Мезофил — это организм , который лучше всего растет при умеренной температуре , не слишком горячей и не слишком холодной, с оптимальным диапазоном роста от 20 до 45 °C (от 68 до 113 °F) . [1] Оптимальная температура роста этих организмов составляет 37°C (около 99°F). [2] Этот термин в основном применяется к микроорганизмам . Организмы, предпочитающие экстремальные условия, известны как экстремофилы . Мезофилы имеют разнообразные классификации, принадлежащие к двум доменам : бактерии , археи и царству грибов домена эвкарии . Мезофилы, принадлежащие к домену Bacteria, могут быть грамположительными или грамотрицательными . Потребность мезофилов в кислороде может быть аэробной и анаэробной . Существует три основные формы мезофилов: кокк , палочка и спираль .
Средой обитания мезофилов могут быть сыр и йогурт . Их часто добавляют при брожении пива и виноделии . Поскольку нормальная температура тела человека составляет 37 °C , большинство патогенов человека являются мезофилами, как и большинство организмов, составляющих микробиом человека .
Мезофилы являются противоположностью экстремофилов . Экстремофилы, предпочитающие холодную среду, называются психрофилами , те, кто предпочитает более теплые температуры, называются термофилами или термотропами , а те, кто процветает в чрезвычайно жаркой среде, являются гипертермофилами . Полногеномный вычислительный подход был разработан Чжэном и др. разделить бактерии на мезофильные и термофильные. [3]
У всех бактерий есть своя оптимальная среда обитания и температура, при которой они процветают. Многие факторы ответственны за оптимальный температурный диапазон данного организма, но данные свидетельствуют о том, что экспрессия определенных генетических элементов ([аллелей]) может изменить чувствительный к температуре фенотип организма. Исследование, опубликованное в 2016 году, продемонстрировало, что мезофильные бактерии могут быть генетически модифицированы для экспрессии определенных аллелей психрофильных бактерий, что, как следствие, смещает ограничительный температурный диапазон мезофильных бактерий, чтобы он точно соответствовал диапазону психрофильных бактерий. [4]
Из-за менее стабильной структуры мезофилов у них снижается гибкость синтеза белка . [5] Мезофилы не способны синтезировать белки при низких температурах. Она более чувствительна к изменениям температуры, а жирнокислотный состав мембраны не обеспечивает большой текучести . [6] Снижение оптимальной температуры с 37 °C до 0 °C до 8 °C приводит к постепенному снижению синтеза белка. Белки, индуцированные холодом (CIP), индуцируются при низких температурах, что затем позволяет синтезировать белки холодового шока (CSP). При возврате к оптимальной температуре наблюдается увеличение, что указывает на то, что мезофилы сильно зависят от температуры. [7] Доступность кислорода также влияет на рост микроорганизмов. [8]
Есть два объяснения того, что термофилы могут выживать при таких высоких температурах, а мезофилы - нет. Наиболее очевидное объяснение состоит в том, что термофилы, как полагают, имеют клеточные компоненты, которые относительно более стабильны, чем клеточные компоненты мезофилов, поэтому термофилы могут жить при более высоких температурах, чем мезофилы. [9] «Вторая школа мысли, представленная работами Гограна (21) и Аллена (3), считает, что быстрый ресинтез поврежденных или разрушенных клеточных компонентов является ключом к проблеме биологической устойчивости к теплу». [9]
Из-за разнообразия мезофилов потребности в кислороде сильно различаются. Аэробное дыхание требует использования кислорода , а анаэробное — нет. Существует три типа анаэробов . Факультативные анаэробы растут при отсутствии кислорода, используя вместо этого ферментацию . Во время брожения сахара превращаются в кислоты , спирт или газы . Если присутствует кислород, вместо этого будет использоваться аэробное дыхание. Облигатные анаэробы не могут расти в присутствии кислорода. Аэротолерантные анаэробы могут противостоять кислороду.
Микроорганизмы играют важную роль в разложении органического вещества и минерализации питательных веществ . В водной среде разнообразие экосистемы обеспечивает разнообразие мезофилов. Функции каждого мезофила зависят от окружающей среды, прежде всего от температурного режима. [10] Такие бактерии , как мезофилы и термофилы , используются в сыроделии из-за их роли в ферментации . «Традиционные микробиологи для обозначения общей (немного условной) оптимальной температуры роста бактерий используют следующие термины: психрофилы (15–20 °С), мезофилы (30–37 °С), термофилы (50–60 °С) и крайние термофилы (до 122 °С)». [11] И мезофилы, и термофилы используются в сыроделии по одной и той же причине; однако они растут, процветают и умирают при разных температурах. Психротрофные бактерии способствуют порче, плесени или порче молочных продуктов из-за их способности расти при более низких температурах, например, в холодильнике.
Некоторые известные мезофилы включают Listeria monocytogenes , Staphylococcus aureus и Escherichia coli . Другими примерами видов мезофилов являются Clostridium kluyveri , Pseudomonasmaltophilia , Thiobacillus Novellus , Streptococcus pyogenes и Streptococcus pneumoniae . Различные типы заболеваний и инфекций обычно вызываются возбудителями мезофильных бактерий, таких как перечисленные выше.
Listeria monocytogenes – грамположительная бактерия. Он тесно связан с Bacillus и Staphylococcus . Это палочковидный факультативный анаэроб, подвижный с помощью перитрихальных жгутиков . Подвижность L. monocytogenes ограничена при температуре от 20 до 25 °C. [12] При оптимальной температуре он теряет подвижность. Эта бактерия вызывает листериоз , который возникает из зараженной пищи. [12]
Золотистый стафилококк был впервые идентифицирован в 1880 году. [13] Он вызывает различные инфекции, возникающие в результате травм. Бактерия преодолевает естественные механизмы организма. Длительные инфекции, вызванные S. aureus, включают пневмонию , менингит и остеомиелит . S. aureus обычно заражается в больницах. [13]
Escherichia coli — грамотрицательная палочковидная факультативная анаэробная бактерия, не образующая спор . [14] Бактерия относится к семейству Enterobacteriaceae . Он способен продуцировать энтеротоксины , которые являются термолабильными или термостабильными . [14] Другими характеристиками E. coli являются то, что она является оксидазо -отрицательной, цитрат -отрицательной, метил-красной положительной и Фогес-Проскауэр- отрицательной. Подводя итог, можно сказать , что E. coli — это колиформа . Он способен использовать глюкозу и ацетат в качестве источника углерода для ферментации. Кишечная палочка обычно встречается в кишечнике живых организмов. [15] E. coli обладает многими возможностями, например, быть хозяином рекомбинантной ДНК и быть патогеном. [15]