BACILLUS: SAVYBĖS, DAUGINIMASIS, MITYBA, LIGOS - BIOLOGIJA - 2025

Bacillus yra bakterijų, esančių Firmicutes skyriuje, gentis, kuriam būdingos sporos, formuojamos aerobinėmis sąlygomis. Jie yra lazdelės formos ir paprastai yra gramteigiami (nors kai kurie yra gramais kintami), juose yra kolonijų, kuriose yra rožinės spalvos organizmų, o kitų - purpurinės.

Šiais atvejais tyrėjai nustatė, kad organizmams, kurie reaguoja kaip gramneigiami, didėjant kolonijos amžiui, mažėjant petidoglikano sluoksnio storiui.

Bacillus flexus. Paimta ir redaguota iš: Dr. Sahay.

Šios genties bakterijos gali būti griežtai aerobinės arba fakultatyviosios anaerobinės. Dauguma yra mobilūs dėl to, kad yra flagella, tačiau yra ir ne mobiliųjų atstovų. Jų galima rasti praktiškai bet kurioje žemės aplinkoje, įskaitant ekstremaliąsias aplinkas, nuo didelio aukščio iki jūros dugno.

Genetą 1835 m. Panaudojo Christianas Gottfriedas Ehrenbergas, norėdamas apibrėžti lazdelės formos bakterijas, tačiau vėliau ją iš naujo apibrėžė Ferdinandas Cohnas ir panaudojo sporų formavimo bakterijas grupei aerobinėmis, gramteigiamomis ir fakultatyviomis aerobinėmis ar anaerobinėmis sąlygomis.

Kai kurios rūšys yra medicininės svarbos, nes gali sukelti tokias ligas kaip juodligė (Bacillus anthracis) arba maistu plintančios ligos (Bacillus cereus). Kiti naudojami antibiotikams, fermentams gauti kaip probiotikai arba fermentacijos procesuose bei žemės ūkyje.

Bendrosios savybės

Svarbiausias genties bruožas yra gebėjimas gaminti endosporas aerobinėmis sąlygomis. Šios sporos pasižymi gebėjimu atsispirti aukštai temperatūrai, išsausėjimui, dezinfekavimo priemonių veikimui ir net radiacijai.

Ląstelės sienelė sudaryta iš kelių susipynusių peptidoglikanų sluoksnių, sudarančių stiprų pastolį, palaikantį ląstelės formą ir turinčius teiko- ir lipoteichoic rūgščių.

Jie yra strypo formos, tiesūs arba šiek tiek išlenkti, juos galima rasti atskirai, poromis ir retkarčiais grandinėmis. Didžioji dauguma jų yra judrūs dėl pilvaplėvės žiogelių, tai yra, jie išsikiša į visas puses. Tačiau Bacillus anthracis trūksta žiogelio.

Daugelis šios genties bakterijų yra gramteigiamos, tačiau kai kurios yra gramais kintamos, tai yra, jos gali nusidažyti rožine ar violetinė spalva. Taip yra todėl, kad senstant bakterijoms, peptidoglikano sluoksnis gali būti ne toks storas ir sudėtingas, kad negalėdamas išlaikyti kristalų violetinės gali būti gydomas alkoholiu.

Tai visur paplitę ir labai atsparūs organizmai, kurių rūšys gali atsispirti labai aukštai temperatūrai (termofiliškai) arba labai žemai (psichofiliškai), taip pat yra rūšių, kurios kitų rūšių organizmams gali toleruoti labai rūgščią ar labai šarminę aplinką.

Kai kurios rūšys yra griežtai aerobinės, negali išgyventi anoksinėmis sąlygomis, o kitos rūšys yra fakultatyvios anaerobinės.

Morfologija

Bacillus bakterijos gali būti lazdelės formos, tiesios arba šiek tiek išlenktos, paprastai su apvaliu galu, nors kai kurios ląstelės buvo apibūdintos kaip kvadratinės (pvz., Bacillus cereus).

Ląstelių skersmuo svyruoja nuo 0,4 iki 1,8 mikrono, o ilgis - nuo 0,9 iki 10,0 mikronų. Kiekvienos rūšies ir kiekvieno kamieno ląstelių matmenys paprastai būna mažai kintami.

Ląstelės susidaro atskirai ir poromis, kai kurios - grandinėmis ir retkarčiais ilgomis gijomis. Dukterinės ląstelės gali atskirti priklausomai nuo rūšies, kamieno ir kultūros sąlygų.

Taigi, atrodo, kad kultūrą sudaro atskiros ląstelės ir dalijamųjų ląstelių poros, žiūrint fazės kontrasto mikroskopu. Kitais atvejais dukterinės ląstelės gali likti prisirišusios viena prie kitos, taip parodydamos ląstelių grandines.

Sporų morfologija yra taksonominė savybė, nors tam tikrose padermėse gali būti tam tikrų variacijų. Labiausiai paplitusios sporos yra elipsoidinės arba ovalios formos, tačiau jų formos būna nuo cilindrinės iki elipsės, rutulio ar netaisyklingos formos, primenančios inkstą ar bananą.

Taksonomija ir klasifikacija

Taksonomiškai Bacillus gentis yra prieglobsčio mikroorganizmų klasėje, baklažolių klasėje, sėklinių bacilų gentyje, Bacillacea šeimoje. 1835 m. Šią gentį panaudojo Christianas Gottfriedas Ehrenbergas, kad sugrupuotų lazdelės formos bakterijas.

Tada Ferdinandas Cohnas 1872 m. Apibrėžė šią grupę kaip sporas formuojančias, karščiui atsparias, gramteigiamas ir fakultatyvias aerobines ar anaerobines bakterijas. Tipinės genties rūšys yra Bacillus subtilis.

Tyrėjai 1991 m. Nustatė, kad Bacillus gentis, kaip iki šiol buvo gydoma, buvo polifiletinė. Todėl jie atliko „Bacillus sensu lato“ grupės pertvarkymą, iš kurio buvo išgautos penkios naujos gentys.

Gentis yra padalinta į dvi grupes, viena vertus, B. subtilis ir giminingų rūšių grupę, o kita vertus, yra B. cereus grupė. Pirmasis grupuoja organizmus, kurių skersmuo mažesnis kaip 1 μm, neišbrinkusius sporangius ir elipsoidines sporas.

Antrajai grupei, atvirkščiai, priklauso daugiau kaip 1 μm skersmens rūšys, turinčios neišbrinkusią sporangią ir elpsoidines sporas.

Kur jie rasti?

Bacillus bakterijos buvo išskirtos daugiausia iš dirvožemio, vandens, maisto ir klinikinių mėginių. Tačiau jų taip pat buvo rasta neįprastose aplinkose, tokiose kaip vandenyno nuosėdos tūkstančius metrų žemiau jūros lygio ir stratosferos oro mėginiuose, rūgščiuose geoterminiuose baseinuose, labai šarminiuose požeminiuose vandenyse ir galiniuose hipersalinio ežeruose.

Kiti buvo atrasti žmogaus sukurtose nišose, pradedant meksikiečių kapomis ir nykstančiais romėnų sienų paveikslais, baigiant ypač švariomis patalpomis erdvėlaivių surinkimo vietose.

Augalai taip pat yra gausus naujų Bacillus rūšių šaltinis, kai kurie endofitiniai ir kiti, susiję su rizosfera.

Dauginimas

Bacillus genties bakterijos turi dvi aseksualaus dauginimosi formas: dvinarę dalijimąsi ir sporuliaciją.

Dvejetainis dalijimasis

Dvejetainis dalijimasis yra reprodukcijos rūšis, įvykstanti tada, kai bakterija yra palankiose aplinkose jos vystymuisi ir leidžia eksponentiškai augti. Dvejetainis dalijimasis apima mitozinį dalijimąsi, dėl kurio susidaro dvi vienodos dukterinės ląstelės.

Bacillus subtilis kultūra. Paimta ir redaguota iš: Abejonė.

Sporuliacijos dauginimas

Šis antrasis tipas taip pat žinomas dėl sporų formavimosi. Tai atsiranda, kai kolonijoje yra tam tikras stresas. Sporuliacijos metu vyksta asimetrinis ląstelių dalijimasis, todėl susidaro didesnė ląstelė (kamieninė ląstelė) ir mažesnė ląstelė (prespore).

Presporą užima kamieninė ląstelė ir ji yra padengta keliais apsauginiais sluoksniais, dėl kurių netenkama vandens ir leidžiama jam subręsti. Po to įvyksta kamieninių ląstelių lizė ir išsiskiria endospora, kuri gali likti neveikianti tol, kol nebus atkurtos palankios sąlygos.

Ši endospora, kaip jau buvo minėta anksčiau, yra atspari ekstremalioms temperatūroms, džiūvimui, ploviklių veikimui ir radiacijai ir yra pagrindinė šių bakterijų atsparumo ir jų gebėjimo kolonizuoti bet kokią aplinką priežastis.

Mityba

Dauguma Bacillus genties bakterijų randamos gyvenančios dirvožemyje, o jų mityba yra saprofitinė, tai yra, jos maitinasi suyrančiomis organinėmis medžiagomis.

Kitos rūšys sudaro gyvūnų bakterinę florą. Tokiais atvejais jie užmezga simbiotinį ryšį, kai pasinaudoja savo šeimininko prarytu maistu ir gamina fermentus, kurie padeda virškinti šiuos maisto produktus.

Galiausiai kai kurios rūšys gali veikti kaip oportunistiniai parazitai, maitindamiesi tiesiogiai savo šeimininku.

Ligos

Daugelis Bacillus rūšių yra nepatogeninės ir retai susijusios su žmonių ar kitų gyvūnų ligomis. Juodligė yra labiausiai žinoma būklė, kurią sukelia šios rūšies bakterijos, nors dažni yra ir apsinuodijimai maistu bei oportunistinės infekcijos, kurias sukelia Bacillus cereus.

Juodligė arba juodligė

Ši liga yra labai užkrečiama ir ją sukelia bakterija Bacillus anthracis. Tai gali paveikti skirtingas kūno dalis, o jo patogeniškumas priklauso nuo paveikto audinio, infekcijos formos ir laiko nuo infekcijos pradžios iki gydymo pradžios.

Anticracis Bacillus kultūra, padermė surinkta Kaimedo mieste, Tokijuje, Japonijoje, 1993 m. Bioterorizmo įvykio vietoje. Paimta ir redaguota iš: Ligų kontrolės centrai, JAV.

Agresyviausia ligos forma yra plaučių juodligė, kurios mirtingumas yra aukštas. Jis taip pat gali pulti odą (odos juodligę) ar virškinimo sistemą. Juodligė gali užpulti bet kurį šiltakraujį gyvūną, įskaitant žmogų.

Šios ligos rezervuarai yra dėl ligos nužudytų gyvūnų skerdenos, taip pat išmatomis užteršta žemė arba užkrėstų gyvūnų kraujas.

Keptų ryžių sindromas

Tai hemetinis sindromas, pasireiškiantis daugiausia dėl blogai tvarkomų ryžių vartojimo, nors jis taip pat gali pasireikšti dėl pieno produktų ir kitų maisto produktų vartojimo. Sukėlėjas yra bakterija Bacillus cereus.

Šiam sindromui būdingas pykinimas ir vėmimas, kurie atsiranda praėjus 1–5 valandoms po užteršto maisto išgėrimo. Taip pat gali atsirasti pilvo spazmai, tačiau viduriavimas yra retas.

Tai savaime apsiribojanti liga, paprastai trunkanti ne ilgiau kaip 48 valandas, kai svarbu išlaikyti dehidrataciją, pailsėti ir vengti pieno vartojimo, kol išlieka sindromo simptomai.

Endoftalmitas

Endoftalmitas yra akių infekcija, atsirandanti dėl skirtingų patogeninių organizmų. Užkrečiamo organo uždegiminė reakcija gali sukelti traumą tai pačiai akiai.

Su šia liga susijusios įvairios bakterijų rūšys, viena iš aktualiausių yra Bacillus cereus, kurios infekcijos sukelia pažeidimus su rezervuotomis prognozėmis.

Ligos gydymas apima klindamicino arba vankomicino skyrimą pacientui, taip pat rekomenduojama deksametazono. Kartais liga gali pakenkti regėjimui. Tokiais atvejais rekomenduojama chirurgiškai pašalinti stiklakūnį.

Kitos ligos

Bacillus genties bakterijos yra susijusios su įvairiomis ligomis, kurios daugiausia veikia žmones, kurių imuninė sistema yra pažeista. Šios ligos apima endokarditą, bakteriemiją, odos ir raumenų bei kaulų infekcijas, taip pat keratitą.

Bacillus megaterium rūšis, viena didžiausių rūšių bakterijų, gali sukelti smegenų abscesą.

Bacillus megatierium. Paimta ir redaguota iš: Alexastely.

Programos

Probiotikai

Pasaulio sveikatos organizacijos duomenimis, probiotikai yra gyvi mikroorganizmai, darantys teigiamą poveikį žmonių ar gyvūnų sveikatai, kurie jų maiste suvartoja pakankamai.

Kai kurios Bacillus rūšys yra naudojamos kaip probiotikai, įskaitant B. coagulans. Tarp šios bakterijos valgymo pranašumų tyrėjai pasiūlė palengvinti dirgliosios žarnos sindromo simptomus. Tai taip pat palengvina reumatoidinio artrito ir vidurių pūtimo simptomus.

Kitas genties narys, kuris naudojamas kaip probiotikas, yra B. subtilis. Tarp šio organizmo, kaip probiotiko, pranašumų yra žarnyno uždegimų ir urogenitalinių infekcijų palengvinimas bei viduriavimo sustabdymas.

Savo ruožtu šios bakterijos sporos veikia nuo keratinocitito sukelto oksidacinio streso.

Biologinis kontrolierius

Bacillus genties bakterijos gamina įvairias medžiagas, turinčias antibiotinių savybių, kurios slopina fitopatogeninių organizmų augimą, pavyzdžiui, ne ribosominius ciklinius lipopeptidus ir δ-endotoksinus. Jis taip pat naudojamas farmakologinėje pramonėje antibiotikams prieš žmogaus patogenus gauti.

Maždaug 75% visame pasaulyje parduodamų biopesticidų yra pagaminta Bacillus thuringiensis pagrindu. Kitos rūšys, tokios kaip B. subtilis, B. pumilus ir B. amyloliquefaciens, taip pat naudojamos komerciniais tikslais, daugiausia fungicidų gamybai.

Kiti naudojimo būdai

Pramonė taip pat naudoja Bacillus genties bakterijas komerciniam fermentų ir ploviklių gamybai. Be to, jie yra vieni iš plačiausiai naudojamų mikroorganizmų mikrobiologijoje, molekulinėje biologijoje ar genų inžinerijos tyrimuose.

Gyvenimo ciklas

Tinkamomis mitybos, temperatūros, pH ir atmosferos sudėties sąlygomis, be kita ko, Bacillus ląstelės auga ir dalijasi dvejetainiu dalijimusi, tai yra aseksualaus dauginimosi forma, susidedanti iš DNR dubliavimosi, po kurio citoplazma dalijasi pertvara. daliklis, kertantis ląstelės centrą, sukuriantis dvi dukterines ląsteles.

Neigiamos sąlygos

Tačiau, kai aplinkos sąlygos yra nepalankios, vegetatyvinės ląstelės sukuria endosporas, kurios yra ląstelių struktūros, kuriose nėra ATP ir turinčios ypač latentinį metabolizmą, kuris suteikia atsparumą.

Endosporos susidaro eksponentinio augimo fazės pabaigoje. Yra žinoma, kad endosporų susidarymui turi įtakos daugelis kitų veiksnių, pavyzdžiui, augimo temperatūra, aplinkos pH, aeracija, tam tikrų mineralų buvimas ir anglies, azoto ir fosforo šaltiniai bei jų koncentracijos. Kita įtaka yra gyventojų tankis.

Žingsniai neveikiančios sporos-vegetatyvinės ląstelės

Neveikiančių sporų pavertimas vegetatyvinėmis ląstelėmis apima tris etapus: aktyvavimą, daigumą ir išraišką. Neveiklumą nutraukia palankūs temperatūros pokyčiai arba ląstelių senėjimas.

Tačiau daugeliui rūšių tokio aktyvavimo nereikia. Jei spora susiduria su tinkamomis aplinkos sąlygomis, neatsiranda ramybės, dingsta dygimas, prarandant refrakciją, greitai hidrolizuojama žievė ir suskaidomi maži tirpūs rūgštiniai baltymai, kurie suteikia jai atsparumą veiksniams. cheminė ir radiacija.

Sudygusių sporų protoplastas akivaizdžiai išsipučia dėl vandens pasisavinimo, atnaujinama biosintezė, o iš rotamo sporos sluoksnio iškyla nauja vegetatyvinė ląstelė, sukelianti naują vegetatyvinės reprodukcijos periodą.

Panašios rūšys

Bacillus cereus

Ši rūšis yra gramneigiama bakterija, dažniausiai paplitusi dirvožemyje, vandenyje ir maiste visose vidutinio klimato zonose. Tai fakultatyvi anaerobinė rūšis, kuri gali judėti peritrichous flagella.

Ši bakterija yra viena iš pagrindinių su maistu plintančių ligų kaltininkų, turinčių vėmimą sukeliančio sindromo ar toksinio-infekcinio sindromo. Bacillus cereus taip pat gali sukelti įvairias ne virškinimo trakto ligas, tokias kaip endokarditas, bakteriemija, endoftalmitas ar lėtinės odos infekcijos.

Kadangi jis turi labai atsparias endosporas, jo nepašalina nei virimas, nei šaldymas, tačiau pastarasis jo augimas sustabdo, todėl, jei maistas bus laikomas, patartina naudoti žemesnę nei 6 ° C temperatūrą. ilgą laiką.

Bacillus anthracis

Tai yra tos genties rūšis, kuriai būdingas nejudrumas dėl to, kad nėra žiedlapių, priešingai, nei nutinka su likusiais genties atstovais. Tai yra gramteigiamas ir fakultatyvus anaerobas.

Ši bakterija yra atsakinga už juodligę, o jos patogeniškumas priklauso nuo dviejų virulentiškumo faktorių: kapsulinio polipeptido, vadinamo Substance P, ir baltymo egzotoksino, vadinamo B faktoriumi.

Yra daugybė šios bakterijos padermių, kurių virulentiškumas tarp jų skiriasi. Labiausiai virulentiškos padermės buvo naudojamos kaip biologiniai ginklai.

Bacillus subtilis

Gram teigiamos ir katalazės teigiamos bakterijos, gyvenančios dirvožemyje. Jis yra lazdelės formos su užapvalintais kraštais ir yra 2-3 mikronų ilgio ir 1 mikrono pločio. Ši bakterija yra beveik vien tik aerobinė, tačiau gali išgyventi anoksinėje aplinkoje.

Manoma, kad jis yra saugus žmonėms, tačiau yra pavienių apsinuodijimo šios rūšies maistu apsinuodijimo atvejų. Šiais atvejais simptomai yra panašūs į apsinuodijimą Bacillus cereus.

Tai viena iš labiausiai ištirtų bakterijų rūšių ir tyrėjai mano, kad tai yra gramteigiama Escherichia coli versija. Jis taip pat laikomas pavyzdiniu organizmu laboratoriniams tyrimams, ypač atliekant genetinės manipuliacijos tyrimus.

„Bacillus subtilis“ gamina baktericiną, baktericidinį antibiotiką, kuris veiksmingai gydo gramteigiamas bakterijas, tokias kaip Staphylococcus aureus. Taip pat gaminami priešgrybelinį poveikį turintys bioaktyvieji junginiai ir ploviklių gamyboje naudojamos medžiagos.

Bacillus thuringiensis

Gram teigiamos bacilos, gyvenančios įvairių rūšių drugelių ir kandžių vikšrų dirvožemyje, augalų paviršiuose ir žarnyne. Jis būdingas tuo, kad sporizacijos proceso metu jie gamina baltymų kristalus, pasižyminčius insekticidinėmis savybėmis.

Šių kristalų, vadinamų δ endotoksinais, dėka Bacillus thuringensis sporos ir baltymų kristalai buvo naudojami kaip biopesticidai daugiau nei 100 metų.

Tyrėjai per genų inžineriją pristatė genetinę šio augalo informaciją įvairioms augalų rūšims, tokioms kaip bulvės, medvilnė ar kukurūzai, kad augalai gamintų insekticidines savybes turinčias medžiagas.

Nuorodos

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall ir BJ McCarthy (1978). Mikrobiologija. 2-asis leidimas. Holtas, Rinehartas ir Winstonas.
2. S. Hoggas (2005). Esminė mikrobiologija. John Wiley & Sons, LTD.
3. C. Lyra. Bacillus cereus: ypatybės, morfologija, buveinė, užkrėtimo simptomai, gydymas. Atgauta iš: lifeder.com.
4. B. Lópezas. Bacillus subtilis: ypatybės, morfologija, ligos. Atgauta iš: lifeder.com.
5. D. Fritzas (2004). Bakterijų ir susijusių genų taksonomija: Aerobines endosporą formuojančios bakterijos. Fitopatolija
6. PCB „Turnbull“ (1996). 15 skyrius. Bacillus. In: Baronas S, redaktorius. Medicininė mikrobiologija. 4-asis leidimas. Galvestonas (Teksasas): Teksaso universiteto medicinos skyrius Galvestone.
7. Bacillus. Vikipedijoje. Atkurta iš en.wikipedia.org