PSEUDOMONAS: YPATYBĖS, MORFOLOGIJA, GYVENIMO CIKLAS - BIOLOGIJA - 2025

Pseudomonas yra bakterijų gentis Pseudomonaceae šeimoje. Pirmąjį šių mikroorganizmų aprašą padarė vokiečių mikologas Walteris Migula 1894 m.

Šios bakterijos pasižymi aerobinėmis ir gramneigiamomis. Jie yra tiesios lazdelės formos arba turi tam tikrą kreivumą. Jie yra judrūs, nes yra monotricos flagella (viena flagellum) arba multitricus (kelios flagella). Žiedlapis yra poliarinėje padėtyje.

Pseudomonas aeruginosa bakterijos vaizdas. Autorius: Janice Haney Carr Turinio teikėjai: CDC / Janice Haney Carr, per „Wikimedia Commons“.

Dauguma genties rūšių yra teigiamos oksidazės ir katalazės. Kitas bruožas, kuriuo norima atpažinti grupę, yra 58–72% GC kiekis DNR.

Pseudomonas neplėtoja atsparumo struktūrų, tokių kaip sporos. Jie nepateikia kapsulės, supančios sieną, ar jos plėtinių, ir citoplazmos (prosteca), kurios atsiranda kitose bakterijų grupėse.

Į Pseudomono tyrimą kreipėsi daugiausia argentiniečių mikrobiologas Norberto Palleroni. Šis tyrėjas pasiūlė geną suskirstyti į penkias grupes, remiantis rRNR homologija.

Šiuo metu pripažįstama apie 180 rūšių, suskirstytų į trylika skirtingų grupių. Kai kurios iš šių grupių yra atpažįstamos gaminant fluorescencinį pigmentą, vadinamą pyoverdin.

Bendrosios savybės

Paskirstymas

Dėl puikių sugebėjimų augti įvairiose aplinkose, gentis yra visur paplitęs ekologiniu ir geografiniu požiūriu. Jie buvo rasti sausumos ir vandens aplinkoje. Jie yra chemotrofiniai ir lengvai užauga maistinių agarų auginimo terpėse.

Temperatūra

Jo idealus temperatūros diapazonas yra 25–30 ° C. Tačiau rasta rūšių, augančių žemesnėje nei nulio, o kitų - aukštesnėje nei 50 ° C temperatūroje.

Ligos

Tarp rūšių, kurios sudaro gentį, yra ir tokių, kurios sukelia ligas gyvūnams ir žmonėms. Panašiai daugelis rūšių yra augalų patogenai, sukeliantys vadinamąjį minkštąjį puvimą.

Programos

Kitos rūšys gali būti labai naudingos, nes buvo įrodyta, kad jos skatina augalų augimą ir gali būti naudojamos kaip trąšos. Jie taip pat gali skaidyti ksenobiotinius junginius (kurie nėra gyvųjų organizmų sudėtis).

Tarp kai kurių ksenobiotikų, kurie gali skaidytis, išsiskiria aromatiniai angliavandeniliai, chloratai ir nitratai. Dėl šių savybių kai kurios rūšys yra labai naudingos atliekant biologinio valymo programas.

Dažymas ir kvėpavimas

Pseudomonas rūšys yra gramneigiamos. Jie daugiausia yra aerobiniai, todėl deguonis yra paskutinis kvėpavimo elektronų receptorius.

Kai kurios rūšys gali naudoti nitratus kaip alternatyvius elektronų akceptorius anaerobinėmis sąlygomis. Tokiu atveju bakterijos nitratus redukuoja į molekulinį azotą.

ID

Visos Pseudomonas rūšys yra teigiamos katalazės atžvilgiu. Tai yra fermentas, kuris skaido vandenilio peroksidą į deguonį ir vandenį. Dauguma aerobinių bakterijų gamina šį fermentą.

Grupėje yra teigiamų ir neigiamų oksidazės rūšių. Šio fermento buvimas laikomas naudingu nustatant gramneigiamas bakterijas.

Dauguma rūšių kaupia gliukozės polisacharidą kaip atsarginę medžiagą. Tačiau kai kurios grupės gali turėti polihidroksibutiratą (PHB), kuris yra anglies įsisavinimo polimeras.

Pigmentai

Įvairios Pseudomonas rūšys gamina pigmentus, kurie laikomi svarbiais taksonominiu požiūriu.

Tarp jų yra įvairių rūšių fenazinų. Labiausiai paplitęs šio tipo yra mėlynasis pigmento pioacinas. Manoma, kad šis pigmentas padidina P. aeruginosa gebėjimą kolonizuoti cistine fibroze sergančių pacientų plaučius.

Kiti fenazinai gali suteikti žalios arba oranžinės spalvos pigmentaciją, kuri yra labai naudinga identifikuojant kai kurias genties rūšis.

Kitas būdingas kai kurių Pseudomonas grupių pigmentas yra pyoverdinas. Jie suteikia gelsvai žalią spalvą ir būdingi vadinamiesiems fluorescenciniams Pseudomonas.

Pyoverdinas turi didelę fiziologinę reikšmę, nes veikia kaip sideroforas. Tai reiškia, kad jis gali paslėpti neprieinamą geležį ir ištirpinti ją į tokias chemines formas, kurias gali naudoti bakterijos.

Filogenija ir taksonomija

Pseudomonas pirmą kartą aprašytas 1894 m. Walteris Migula. Vardo etimologija reiškia klaidingą vienybę. Šiuo metu šioje grupėje yra pripažinta 180 rūšių.

Gentis yra Pseudomoneacae šeimoje, priklausančioje Pseudomonales kategorijai. Rūšies rūšis yra P. aeruginosa, kuri yra viena iš geriausiai žinomų šioje grupėje.

Genetai apibūdinti iš esmės būdingos savybės buvo labai bendros ir jomis galėjo dalintis kitos bakterijų grupės.

Vėliau lytis apibrėžti buvo pradėti naudoti tikslesni ženklai. Tai apima: GC kiekį DNR, pigmentaciją ir atsarginę medžiagą, be kita ko.

XX amžiaus 70-aisiais grupės specialistas Norberto Palleroni kartu su kitais tyrėjais atliko ribosomų RNR tyrimą. Jie nustatė, kad pseudomonus galima suskirstyti į penkias skirtingas grupes, remiantis rRNR homologija.

Taikant tikslesnius molekulinius metodus nustatyta, kad Palleroni įsteigtos II – V grupės atitiko kitas proteobakterijų grupes. Šiuo metu laikoma, kad tik I grupė atitinka „Psedomonas senso stricto“.

Dauguma šios grupės rūšių gamina pyoverdiną. Šio pigmento biosintezės ir sekrecijos būdas gali padėti atskirti rūšis viena nuo kitos.

Grupės

Remiantis daugialąsčio sekos analize, buvo pasiūlyta Pseudomonas suskirstyti į penkias grupes:

P. fluorescens grupė : tai labai įvairi ir rūšys yra saprofitinės, esančios dirvožemyje, vandenyje ir augalų paviršiuose. Daugybė rūšių skatina augalų augimą.

P. syringae grupė : ją daugiausia sudaro fitopatogeninės rūšys. Pripažinta daugiau nei penkiasdešimt patovarų (skirtingo patogeniškumo bakterijų kamienai).

P. putida grupė : šios grupės rūšys randamos dirvožemyje, įvairių augalų rizosferoje ir vandenyje. Jie geba suskaidyti medžiagas.

P stutzerių grupė : šios bakterijos turi didelę reikšmę maistinių medžiagų cikle ir turi didelę genetinę įvairovę.

P grupės aeruginosa : šioje grupėje yra rūšių, užimančių įvairias buveines, įskaitant žmonių patogenus.

Tačiau naujausiame molekuliniame tyrime siūloma gentis suskirstyti į trylika grupių, susidedančių iš dviejų iki daugiau nei šešiasdešimt rūšių.

Didžiausia grupė yra P. fluorescens, apimantis rūšis, kurios plačiai naudojamos biologinio valymo programose. Kita šios grupės pomėgis yra P. mandelii, auganti Antarktidoje ir įrodyta, kad ji yra labai atspari antibiotikams.

Morfologija

Bakilos yra tiesios ar šiek tiek išlenktos, 0,5–1 μm pločio x 1,5–5 μm ilgio. Jie nesugeba formuoti ir kaupti polihidroksibutirato granulių žemo azoto kultūros terpėse. Tai juos skiria nuo kitų aerobinių bakterijų.

Ląstelės apvalkalas yra sudarytas iš citoplazminės membranos, ląstelės sienos ir pastarąją dengiančios išorinės membranos.

Ląstelės siena būdinga gramneigiamoms bakterijoms, ji yra plona ir sudaryta iš peptidoglikano. Citoplazminė membrana atskiria citoplazmą nuo kitų ląstelės apvalkalo komponentų. Jį suformuoja lipidinis dvisluoksnis sluoksnis.

Išorinę membraną sudaro lipidas, vadinamas lipopolisaharidu, kuris turi angliavandenilių grandines. Ši membrana yra kliūtis molekulėms, tokioms kaip antibiotikai, praeiti, kurios gali pažeisti ląstelę. Kita vertus, tai leidžia praeiti maistines medžiagas, reikalingas bakterijoms funkcionuoti.

Išorinės membranos gebėjimas leisti kai kurioms medžiagoms praeiti, o kitoms ne - atsiranda dėl porinų. Jie yra membranos struktūriniai baltymai.

Flagella

Genties žiogeliai paprastai yra poliarinėje padėtyje, nors kai kuriais atvejais jie gali būti ir poliniai. Kai kuriose P. stutzeri ir kitų rūšių rūšyse stebimos šoninės žvynelinės.

Žiogelių skaičius turi taksonominę reikšmę. Gali būti vienas žiedinis žiedas (monoterinis) arba keli (daugiažiedis). Tose pačiose rūšyse žiedlapių skaičius gali skirtis.

Kai kuriose rūšyse pastebėta fimbrijų (baltymų priedėlių, kurie yra plonesni ir trumpesni nei žiedkočiai) buvimas, o tai reiškia citoplazminės membranos evakaciją.

P. aeruginosa fimbrijos yra maždaug 6 nm pločio, įtraukiamos ir veikia kaip įvairių bakteriofagų (virusų, užkrečiančių bakterijas) receptoriai. Fimbrijos gali prisidėti prie bakterijos adhezijos prie jo šeimininko epitelio ląstelių.

Gyvenimo ciklas

Pseudomonas rūšys, kaip ir visos bakterijos, dauginasi dvejetainiu dalijimusi, tai yra lytinio lytinio dauginimosi būdas.

Pirmajame dvejetainio dalijimosi etape bakterija patenka į DNR dubliavimo procesą. Jie turi vieną apskritą chromosomą, kurią pradeda replikuoti fermentų aktyvumas.

Atkartotos chromosomos eina link ląstelės galų, vėliau susidaro pertvara ir susidaro nauja ląstelės siena, formuojanti dvi dukterines ląsteles.

Pastebėta įvairių Pseudomonas rūšių genetinės rekombinacijos mechanizmų. Tai garantuoja genetinio kintamumo atsiradimą aseksualių dauginimosi organizmuose.

Tarp šių mechanizmų yra transformacija (egzogeniniai DNR fragmentai gali patekti į bakterijas). Kiti yra transdukcija (DNR mainai tarp bakterijų viruso pagalba) ir jungimasis (DNR perkėlimas iš donoro bakterijos gavėjui).

Plazmidės

Plazmidės yra mažos apskritos DNR molekulės, atsirandančios bakterijose. Jos atskirtos nuo chromosomos ir pakartojamos bei perduodamos nepriklausomai.

Pseudomonose plazmidės atlieka įvairias vaisingumo ir atsparumo įvairiems veiksniams veiksnius. Be to, kai kurie suteikia galimybę skaidyti neįprastus anglies šaltinius.

Plazmidės gali užtikrinti atsparumą įvairiems antibiotikams, tokiems kaip gentamicinas, streptomicinas ir tetraciklinas. Kita vertus, kai kurie yra atsparūs įvairiems cheminiams ir fizikiniams veiksniams, tokiems kaip ultravioletinė radiacija.

Jie taip pat gali padėti išvengti skirtingų bakteriofagų veikimo. Be to, jie suteikia atsparumą bakteriocinams (toksinams, kuriuos gamina bakterijos, kad būtų užkirstas kelias panašių augimui).

Buveinė

Pseudomonas rūšys gali vystytis skirtingoje aplinkoje. Jų buvo rasta tiek sausumos, tiek vandens ekosistemose.

Ideali temperatūra genties vystymuisi yra 28 ° C, tačiau tokios rūšys kaip P. psychrophila gali augti intervale nuo –1 ° C iki 45 ° CP. Termoeleranai sugeba vystytis 55 ° C temperatūroje.

Nei vienos genties rūšis netoleruoja žemesnio nei 4,5 pH. Jie gali augti terpėse, kuriose azoto šaltinis yra nitrato amonio jonai. Jiems reikia tik paprasto organinio junginio kaip anglies ir energijos šaltinio.

Antarktidoje rasta mažiausiai devynių Pseudomonas rūšių. Nors P. syringae rūšys buvo susijusios su vandens ciklu, būdamos lietaus vandenyje, sniege ir debesyse.

Ligos

Pseudomonas rūšys gali sukelti įvairias ligas tiek augalams, tiek gyvūnams, tiek žmonėms.

Gyvūnų ir žmonių ligos

Paprastai laikoma, kad genties rūšys turi mažai virulentiškumo, nes jos paprastai būna saprofitinės. Tai yra oportunistiniai požymiai ir paprastai sukelia ligą pacientams, kurių atsparumas infekcijai yra mažas. Paprastai jų būna šlapimo takuose, kvėpavimo takuose, žaizdose ir kraujyje.

Rūšis, kuri labiausiai veikia žmones, yra P. aeruginosa. Tai yra oportunistinė rūšis, kuri puola imuninės sistemos slopintus pacientus, kurie patyrė sunkius nudegimus ar kuriems taikoma chemoterapija.

P. aeruginosa pirmiausia puola kvėpavimo takus. Pacientams, sergantiems bronchektaze (bronchų išsiplėtimu), susidaro didelis skreplių kiekis ir jis gali būti mirtinas.

Nustatyta, kad P. entomophila yra Drosophila melanogaster (vaisinė muselė) patogenas. Jis plinta nurijus ir puola vabzdžių žarnyno epitelines ląsteles, kurios gali sukelti mirtį.

P. plecoglossicida rastas kaip paprastosios žuvies (Plecoglossus altivelis) patogenas. Bakterijos sukelia hemoraginį ascitą (skysčio kaupimąsi pilvaplėvės ertmėje) žuvyse.

Augalų ligos

Fitopatogeninės Pseudomonas rūšys yra didžiulės ligų įvairovės priežastis. Tai gali sukelti nekrozinius pažeidimus ar dėmelius ant stiebų, lapų ir vaisių. Jie taip pat gali sukelti tulžį, puvimo ir kraujagyslių infekcijas.

P. syringae grupė puola daugiausia lapijos lygiu. Pavyzdžiui, svogūnuose jie gali sudaryti dėmelius ant svogūnėlių lapų ir puvinio.

Alyvuogių medyje (Olea Europea) P. savastanoi rūšis yra alyvmedžio tuberkuliozės sukėlėjas, kuriam būdingi navikai. Šie navikai daugiausia susidaro ant stiebų, ūglių, o kartais ir ant lapų, vaisių ir šaknų. Jie sukelia defoliaciją, augalo dydžio sumažėjimą ir vėliau jo mirtį.

Nuorodos

1. „Casado MC“, „Urbano N“, „R Díaz“ ir „A Díaz“ (2015) Alyvuogių medžio tuberkuliozė: įvairių fungicidų poveikio šešioms Pseudomonas savastonoi padermėms tyrimas in vitro. „Expoliva“ simpoziumo medžiaga, Jaén, Ispanija, gegužės 6–8 d.
2. Hesse C, F Schulz, C Bull, BT Shaffer, Q Yan, N Shapiro, A Hassan, N Varghese, L, Elbourne I Paulsen, N Kyrpides, T Woyke and J Loper (2018). Genomo pagrindu sukurta Pseudomonas spp. Aplinkos mikrobiologija 20: 2142-2159.
3. Higuera-Llantén S, F Vásquez-Ponce, M Núñez-Gallego, M Palov, S Marshall ir J Olivares-Pacheco (2018) Fenotipinis ir genotipinis naujojo multiantibiotikams atsparaus, alginatams hiperprodukcinio Pseudomonas mandelii padermės, išskirtos Antarktidoje, apibūdinimas. „Polar Biol. 41: 469-480.
4. Luján D (2014) Pseudomonas aeruginosa: pavojingas priešininkas. „Acta Bioquím Clín“. Lotynų Amerika. 48 465–74.
5. Nishimori E, K Kita-Tsukamoto ir H Wakabayashi (2000) Pseudomonas plecoglossicida sp. nov., bakterijos hemoraginio ascito sukėlėjas, gražusis, Plecoglossus altivelis. Tarptautinis sisteminės ir evoliucinės mikrobiologijos žurnalas. 50: 83–89.
6. Palleroni NJ ir M Doudoroff (1972). Kai kurios Pseudomonas genties savybės ir taksonominiai padalijimai. Annu. Fitopatolis. 10: 73–100.
7. Palleroni, N (2015) Pseudomonas. In: Whitman WB (redaktorius) Bergey's Archaea ir bakterijų sistematikos vadovas. John Wiley & Sons, Inc., bendradarbiaujant su Bergey's Manual Trust.