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Erschienen in:

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

5. Acidophile

verfasst von : Andreas Stolz

Erschienen in: Extremophile Mikroorganismen

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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Zusammenfassung

Es gibt zahlreiche Beispiele für das Vorkommen saurer Biotope in unsere Umwelt, die entweder durch organische oder mineralische Säuren beeinflusst werden. Extrem saure Bedingungen mit pH-Werten unter 3 werden meistens durch Schwefelsäure hervorgerufen und finden sich insbesondere in vulkanischen oder durch Bergbauprozesse beeinflussten Gebieten. Säureliebende (acidophile) Organismen zeichnen sich durch ein bevorzugtes Wachstum bei pH-Werten unter pH 5 aus. In den vergangenen Jahren wurden eine Reihe von Bacteria, Archaea aber auch (einzelligen) Eukarya gefunden, die noch bei pH-Werten unter pH 3 zu wachsen vermögen. Derartig niedrige pH-Werte verursachen die Hydrolyse zahlreicher lebenswichtiger Zellbestandteile und beeinflussen die für Transportprozesse und ATP-Synthesen benötigten Protonengradienten. Acidophile Organismen erhalten durchgehend in ihrem Cytoplasma pH-Werte, die deutlich über dem Umgebungs-pH liegen. Dies wird insbesondere durch Protonen-transportierende und Protonen-verbrauchende Reaktionen erreicht. Acidotolerante und acidophile Organismen werden in unterschiedlichen Prozessen bei der Lebensmittel-Herstellung (z. B. Essig, Citronensäure), der Produktion von Fein-Chemikalien (z. B. Itaconsäure) und der Gewinnung von Metallen (Kupfer, Gold. u. a.) eingesetzt.

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Baker BJ, Comolli LR, Dick GJ, Hauser LJ, Hyatt D, Dill BD, Land ML, VerBerkmoes NC, Hettich RL, Banfield JF (2010) Enigmatic, ultrasmall, uncultivated archaea. Proc Natl Acad Sci USA 107:8806–8811CrossRefPubMedPubMedCentral

Baker-Austin C, Dopson M (2007) Life in acid: pH homeostasis in acidophiles. Trends Microbiol 15:165–171CrossRefPubMed

Belli WA, Marquis RE (1991) Adaptation of Streptococcus mutans and Enterococcus hirae to acid stress in continuous culture. Appl Environ Microbiol 57:1134–1138PubMedPubMedCentral

Bowen BB, Benison KC (2009) Geochemical characteristics of naturally acid and alkaline saline lakes in southern Western Australia. Appl Geochem 24:268–284CrossRef

Brierley CL, Brierley JA (2013) Progress in bioleaching: partB: applications of microbial processes by the minerals industries. Appl Microbiol Biotechnol 97:7543–7552CrossRefPubMed

Cárdenas JP, Valdés J, Quatrini R, Duarte F, Kolmes DS (2010) Lessons from the genomes of extremely acidophilic bacteria and archaea with special emphasis on bioleaching microorganisms. Appl Microbiol Biotechnol 88:605–620CrossRefPubMed

Casiano-Colón A, Marquis RE (1988) Role of arginine deiminase system in protecting oral bacteria and an enzymatic basis for acid tolerance. Appl Environ Microbiol 54:1318–1324PubMedPubMedCentral

Chang Y-Y, Cronan JE (1999) Membrane cyclopropane fatty acid content is a major factor in acid resistance of Escherichia coli. Mol Microbiol 33:249–259CrossRefPubMed

Cobley JG, Cox JC (1983) Energy conservation in acidophilic bacteria. Microbiol Rev 47:579–595PubMedPubMedCentral

Dunfield PF, Yuryev A, Senin P, Smirnova AV, Stott MB, Hou S et al (2007) Methane oxidation by an extremely acidophilic bacterium of the phylum Verrucomicrobia. Nature 450:879–883CrossRefPubMed

Foster JW, Moreno M (1999) Inducible acid tolerance mechanisms in enteric bacteria. In: Chadwick DJ, Cardew G (Hrsg) Bacterial responses to pH. Novartis Foundation Symposium 221, Wiley, S 55–69

Fütterer O, Angelov A, Liesegang H, Gottschalk G, Schepers C, Dock C, Antranikian G, Liebl W (2004) Genome sequence of Picrophilus torridus and its implication for life around pH 0. Proc Natl Acad Sci USA 101:9091–9096CrossRefPubMedPubMedCentral

Glazer AN, Nikaido H (2007) Microbial biotechnology, 2. Aufl. Cambridge University Press, CambridgeCrossRef

Golyshina OV, Timmis KN (2005) Ferroplasma and relatives, recently discovered cell wall-lacking archaea making a living in extremely acid, heavy metal-rich environments. Env Microbiol 7:1277–1288CrossRef

González-Toril E, Llobet-Brossa E, Casamayor EO, Amann R, Amils R (2003) Microbial ecology of an extremely acidic environment, the Tinto River. Appl Environ Microbiol 69:4853–4865CrossRefPubMedPubMedCentral

Gross S, Robbins EI (2000) Acidophilic and acid-tolerant fungi and yeasts. Hydrobiologia 433:91–109CrossRef

Hallberg KB, Johnson DB (2001) Biodiversity of acidophilic prokaryotes. Adv Appl Microbiol 49:37–84CrossRefPubMed

Hölker U, Bend J, Pracht R, Tetsch L, Müller T, Höfer M, Hoog GS de (2004) Hortaea acidophila, a new acid-tolerant black yeast from lignite. Antonie Van Leeuwenhoek 86:287–294CrossRefPubMed

Jentsch H, Hombach A, Beetke E, Jonas L (2002) Quantitative transmission electron microscopic study of dental plaque- an in vivi study with different mouthrinses. Ultrastruct Pathol 26:309–313CrossRefPubMed

Johnson DB (2007) Physiology and ecology of acidophilic microorganisms. In: Gerday C, Glansdorff N (Hrsg) Physiology and biochemistry of extremophiles. ASM Press, Washington DC, S 257–270

Johnson DB (2014) Biomining – biotechnologies for extracting and recovering metals from ores and waste materials. Curr Opin Biotechnol 30:24–31CrossRefPubMed

Jones RM, Johnson DB (2015) Acidithrix ferrooxidans gen. nov., sp. nov.; a filamentous and obligately heterotrophic, acidophilic member of the Actinobacteria that catalyzes dissimilatory oxido-reduction of iron. Res Microbiol 166:111–120CrossRefPubMed

Kanjee U, Houry WA (2013) Mechanism of acid resistance in Escherichia coli. Annu Rev Microbiol 67:65–81CrossRefPubMed

Kleinberg I (2002) A mixed-bacteria ecological approach to understanding the role of the oral bacteria in dental caries causation: an alternative to Streptococcus mutans and the specific-plaques hypothesis. Crit Rev Oral Biol Med 13:108–125CrossRefPubMed

Klement T, Büchs J (2013) Itaconic acid – a biotechnological process in change. Biores Technol 135:422–431CrossRef

Loesche WJ (1986) Role of Streptococcus mutans in human dental decay. Microbiol Rev 50:353–380PubMedPubMedCentral

Loy A, Mandl A, Barton L (2010) Geomicrobiology: molecular and environmental perspective. Springer, Berlin

Magnuson JK, Lasure LL (2004) Organic acid production by filamentous fungi. In: Tkacz JS, Lange L (Hrsg) Advances in fungal biotechnology for industry, agriculture, and medicine. Kluwer Academic/Plenum, Boston

Matin A (1999) pH homeostasis in acidophiles. In: Chadwick DJ, Cardew G (Hrsg) Bacterial responses to pH. Novartis Foundation Symposium 221, Wiley, S 152–163

Méndez-Garcia C, Peláez AI, Mesa V, Sánchez J, Golyshina OV, Ferrer M (2015) Microbial diversity and metabolic networks in acid mine drainage habitats. Front Microbiol 6:Article 475

O’Connell M, McNally C, Richardson MG (2010) Biochemical attack on concrete in wastewater applications: a state of the art review. Cement Concr Compos 32:479–485CrossRef

Okibe N, Gericke M, Hallberg KB, Johnson DB (2003) Enumeration and characterization of acidophilic microorganisms isolated from a pilot stirred-tank bioleaching operation. Appl Environ Microbiol 69:1936–1943CrossRefPubMedPubMedCentral

Papagianni M (2007) Advances in citric acid fermentation by Aspergillus niger: biochemical aspects, membrane transport and modeling. Biotechnol Adv 25:244–263CrossRefPubMed

Pol A, Heijmans K, Harhangi HR, Tedesco D, Jetten MSM, Op den Camp HJM (2007) Methanotrophy below pH1 by a new Verrucomicrobia species. Nature 450:874–879CrossRefPubMed

Raspor P, Goranovič D (2008) Biotechnological applications of acetic acid bacteria. Crit Rev Biotechnol 28:101–124CrossRefPubMed

Rawlings DE, Silver S (1995) Mining with microbes. Nature Biotechnol 13:773–778CrossRef

Reineke W, Schlömann M (2015) Umweltmikrobiologie, 2. Aufl. Springer, Berlin

Richard HT, Foster JW (2003) Acid resistance in Escherichia coli. Adv Appl Microbiol 52:167–186CrossRefPubMed

Roger M, Castelle C, Guiral M, Infossi P, Lojou E, Giudici-Orticoni M-T, Ilbert M (2012) Mineral respiration under extreme acidic conditions: from a supramolecular organization to a molecular adaptation in Acidithiobacillus ferrooxidans. Biochem Soc Trans 40:1324–1329CrossRefPubMed

Russell JB (1991) Resistance of Streptococcus bovis to acetic acid at low pH: relationship between intracellular pH and anion accumulation. Appl Environ Microbiol 57:255–259PubMedPubMedCentral

Sahm H, Antranikian G, Stahmann K-P, Takors R (Hrsg) (2013) Industrielle Mikrobiologie. Springer Spektrum, Heidelberg, New York

Schleper C, Puehler G, Holz I, Gambacorta A, Janekovic D, Santarius U, Klenk H-P, Zillig W (1995) Picrophilus gen. nov., fam. nov.: a novel aerobic, heterotrophic, thermoacidophilic genus and family comprising archaea capable of growth around pH 0. J Bacteriol 177:7050–7059CrossRefPubMedPubMedCentral

Schönknecht G, Chen W-H, Ternes CM, Barbier GG, Shrestha RP, Stanke M et al (2013) Gene transfer from bacteria and archaea facilitated evolution of an extremophilic eukaryote. Science 339:1207–1210CrossRefPubMed

Schrenk MO, Edwards KJ, Goodman RM, Hamers RJ, Banfield JF (1998) Distribution of Thiobacillus ferrooxidans and Leptospirillum ferrooxidans: implications for generation of acid mine drainage. Science 279:1519–1522CrossRefPubMed

Segerer AH, Stetter KO (1992a) The order Sulfolobales. In: Balows A, Trüper HG, Dworkin M, Harders W, Schleifer K-H (Hrsg) The Prokaryotes, 2. Aufl. Springer, Berlin, S 684–701

Segerer AH, Stetter KO (1992b) The genus Thermoplasma. In: Balows A, Trüper HG, Dworkin M, Harders W, Schleifer K-H (Hrsg) The Prokaryotes, 2. Aufl. Springer, Berlin, S. 712–718

Spang A, Caceres EF, Ettema TJG (2017) Genomic exploration of the diversity, ecology, and evolution of the archaeal domain of life. Science 357:eaaf3883

Stevenson BS, Eichorst SA, Wertz JT, Schmidt TM, Breznak JA (2004) New strategies for cultivation and detection of previously uncultured microbes. Appl Environ Microbiol 70:4748–4755CrossRefPubMedPubMedCentral

Swings J (1991) The genera Acetobacter and Gluconobacter. In: Balows A, Trüper HG, Dworkin M, Harders W, Schleifer K-H (Hrsg) The Prokaryotes, 2. Aufl. Springer, Berlin, S 2268–2286

Tapley TL, Körner JL, Barge MT, Hupfeld J, Schauerte JA, Gafni A, Jakob U, Bardwell BA (2009) Structural plasticity of an acid-activated chaperone allows promiscuous substrate binding. Proc Natl Acad Sci USA 106:5557–5562CrossRefPubMedPubMedCentral

Vera M, Schippers A, Sand W (2013) Progress in bioleaching: fundamentals and mechanisms of bacterial metal sulfide oxidation – part A. Appl Microbiol Biotechnol 97:7529–7541CrossRefPubMed

Weisse T, Laufenstein N, Weithoff G (2013) Multiple environmental stressors confine the ecological niche of the rotifer Cephalodella acidophila. Freshwater Biol 58:1008–1015CrossRef

Wilke T, Vorlop KD (2001) Biotechnological production of itaconic acid. Appl Microbiol Biotechnol 56:289–295CrossRef

Yakushi T, Matsushita K (2010) Alcohol dehydrogenase of acetic acid bacteria: structure, mode of action, and applications in biotechnology. Appl Microbiol Biotechnol 86:1257–1265CrossRefPubMed

Yamazaki A, Toyama K, Nakagiri A (2010) A new acidophilic fungus Teratosphaeria acidotherma (Capnodiales, Ascomycota) from a hot spring. Mycoscience 51:443–455CrossRef

Titel: Acidophile
verfasst von: Andreas Stolz
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Buch: Extremophile Mikroorganismen
Print ISBN: 978-3-662-55594-1

Electronic ISBN: 978-3-662-55595-8

Copyright-Jahr: 2017
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-55595-8_5

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