Treść informacji wstępnej:

Wiele bakterii to ekstremofile – organizmy żyjące w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Skrajne wartości określonych czynników fizycznych i chemicznych są
warunkiem koniecznym do prawidłowego zajścia procesów metabolicznych u ekstremofili.

W zależności od wartości optymalnej temperatury wzrostu wyróżnia się wśród ekstremofili:

• psychrofile – organizmy, które nie rosną w temperaturze powyżej 20 °C, a optymalne warunki do ich rozwoju stwarza temperatura poniżej 15 °C. Psychrofile wykształciły wiele adaptacji do niskich wartości temperatury, wśród których można wyróżnić mechanizmy chroniące przed nadmiernym zmniejszeniem płynności ich błon komórkowych;

• termofile – organizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi ponad 50 °C. Maksymalna temperatura umożliwiająca życie wynosi 122 °C. Wysoka temperatura powoduje wzrost płynności błony komórkowej oraz destabilizuje strukturę białek i kwasów nukleinowych termofili. Z tego powodu w białkach termofili znajdują się liczne mostki disiarczkowe, a cząsteczki rRNA i tRNA mają wysoką zawartość par zasad GC.

Enzymy wytwarzane przez ekstremofile są wykorzystywane w biotechnologii.

Na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością,
„Postępy Mikrobiologii” 52(4), 2013. 

Treść zadania:

Określ, która grupa organizmów – psychrofile czy termofile – stanowi źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR. Odpowiedź uzasadnij. 

---

Rozwiązanie:

Do reakcji PCR, w której wielokrotnie zwiększamy i zmniejszamy temperaturę, aby przeprowadzić daną reakcję  (np. wysoką temperaturę w procesie denaturacji) - używa się termostabilnych polimeraz, czyli takich, które odporne są na wysokie temperatury. Źródłem takich polimeraz są termofile.

---

 

Wskazówka:

Termocykler, w którym przeprowadzana jest reakcja PCR zmienia temperaturę cyklicznie. Cały proces operuje jednak na temperaturach wyższych niż temperatura życia psychrofili. Każdy etap - denaturacja, przyłączanie starterów czy elongacja ma swoje optimum temperaturowe. W mieszaninie dodanej do matrycy znajduję się także polimeraza, która musi być termostabilna. W przeciwnym wypadku już na początku procesu - przy rozdzieleniu nici, z uwagi na wysoką temperaturę, polimeraza (która jest enzymem, czyli białkiem) mogłaby zdenaturować.