Hyperthermophile
हाइपरथर्मोफाइल एक ऐसा जीव है जो अत्यधिक गर्म वातावरण में 60 डिग्री सेल्सियस (140 डिग्री फारेनहाइट) से ऊपर की ओर पनपता है। हाइपरथर्मोफाइल के अस्तित्व के लिए एक इष्टतम तापमान अक्सर 80 डिग्री सेल्सियस (176 डिग्री फारेनहाइट) से ऊपर होता है। हाइपरथर्मोफाइल अक्सर आर्किया डोमेन के भीतर होते हैं, हालांकि कुछ बैक्टीरिया भी अत्यधिक तापमान को सहन करने में सक्षम होते हैं। इनमें से कुछ बैक्टीरिया समुद्र की गहराई में 100 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर रहने में सक्षम हैं, जहां उच्च दबाव पानी के क्वथनांक को बढ़ाता है। कई हाइपरथर्मोफाइल अन्य पर्यावरणीय चरम सीमाओं का भी सामना करने में सक्षम हैं, जैसे कि उच्च अम्लता या उच्च विकिरण स्तर। हाइपरथर्मोफाइल चरमपन्थियों का एक उपसमुच्चय है। उनका अस्तित्व अलौकिक जीवन की संभावना का समर्थन कर सकता है, यह दर्शाता है कि जीवन पर्यावरणीय चरम सीमाओं में पनप सकता है। येलोस्टोन राष्ट्रीय उद्यान में गर्म झरनों से अलग किए गए हाइपरथर्मोफाइल की सूचना पहली बार 1965 में थॉमस डी. ब्रॉक ने दी थी। तब से, 70 से अधिक प्रजातियों की स्थापना की गई है। सबसे चरम हाइपरथर्मोफाइल गहरे समुद्र के हाइड्रोथर्मल वेंट की अत्यधिक गर्म दीवारों पर रहते हैं, जिन्हें जीवित रहने के लिए कम से कम 90 डिग्री सेल्सियस के तापमान की आवश्यकता होती है। एक असाधारण गर्मी-सहिष्णु हाइपरथर्मोफाइल स्ट्रेन 121 है, जो 121 डिग्री सेल्सियस (इसलिए इसका नाम) पर एक ऑटोक्लेव में 24 घंटों के दौरान अपनी आबादी को दोगुना करने में सक्षम रहा है। मेथेनोपिरस कैंडलेरी के लिए वर्तमान रिकॉर्ड वृद्धि तापमान 122 डिग्री सेल्सियस है। हालाँकि किसी भी हाइपरथर्मोफाइल ने 122 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान पर पनपना नहीं दिखाया है, लेकिन उनका अस्तित्व संभव है। स्ट्रेन 121 दो घंटे के लिए 130 डिग्री सेल्सियस जीवित रहता है, लेकिन तब तक प्रजनन करने में सक्षम नहीं था जब तक कि इसे अपेक्षाकृत ठंडे 103 डिग्री सेल्सियस पर एक नए विकास माध्यम में स्थानांतरित नहीं किया गया था। हाइपरथर्मोफाइल में प्रारंभिक शोध ने अनुमान लगाया कि उनके जीनोम को उच्च गुआनिन-साइटोसिन सामग्री द्वारा चिह्नित किया जा सकता है; हालाँकि, हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि "जीनोम की जीसी सामग्री और जीव के इष्टतम पर्यावरणीय विकास तापमान के बीच कोई स्पष्ट संबंध नहीं है"। हाइपरथर्मोफाइल में प्रोटीन अणु हाइपरथेरोस्टेबिलिटी प्रदर्शित करते हैं-यानी, वे उच्च तापमान पर संरचनात्मक स्थिरता (और इसलिए कार्य) बनाए रख सकते हैं। इस तरह के प्रोटीन उन जीवों में अपने कार्यात्मक अनुरूपों के लिए समरूप हैं जो कम तापमान पर पनपते हैं लेकिन बहुत अधिक तापमान पर इष्टतम कार्य प्रदर्शित करने के लिए विकसित हुए हैं। हाइपरथेरोस्टेबल प्रोटीन के अधिकांश कम तापमान वाले समरूप 60 डिग्री सेल्सियस से ऊपर विकृत हो जाते हैं। इस तरह के हाइपरथेरोस्टेबल प्रोटीन अक्सर व्यावसायिक रूप से महत्वपूर्ण होते हैं, क्योंकि रासायनिक प्रतिक्रियाएं उच्च तापमान पर तेजी से आगे बढ़ती हैं। शरीर विज्ञान सामान्य शरीर विज्ञान चरम वातावरण में रहने के तथ्य के कारण, हाइपरथर्मोफाइल को कई प्रकार के कारकों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जैसे कि पीएच, रेडॉक्स क्षमता, लवणता का स्तर और तापमान। वे बढ़ते हैं-मेसोफाइल के समान-न्यूनतम और अधिकतम तापमान के बीच लगभग 25-30 °C की तापमान सीमा के भीतर। सबसे तेज़ वृद्धि उनके इष्टतम विकास तापमान पर प्राप्त की जाती है जो 106 डिग्री सेल्सियस तक हो सकती है। कोशिका भित्तिः आर्किया का सबसे बाहरी हिस्सा, यह कोशिका के चारों ओर व्यवस्थित होता है और कोशिका सामग्री की रक्षा करता है। इसमें पेप्टिडोग्लाइकन नहीं होता है, जो उन्हें प्राकृतिक रूप से lysozyme.The के लिए प्रतिरोधी बनाता है, सबसे आम दीवार प्रोटीन या षट्कोणीय समरूपता के ग्लाइकोप्रोटीन द्वारा बनाई गई एक पैराक्रिस्टलाइन सतह परत है। एक असाधारण विशिष्टता उस वंश के हाथ से आती है जिसमें एक दीवार का अभाव होता है, एक कमी जो एक कोशिका झिल्ली के विकास से भरी जाती है जिसकी अद्वितीय रासायनिक संरचनाः इसमें कुल लिपिड के बहुत अधिक अनुपात में एक लिपिड टेट्रेथर और ग्लूकोज होता है। इसके अलावा, यह ग्लाइकोप्रोटीन के साथ होता है जो लिपिड के साथ मिलकर थर्मोप्लाज्मा एसपीपी की झिल्ली को अम्लीय और थर्मोफिलिक स्थितियों के खिलाफ स्थिरता देता है जिसमें यह रहता है। साइटोप्लाज्मिक झिल्लीः यह तापमान के लिए मुख्य अनुकूलन है। यह झिल्ली यूकेरियोट्स से ज्ञात झिल्ली से मौलिक रूप से अलग है। आर्कियाबैक्टेरिया की झिल्ली एक टेट्रेथर इकाई पर बनाई जाती है, इस प्रकार ग्लिसरॉल अणुओं और हाइड्रोफोबिक साइड चेन के बीच ईथर बंधन स्थापित होता है जिसमें फैटी एसिड नहीं होते हैं। ये पार्श्व श्रृंखलाएं मुख्य रूप से दोहराए जाने वाले आइसोप्रीन इकाइयों से बनी होती हैं। झिल्ली के कुछ बिंदुओं पर, सहसंयोजक बंधनों से जुड़ी पार्श्व श्रृंखलाएँ और एक एकल परत इन बिंदुओं पर पाई जाती हैं। इस प्रकार, यूकेरियोटिक जीवों और बैक्टीरिया में मौजूद अम्लीय द्वि-परतों की तुलना में झिल्ली बहुत अधिक स्थिर और तापमान परिवर्तनों के लिए प्रतिरोधी है। प्रोटीनः वे ऊंचे तापमान पर विकृत हो जाते हैं इसलिए उन्हें भी अनुकूलन करना चाहिए। इसे प्राप्त करने के लिए, वे प्रोटीन और प्रोटीन परिसरों का उपयोग करते हैं जिन्हें हीट शॉक प्रोटीन के रूप में भी जाना जाता है। उनका कार्य संश्लेषण के दौरान प्रोटीन को बांधना या घेरना है, जिससे इसे सही करने के लिए अनुकूल वातावरण बनता है, जिससे इसे अपनी तृतीयक संरचना तक पहुंचने में मदद मिलती है। इसके अलावा, वे अपने कार्यस्थल पर समाचारों को पहुँचाने में सहयोग कर सकते हैं। डी. एन. ए.: कई तंत्रों द्वारा ऊंचे तापमान के अनुकूल भी होगा। पहला चक्रीय पोटेशियम 2,3-डाइफॉस्फोग्लिसरेट है, जिसे जीनस की केवल कुछ प्रजातियों में अलग किया गया है। मेथेनोपाइरस की विशेषता यह है कि यह इन तापमानों पर डी. एन. ए. क्षति को रोकता है। टोपोआइसोमेरेस एक एंजाइम है जो सभी हाइपरथर्मोफाइल में पाया जाता है। यह सकारात्मक स्पिन की शुरुआत के लिए जिम्मेदार है जिसमें यह उच्च तापमान के खिलाफ अधिक स्थिरता प्रदान करता है। एस. ए. सी. 7. डी. यह प्रोटीन जीनस में पाया गया है और डी. एन. ए. के पिघलने वाले तापमान में 40 डिग्री सेल्सियस तक की वृद्धि की विशेषता है। और अंत में हिस्टोन जिनके साथ ये प्रोटीन जुड़े हुए हैं और इसके सुपरकॉइलिंग में सहयोग करते हैं। चयापचय हाइपरथर्मोफाइल में चयापचय में बहुत विविधता होती है जिसमें केमोलिथोआटोट्रोफ्स और केमोरगानोहेटेरोट्रोफ्स शामिल हैं, जबकि फोटोट्रोफिक हाइपरथर्मोफाइल ज्ञात नहीं हैं। शुगर कैटाबोलिज्म में एंटनर-डौडोरॉफ मार्ग के गैर-फॉस्फोरिलेटेड संस्करण शामिल हैं, एम्ब्डेन-मेयरहॉफ मार्ग के कुछ संशोधित संस्करण, कैनॉनिकल एम्ब्डेन-मेयरहॉफ मार्ग केवल हाइपरथर्मोफिलिक बैक्टीरिया में मौजूद है, लेकिन आर्किया में नहीं। चीनी अपचय के बारे में अधिकांश जानकारी पायरोकोकस फ्यूरियोसस पर अवलोकन से आई है। यह कई अलग-अलग शर्करा जैसे स्टार्च, माल्टोज और सेलोबायोस पर उगता है, कि कोशिका में एक बार वे ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाते हैं, लेकिन वे कार्बन और ऊर्जा स्रोत के रूप में अन्य कार्बनिक सब्सट्रेट का भी उपयोग कर सकते हैं। कुछ साक्ष्यों से पता चला है कि ग्लूकोज को एक संशोधित एम्ब्डेन-मेयरहॉफ मार्ग द्वारा अपघटित किया जाता है, जो कि यूकेरियोट्स और बैक्टीरिया दोनों में मौजूद प्रसिद्ध ग्लाइकोलाइसिस का विहित संस्करण है। कुछ अंतरों की खोज इस मार्ग की प्रारंभिक प्रतिक्रियाओं के चीनी किनेज़ से संबंधित हैः पारंपरिक ग्लुकोकिनाज़ और फॉस्फोफ्रुक्टोकिनाज़ के बजाय, दो नए चीनी किनेज़ की खोज की गई है। ये एंजाइम ए. डी. पी.-निर्भर ग्लुकोकिनाज़ (ए. डी. पी.-जी. के.) और ए. डी. पी.-निर्भर फॉस्फोफ्रुक्टोकिनाज़ (ए. डी. पी.-पी. एफ. के.) हैं, वे समान प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं लेकिन ए. डी. पी. का उपयोग ए. टी. पी. के बजाय फॉस्फोरिल दाता के रूप में करते हैं, जिससे ए. एम. पी. का उत्पादन होता है। अनुकूलन एक नियम के रूप में, हाइपरथर्मोफाइल 50 डिग्री सेल्सियस या उससे नीचे नहीं फैलते हैं, कुछ 80 या 90 डिग्री से भी नीचे नहीं। हालाँकि वे परिवेश के तापमान पर बढ़ने में असमर्थ हैं, लेकिन वे कई वर्षों तक वहाँ जीवित रहने में सक्षम हैं। अपनी सरल विकास आवश्यकताओं के आधार पर, हाइपरथर्मोफाइल किसी भी गर्म पानी वाले स्थान पर विकसित हो सकते हैं, यहां तक कि मंगल और यूरोपा जैसे अन्य ग्रहों और चंद्रमाओं पर भी। थर्मोफाइल-हाइपरथर्मोफाइल अपनी कोशिकाओं को गर्मी के अनुकूल बनाने के लिए विभिन्न तंत्रों का उपयोग करते हैं, विशेष रूप से कोशिका भित्ति, प्लाज्मा झिल्ली और इसके जैव अणुओं (डी. एन. ए., प्रोटीन, आदि) के लिएः बैक्टीरिया में लंबी श्रृंखला और संतृप्त फैटी एसिड की अपनी प्लाज्मा झिल्ली में उपस्थिति और आर्किया में "ईथर" बंधन (डाइथर या टेट्रेथर)। कुछ आर्किया में झिल्ली में एक एकल परत संरचना होती है जो इसके गर्मी प्रतिरोध को और बढ़ाती है। ग्रोइएस और ग्रोइएल चैपरोन की अत्यधिक अभिव्यक्ति जो सेलुलर तनाव की स्थितियों में प्रोटीन के सही तह में मदद करती है जैसे कि जिस तापमान में वे बढ़ते हैं। पोटेशियम डाइफॉस्फोग्लिसरेट जैसे यौगिकों का संचय जो डी. एन. ए. को रासायनिक क्षति (अपचयन या अपचयन) को रोकता है। शुक्राणुक उत्पादन जे डी. एन. ए., आर. एन. ए. आ राइबोसोमकेँ स्थिर करैत छैक। डी. एन. ए. रिवर्स डी. एन. ए. जाइरेस की उपस्थिति जो सकारात्मक सुपरकॉइलिंग का उत्पादन करती है और डी. एन. ए. को गर्मी के खिलाफ स्थिर करती है। α-हेलिक्स क्षेत्रों में उच्च सामग्री वाले प्रोटीन की उपस्थिति, गर्मी के लिए अधिक प्रतिरोधी। डी. एन. ए. की मरम्मत हाइपरथर्मोफिलिक आर्किया में डी. एन. ए. क्षति से निपटने के लिए विशेष रणनीतियाँ दिखाई देती हैं जो इन जीवों को अन्य जीवों से अलग करती हैं। इन रणनीतियों में समरूप पुनर्संयोजन (एक डी. एन. ए. मरम्मत प्रक्रिया) में नियोजित प्रमुख प्रोटीनों के लिए एक आवश्यक आवश्यकता, न्यूक्लियोटाइड छेदन मरम्मत की डी. एन. ए. मरम्मत प्रक्रिया की स्पष्ट कमी और म्यूट्स/म्यूटल होमोलॉग्स (डी. एन. ए. बेमेल मरम्मत प्रोटीन) की कमी शामिल है। विशिष्ट हाइपरथर्मोफाइल आर्किया स्ट्रेन 121, प्रशांत महासागर में 121 डिग्री सेल्सियस पर रहने वाला एक आर्कियन। पैरोलोबस फुमारी, अटलांटिक हाइड्रोथर्मल वेंट्स में 113 डिग्री सेल्सियस पर रहने वाला एक आर्कियन। पायरोकोकस फ्यूरियोसस, एक आर्कियन जो 100 डिग्री सेल्सियस पर पनपता है, पहली बार इटली में एक ज्वालामुखीय वेंट के पास पाया गया। आर्कियोग्लोबस फुलगिडस मेथेनोकोकस जान्नास्ची एरोपिरम पेर्निक्स सल्फोलोबस मेथेनोपिरस कैंडलेरी स्ट्रेन 116, मध्य भारतीय रिज में 80-122 °C में एक आर्कियन। ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया एक्विफेक्स एयोलिकस जियोथर्मोबैक्टीरियम फेरिरेड्यूसेंस, जो येलोस्टोन राष्ट्रीय उद्यान के ओब्सीडियन पूल में 65-100 °C में पनपता है। थर्मोटोगा, विशेष रूप से थर्मोटोगा मारिटिमा भी देखें मेसोफाइल साइक्रोफाइल थर्मोफाइल हाइपरथर्मोफिलिक आर्किया के विशिष्ट गुण संदर्भ आगे पढ़ना कितना गर्म बहुत गर्म होता है? टी-लिमिट अभियान थर्मोफाइल्स गीज़र