BACILLUS: OMINAISUUDET, LISÄÄNTYMINEN, RAVITSEMUS, SAIRAUDET - BIOLOGIA - 2026

Bacillus on Firmicutes-divisioonassa olevien bakteerien suvu, jolle on ominaista itiöiden muodostuminen aerobisissa olosuhteissa. Ne ovat sauvan muotoisia ja ovat yleensä gram-positiivisia (vaikka jotkut ovat gram-muuttuvia), pesäkkeillä, joissa esiintyy organismeja, jotka värjäävät vaaleanpunaisina, ja toisissa, jotka värjäävät purppuraisena.

Näissä tapauksissa tutkijat ovat havainneet, että gram-negatiivisina reagoivien organismien lukumäärä kasvaa pesäkkeen iän myötä johtuen petidoglykaanikerroksen paksuuden pienenemisestä.

Bacillus flexus. Kuvannut ja toimittanut: Dr. Sahay.

Tämän suvun bakteerit voivat olla tiukasti aerobisia tai fakultatiivisia anaerobisia. Suurin osa on liikkuvia, koska läsnä on flagellaa, mutta on myös muita kuin liikkuvia edustajia. Niitä löytyy käytännöllisesti katsoen mistä tahansa maapallon ympäristöstä, mukaan lukien ääriympäristöt, korkeasta korkeudesta merenpohjaan.

Sukupuuta käytti vuonna 1835 Christian Gottfried Ehrenberg sauvan muotoisten bakteerien määrittelemiseksi, mutta Ferdinand Cohn määritteli sen myöhemmin, ja sitä käytettiin itiöitä muodostavien bakteerien ryhmittelemiseen aerobisissa, gram-positiivisissa ja mahdollisissa aerobisissa tai anaerobisissa olosuhteissa.

Jotkut lajit ovat lääketieteellisesti kiinnostavia, koska ne voivat aiheuttaa sairauksia, kuten pernaruttoa (Bacillus anthracis) tai ruuan kautta leviäviä sairauksia (Bacillus cereus). Muita käytetään antibioottien, entsyymien saamiseksi probiootteina tai käymisprosesseissa ja maataloudessa.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Suvun tärkein määrittelevä ominaisuus on kyky tuottaa endospooreja aerobisissa olosuhteissa. Näille itiöille on ominaista kyky vastustaa korkeita lämpötiloja, kuivumista, desinfiointiaineiden vaikutusta ja jopa säteilyä.

Soluseinä koostuu useista kerroksista peptidoglykaaneja, jotka ovat toisiinsa kietoutuneita, muodostaen vahvan telineen, joka ylläpitää solun muotoa ja sisältää teiko- ja lipoteehoehappoja.

Ne ovat sauvan muotoisia, suoria tai hieman kaarevia ja ne löytyvät yksittäin, pareittain ja toisinaan ketjuina. Suurin osa heistä on liikkuvia, kun läsnä on peritrichous flagella, ts. Ne työntyvät kaikkiin suuntiin. Bacillus anthracis -bakteerista puuttuu kuitenkin siipikarja.

Suurin osa tämän suvun bakteereista on gram-positiivisia, mutta jotkut ovat gram-muuttuvia, ts. Ne voivat värjätä vaaleanpunaiseksi tai violetiksi. Tämä johtuu siitä, että peptidoglykaanikerros voi tulla vähemmän paksu ja monimutkainen bakteerien vanhetessa, koska se ei pysty pitämään kideviolettia, kun sitä käsitellään alkoholilla.

Ne ovat kaikkialla läsnä olevia ja erittäin kestäviä organismeja, ja lajeja, jotka kykenevät kestämään erittäin korkeita lämpötiloja (termofiilisiä) tai erittäin matalia (psykofiilisiä), on myös lajeja, jotka sietävät hyvin happamia tai erittäin emäksisiä ympäristöjä muille lajeille.

Jotkut lajit ovat tiukasti aerobisia, eivät pysty selviytymään hapettomissa olosuhteissa, kun taas toiset lajit ovat fakultatiivisia anaerobisia.

Morfologia

Bacillusbakteerit voivat olla sauvan muotoisia, suoria tai hieman kaarevia, yleensä pyöreän päähän, vaikka joitakin soluja on kuvattu neliöisinä (esim. Bacillus cereus).

Solujen halkaisija vaihtelee välillä 0,4 - 1,8 mikronia ja pituus 0,9 - 10,0 mikronia. Kunkin lajin ja kunkin kannan solujen mitoilla on yleensä vähän vaihtelua.

Soluja esiintyy yksittäin ja pareittain, jotkut ketjuissa ja toisinaan pitkissä filamenteissa. Laukusta, kannasta ja viljelyolosuhteista riippuen tytärsolut voivat erota.

Siten viljelmä näyttää koostuvan yksittäisistä soluista ja jakavista solupareista faasikontrastimikroskopialla tarkasteltuna. Muissa tapauksissa tytärsolut voivat pysyä kiinnittyneinä toisiinsa, jolloin näytetään soluketjut.

Itiöiden morfologia on taksonominen ominaisuus, vaikkakin tietyissä kannoissa voi esiintyä joitain variaatioita. Yleisimmät itiöt ovat muodoltaan ellipsoidaalisia tai soikeita, mutta muodot vaihtelevat lieriömäisistä ellipsoidaalisiin, pallomaisiin tai epäsäännöllisiin muotoihin, jotka muistuttavat munuaista tai banaania.

Taksonomia ja luokittelu

Taksonomisesti Bacillus-suvut sijaitsevat Phylum Firmicutes-, Class Bacilli-, Order Bacillales-, Family Bacillacea -lajissa. Christian Gottfried Ehrenberg käytti tätä sukua vuonna 1835 sauvanmuotoisten bakteerien ryhmittelemiseen.

Sitten Ferdinand Cohn, vuonna 1872, määritteli ryhmän uudelleen itiöitä muodostaviksi, kuumuutta kestäviksi, gram-positiivisiksi ja fakultatiivisiksi aerobisiksi tai anaerobisiksi bakteereiksi. Suvun tyyppilaji on Bacillus subtilis.

Tutkijat määrittelivät vuonna 1991, että Bacillus-suku, sellaisena kuin sitä oli hoidettu tähän mennessä, oli monirakkoinen. Siksi he suorittivat Bacillus sensu lato -ryhmän uudelleenjärjestelyn, josta uutettiin viisi uutta sukua.

Suku on jaettu kahteen ryhmään, toisaalta B. subtilis -ryhmään ja siihen liittyviin lajeihin, kun taas toisaalta on B. cereus -ryhmä. Ensimmäinen ryhmittelee organismit, joiden halkaisija on pienempi kuin 1 μm, turvonneet sporangiumit ja ellipsoidiset itiöt.

Toinen ryhmä puolestaan ​​sisältää lajeja, joiden halkaisija on yli 1 μm, ja joissa ei ole turvonnut sporangiumia ja elpsoidaalisia itiöitä.

Mistä ne löytyvät?

Bacillus-bakteerit on eristetty enimmäkseen maaperästä, vedestä, ruoasta ja kliinisistä näytteistä. Mutta niitä on löydetty myös epätavallisimmista ympäristöistä, kuten meressä olevista sedimenteistä tuhansia metrejä merenpinnan alapuolella ja stratosfäärin ilmanäytteistä, happamissa geotermisissä uima-altaissa, erittäin emäksisessä pohjavedessä ja hypersaliiniteräsjärvissä.

Muita on löydetty ihmisen tekemistä nicheistä Meksikon haudoista ja rappeutuneista roomalaisista seinämaalauksista ultrapuhtaisiin huoneisiin avaruusalusten kokoontumistiloissa.

Kasvit ovat myös rikas uusien Bacillus-lajien lähde, joista osa on endofyyttisiä ja toiset liittyvät risosfääriin.

Jäljentäminen

Bacillus-suvun bakteereilla on kaksi aseksuaalisen lisääntymisen muotoa: binaarifissio ja itiö.

Binaarifissio

Binaarifissio on eräs tyyppinen lisääntyminen, joka tapahtuu, kun bakteeri on kehitykseen suotuisassa ympäristössä ja sallii eksponentiaalisen kasvun. Binaarifissiossa tapahtuu mitoottista jakautumista, joka johtaa kahta identtistä tytärsolua.

Bacillus subtilis -viljelmä. Otettu ja muokattu: epäilystäkään.

Itiön lisääntyminen

Tämä toinen tyyppi tunnetaan myös itiöiden muodostumisesta. Se ilmenee, kun siirtokunnassa on jonkinlainen stressi. Sporulaation aikana tapahtuu epäsymmetrinen solunjako, mikä johtaa suuremman solun (kantasolu) ja pienemmän solun (prespore) muodostumiseen.

Kantasolu kattaa esisuoran ja peittää useita suojakerroksia, mikä aiheuttaa vesihäviötä ja sallii sen kypsyyden. Sen jälkeen tapahtuu kantasolun hajoaminen ja endospoorin vapautuminen, joka voi pysyä lepotilassa, kunnes suotuisat olosuhteet palautetaan.

Tämä endospoori, kuten jo aiemmin mainittiin, kestää äärimmäisiä lämpötiloja, kuivumista, pesuaineiden vaikutusta ja säteilyä, ja se on tärkein syy näiden bakteerien vastustuskyvylle ja niiden kyvylle kolonisoida mikä tahansa ympäristö.

Ravitsemus

Suurin osa Bacillus-suvun bakteereista elää maaperässä ja niiden ravinto on saprofyyttistä, ts. Ne ravitsevat hajoavia orgaanisia aineita.

Muut lajit muodostavat eläinten bakteerikasvillisuuden. Näissä tapauksissa he luovat symbioottisen suhteen, jossa he hyödyntävät isäntänsä nauttiota ruokaa ja tuottavat entsyymejä, jotka auttavat näiden elintarvikkeiden sulamista.

Lopuksi, jotkut lajit voivat toimia opportunistisina loisina, ruokkien suoraan isännälleen.

sairaudet

Suurin osa Bacillus-lajeista ei ole patogeenisiä, ja niihin on harvoin liitetty ihmisten tai muiden eläinten sairauksia. Pernarutto on tunnetuin tyyppi, jota tämäntyyppiset bakteerit aiheuttavat, vaikka myös Bacillus cereus -bakteerin aiheuttamat ruokamyrkytys ja opportunistiset infektiot ovat yleisiä.

Pernarutto tai pernarutto

Tämä tauti on erittäin tarttuva ja johtuu Bacillus anthracis -bakteerista. Se voi vaikuttaa kehon eri osiin, ja sen patogeenisuus riippuu sairastuneesta kudoksesta, tartunnan muodosta ja hoidon aloittamiseen kuluvasta ajasta.

Bacillus anthracis -viljelmä, kanta, joka kerättiin Kaimedossa, Tokiossa, Japanissa, bioterrorismin tapahtumapaikka vuonna 1993. Otettu ja toimitettu: Centers for Disease Control, Yhdysvallat.

Taudin aggressiivisin muoto on keuhkojen pernarutto, jolla on korkea kuolleisuus. Se voi myös hyökätä ihoon (ihon pernaruttoon) tai ruuansulatusjärjestelmään. Pernarutto voi hyökätä mihin tahansa lämminveristä eläintä, mukaan lukien ihminen.

Taudin tappamien eläinten ruhot sekä ulosteiden saastuttama maa tai tartunnan saaneiden eläinten veri ovat taudin säiliöitä.

Paistetun riisin oireyhtymä

Kyseessä on hemeettinen oireyhtymä, joka johtuu pääasiassa huonosti käsitellyn riisin kulutuksesta, vaikka se voi ilmetä myös maitotuotteiden ja muiden ruokien kulutuksen vuoksi. Taudinaiheuttaja on bakteeri Bacillus cereus.

Tälle oireyhtymälle on ominaista pahoinvointi ja oksentelu, jotka ilmenevät 1 - 5 tuntia saastuneen ruoan nauttimisen jälkeen. Vatsakipuja voi myös esiintyä, mutta ripulia on harvinaista.

Se on itsenäinen sairaus, joka kestää yleensä enintään 48 tuntia, ja on tärkeää välttää kuivumista, lepoa ja välttää maidonkulutusta oireyhtymän oireiden jatkuessa.

endoftalmiittia

Endoftalmiitti on silmäinfektio, joka johtuu erilaisista patogeenisistä organismeista. Tartunnan saaneen elimen tulehduksellinen vaste voi aiheuttaa trauman samalle silmälle.

Eri bakteerilajit liittyvät tähän tautiin, ja yksi merkittävimmistä on Bacillus cereus, jonka infektiot aiheuttavat vaurioita varatulla ennusteella.

Taudin hoito koostuu klindamysiinin tai vankomysiinin antamisesta potilaalle, myös deksametasonia suositellaan. Joskus sairaus voi vaarantaa näkökyvyn. Näissä tapauksissa lasimaisen huumorin kirurginen poisto on suositeltavaa.

Muut sairaudet

Bacillus-bakteerit liittyvät erilaisiin sairauksiin, jotka vaikuttavat pääasiassa ihmisiin, joiden immuunijärjestelmä on heikentynyt. Näihin sairauksiin kuuluvat endokardiitti, baktereemia, ihon ja tuki- ja liikuntaelimistön infektiot sekä keratiitti.

Bacillus megaterium -lajit, yksi suurimmista bakteereista, voivat aiheuttaa aivojen paiseita.

Bacillus megatierium. Kuvannut ja muokannut: Alexastely.

Sovellukset

probiootit

Maailman terveysjärjestön mukaan probiootit ovat eläviä mikro-organismeja, jotka aiheuttavat myönteisiä vaikutuksia ihmisten tai eläinten terveyteen ja kuluttavat niitä riittävästi ravinnossaan.

Joitakin Bacillus-lajeja käytetään probiootteina, mukaan lukien B. coagulans. Tämän bakteerin syömisen etujen joukossa tutkijat ovat ehdottaneet, että se lievittää ärtyvän suolen oireyhtymän oireita. Se myös lievittää nivelreuman ja ilmavaivan oireita.

Toinen suvun jäsen, jota voidaan käyttää probioottina, on B. subtilis. Tämän organismin probioottina etua ovat suolen tulehduksien ja urogenitaalisten infektioiden lievittäminen ja ripulin lopettaminen.

Tämän bakteerin itiöt puolestaan ​​toimivat keratinosyytin aiheuttamaa oksidatiivista stressiä vastaan.

Biologinen ohjain

Bacillus-suvun bakteerit tuottavat erilaisia ​​aineita, joilla on antibioottisia ominaisuuksia, jotka estävät fytopatogeenisten organismien kasvua, kuten ei-ribosomaaliset sykliset lipopeptidit ja δ-endotoksiinit. Sitä käytetään myös farmakologisessa teollisuudessa antibioottien saamiseksi ihmisen patogeenejä vastaan.

Noin 75% maailmanlaajuisesti kaupallisista biopestiideistä tuotetaan Bacillus thuringiensis -bakteerin perusteella. Muita lajeja, kuten B. subtilis, B. pumilus ja B. amyloliquefaciens, käytetään myös kaupallisesti, pääasiassa sienitautien valmistukseen.

Muut käyttötavat

Teollisuus käyttää myös Bacillus-suvun bakteereja myös entsyymien kaupalliseen tuotantoon ja pesuaineiden tuotantoon. Lisäksi ne ovat muun muassa mikrobiologian, molekyylibiologian tai geenitekniikan tutkimuksissa yleisimmin käytettyjä mikro-organismeja.

Elinkaari

Riittävissä ravintoolosuhteissa, lämpötilassa, pH: ssa ja ilmakehän koostumuksessa muun muassa Bacillus-solut kasvavat ja jakautuvat binaarisella fissioilla. Tämä on aseksuaalisen lisääntymisen muoto, joka koostuu DNA: n kopioinnista, jota seuraa sytoplasman jakaminen väliseinällä jakaja, joka ylittää solun keskuksen, jolloin syntyy kaksi tytärsolua.

Haitalliset olosuhteet

Kuitenkin, kun ympäristöolosuhteet ovat epäsuotuisat, vegetatiiviset solut tuottavat endospooreja, jotka ovat solurakenteita, jotka eivät sisällä ATP: tä ja joilla on erittäin piilevä metabolointi, mikä antaa vastustusta.

Endospoorit muodostuvat eksponentiaalisen kasvuvaiheen lopussa. Endospoorien muodostumiseen tiedetään vaikuttavan monien muiden tekijöiden, kuten kasvulämpötila, ympäristön pH, ilmastus, tiettyjen mineraalien ja hiili-, typpi- ja fosforilähteiden läsnäolo sekä niiden pitoisuudet. Toinen vaikutus on väestötiheys.

Askeltaa uinuvat itiöt-vegetatiiviset solut

Uinuvien itiöiden muuntaminen vegetatiivisiksi soluiksi sisältää kolme vaihetta: aktivointi, itäminen ja kasvu. Passiivisuutta rikkovat suotuisat lämpötilan muutokset tai solujen ikääntyminen.

Monet lajit eivät kuitenkaan vaadi tällaista aktivointia. Jos lepotilasta poistuminen tapahtuu, jos itiö kohtaa asianmukaiset ympäristöolosuhteet, itäminen käynnistyy taitekestävyyden menettämisen kautta, aivokuoren nopea hydrolysoituminen ja pienten liukoisten happoproteiinien hajoaminen, jotka antavat sille vastustuskyvyn aineille. kemikaalit ja säteily.

Itäneiden itiöiden protoplasti turpoaa näkyvästi vedenoton takia, biosynteesi jatkuu ja rotam-itiökerroksesta syntyy uusi vegetatiivinen solu, mikä synnyttää uuden kasvullisen lisääntymiskauden.

Esitellyt lajit

Bacillus cereus

Tämä laji on gram-positiivinen bakteeri, jota esiintyy yleisesti maaperässä, vedessä ja elintarvikkeissa kaikilla lauhkeilla alueilla maailmassa. Se on fakultatiivinen anaerobinen laji, joka voi liikkua peritrichous flagellan vaikutuksesta.

Tämä bakteeri on yksi päärikoksista ruokaperäisissä sairauksissa, ja sillä on mahdollisuus emeettiseen oireyhtymään tai myrkyllis-infektiiviseen oireyhtymään. Bacillus cereus voi myös aiheuttaa erilaisia ​​ei-maha-suolikanavan sairauksia, kuten endokardiitti, baktereemia, endoftalmiitti tai krooniset ihoinfektiot.

Koska sillä on erittäin kestäviä endospooreja, sen eliminointia ei saavuteta kypsennyksellä eikä sitä eliminoida jäädyttämisellä, mutta jälkimmäinen lopettaa sen kasvun, joten on suositeltavaa käyttää lämpötilaa alle 6 ° C, jos ruokaa halutaan varastoida. pitkään.

Bacillus anthracis

Se on suvun laji, jolle on tunnusomaista se, että se on liikkumaton flagellan puuttuessa, toisin kuin mitä muille suvun edustajille tapahtuu. Se on gram-positiivinen ja fakultatiivinen anaerobinen.

Tämä bakteeri on vastuussa pernarutosta ja sen patogeenisuus riippuu kahdesta virulenssitekijästä, kapselipolypeptidistä nimeltä Substance P ja proteiinieksototoksiinista nimeltä Factor B.

Tätä bakteeria on lukuisia kantoja, joiden virulenssi vaihtelee välillä. Kaikkein virulentimpia kantoja on käytetty biologisina aseina.

Bacillus subtilis

Gram-positiiviset ja katalaasipositiiviset bakteerit, jotka asuvat maaperässä. Se on sauvan muotoinen ja pyöristetyt reunat ja on 2-3 mikronia pitkä ja 1 mikronin leveä. Tämä bakteeri on melkein yksinomaan aerobista, mutta voi selviytyä hapettomissa ympäristöissä.

Sitä pidetään turvallisena ihmisille, mutta on olemassa yksittäisiä tapauksia, joissa tämän lajin saastuttama ruoka on päihtynyt. Näissä tapauksissa oireet ovat samanlaisia ​​kuin Bacillus cereus -myrkytys.

Se on yksi tutkituimmista bakteerilajeista, ja tutkijat katsovat sen olevan Escherichia colin gram-positiivinen versio. Sitä pidetään myös malli-organismina laboratoriotutkimuksissa, erityisesti geneettisen manipulaation tutkimuksissa.

Bacillus subtilis tuottaa baktriciiniä, bakterisidistä antibioottia, joka on tehokas hoidettaessa gram-positiivisia bakteereja, kuten Staphylococcus aureus. Se tuottaa myös sieniaktiivisesti vaikuttavia bioaktiivisia yhdisteitä ja pesuaineiden valmistuksessa käytettäviä aineita.

Bacillus thuringiensis

Gram-positiivinen bacillus, joka asuu maaperään, kasvien pintoihin ja perhos- ja koi-lajien toukkien suolistoon. Sille on tunnusomaista, että itiöintiprosessin aikana ne tuottavat proteiinikiteitä, joilla on hyönteismyrkkyominaisuuksia.

Näiden kiteiden, jotka tunnetaan nimellä δ endotoksiinit, ansiosta Bacillus thuringensis itiöitä ja proteiinikiteitä on käytetty biopestiideinä yli 100 vuotta.

Tutkijat ovat tuoneet kasvin geneettisen informaation geenitekniikan avulla erilaisille kasvilajeille, kuten perunoille, puuvillalle tai maissille, niin että kasvit tuottavat aineita, joilla on hyönteismyrkyllisiä ominaisuuksia.

Viitteet

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall ja BJ McCarthy (1978). Mikrobiologia. 2. painos. Holt, Rinehart & Winston.
2. S. Hogg (2005). Olennainen mikrobiologia. John Wiley & Sons, LTD.
3. C. Lyre. Bacillus cereus: ominaisuudet, morfologia, elinympäristö, tartuntaoireet, hoito. Palautettu sivustolta: lifeder.com.
4. B. López. Bacillus subtilis: ominaisuudet, morfologia, sairaudet. Palautettu sivustolta: lifeder.com.
5. D. Fritz (2004). Sukujen Bacillus ja siihen liittyvien sukujen taksonomia: Aerobiset endospoorien muodostavat bakteerit. Phytopatoly
6. PCB Turnbull (1996). Luku 15. Bacillus. Julkaisussa: Baron S, toimittaja. Lääketieteellinen mikrobiologia. 4. painos. Galveston (TX): Teksasin yliopiston lääketieteellinen sivuliike Galvestonissa.
7. Basilli. Wikipediassa. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org