано несколько методов выделения и сохранения культур S. ureae. В 1935 году Гибсон использовал стандартный питательный агар с добавлением 3-5% мочевины для подавления большинства других почвенных организмов, которые в противном случае могли бы победить. S. ureae. Методика выделения Pregerson (1973) была аналогичной, но она использовала триптический соевый дрожжевой агар (27,5 г триптического соевого бульона Difco, 5,0 г дрожжевого экстракта Difco, 15,0 г агара Difco, 1 литр воды) с добавлением 1% мочевины и инкубировала серийные разведения образцы почвы при более прохладной температуре 22 ° C. Отсутствие мочевины обеспечивает эффективную поддерживающую среду.[3]

Этимология

Название рода происходит от греческого слова спора («спора») и латинское слово сарцина («пакет», «комплект») и относится к тому факту, что он формирует эндоспоры и типичное расположение ячеек.[5] Название вида происходит от способности этого вида расщеплять мочевину.[5]

Генетика и филогения

В настоящее время только черновой вариант генома S. ureae существуют. Сервер автоматизированной аннотации RAST (rast.nmpdr.org) выявляет специфические гены, участвующие в реакции на стресс, клеточную стенку и капсулу, а также гены домашнего хозяйства, среди прочего. Клаус и др. (1983) определили содержание GC в S.ureae быть 40,6-40,8%. S. ureae близкородственен другим спорообразующим организмам рода Бациллы, наблюдение, впервые отмеченное Бейеринком в 1903 году. Fox et. Ал (1977) показал, что S. ureae наиболее тесно связан с B. pasteurii.[1]

Биотехнологические приложения

В последнее время интерес к S. ureae увеличился из-за потенциальных биотехнологических применений; однако исследования почти полностью сосредоточены на уникальном внешнем поверхностном слое клетки (S-слое). S-слои состоят из отдельных белков, которые образуют предсказуемую решетчатую структуру и имеют потенциальное применение в наноэлектронике, медицине и биосенсорах. Примером этого исследования является многообещающая роль S-слоя в иммобилизации ферментов. Процесс искусственного расщепления определенных метаболитов и ядов часто замедляется из-за близости необходимых ферментов друг к другу. Однако, если бы можно было использовать S. ureae S-слой, все необходимые ферменты, необходимые для метаболизма определенного яда, могут быть связаны вместе, что резко увеличивает скорость реакций.[7] Кроме того, большая часть исследований изучает свойство самосборки S-слоев, которые, будучи связанными с определенными антителами, могут способствовать развитию вакцины.[8] Исследования также изучают его роль в определенных патогенных микроорганизмах, таких как B. anthracis, где он участвует в клеточном прикреплении.[8]

Другие важные области этого исследования можно увидеть в некоторых из текущих работ, проводимых в Исследовательском центре Эймса (НАСА), изучая организмы, которые превращают мочевину в аммоний. В презентации Линн Ротшильд (Horizon Lectures, сентябрь 2012 г.) указывалось, что некоторые из первых колонизаторов Марса могли использовать эти организмы для преобразования человеческих отходов в аммоний, а затем использовать аммоний для понижения pH марсианских почв для производства цемента из карбоната кальция. Затем этот цемент можно было использовать для изготовления кирпичей и других строительных материалов.

Способность к S.ureae преобразование мочевины в аммиак имеет важные потенциальные применения в производстве биотоплива и удобрений. Аммиак в настоящее время активно исследуется как альтернативный углеродный источник топлива. Высокое октановое число (110-130) и его относительная безопасность по сравнению с бензином делают его идеальной заменой нынешнему бензину. Традиционные методы производства аммиака для удобрений в значительной степени зависят от использования природного газа; Фактически, производство аммиака, необходимого для удовлетворения текущих потребностей в удобрениях, составляет примерно 2% от всего мирового потребления энергии.[9]

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Дворкин, Мартин; Фалькоу, Стэнли (2006). Прокариоты: Vol. 4: Бактерии: Фирмикуты, Цианобактерии. Springer. стр.636 –641.
  2. ^ McCoy, D.D .; Cetin, A .; Хаузингер, Р.П. (1992). «Характеристика уреазы из Sporosarcina ureae». Архив микробиологии. 157 (5): 411–416. Дои:10.1007 / bf00249097. PMID  1510567.
  3. ^ а б Pregerson, B.S. (1973). «Распространение и физиология Sporosarcina ureae». Магистерская диссертация, Калифорнийский государственный университет, Нортридж.
  4. ^ Madigan MT; Мартинко JM (2006), Брок Микробиология (на немецком), ISBN  3-8273-7187-2
  5. ^ а б c d е Пол Вос; Джордж Гаррити; Дороти Джонс; Ноэль Р. Криг; Вольфганг Людвиг; Фред А. Рейни; Карл-Хайнц Шлейфер; Уильям Б. Уитмен (2009), Руководство Берджи по систематической бактериологии: Том 3: The Firmicutes (на немецком языке), Springer, ISBN  978-0387950419
  6. ^ Георг Фукс (Hrsg.); Томас Эйтингер; Эрвин Шнайдер; Begründet von Hans. Г. Шлегель (2007), Allgemeine Mikrobiologie (на немецком языке), Thieme, ISBN  978-3-13-444608-1
  7. ^ Knobloch, D .; Ostermann, K .; Рёдель, Г. (2012). «Производство, секреция и отображение на клеточной поверхности рекомбинантных слитых белков S-слоя Sporosarcina ureae в Bacillus megaterium». Прикладная и экологическая микробиология. 78 (2): 560–567. Дои:10.1128 / aem.06127-11. ЧВК  3255725. PMID  22101038.
  8. ^ а б Ilk, N .; Egelseer, E.M .; Слейтр, У.Б. (2011). «Белки слияния S-слоя - принципы построения и применения». Текущее мнение в области биотехнологии. 22 (6): 824–831. Дои:10.1016 / j.copbio.2011.05.510. ЧВК  3271365. PMID  21696943.
  9. ^ Zamfirescu, C .; Динсер, И. (2009). «Аммиак как экологически чистое топливо и источник водорода для автомобилей». Технология переработки топлива. 90 (5): 729–737. Дои:10.1016 / j.fuproc.2009.02.004.

внешняя ссылка