Bacillus

2829
Simon Doyle
Bacillus
Illustration af bakterier af slægten Bacillus

Hvad er det Bacillus?

Bacillus er en slægt af bakterier i Firmicutes-divisionen, der er kendetegnet ved at være sporedannende under aerobe forhold. De er stavformede og generelt Gram-positive (selvom nogle er Gram-variable), hvor kolonier viser organismer, der pletter lyserød og andre, der pletter lilla.

I disse tilfælde har forskere fundet, at antallet af organismer, der reagerer som gramnegative, stiger med koloniens alder på grund af et fald i petidoglycan-lagets tykkelse..

Bakterier af denne slægt kan være strengt aerobe eller fakultative anaerobe. De fleste er mobile på grund af tilstedeværelsen af ​​flageller, men der er også ikke-mobile repræsentanter. De findes i stort set ethvert miljø på jorden, inklusive ekstreme miljøer, fra store højder til havbunden..

Nogle arter er af medicinsk interesse, da de kan forårsage sygdomme som miltbrand (Bacillus anthracis) eller fødevarebåren sygdom (Bacillus cereus). Andre bruges til at opnå antibiotika, enzymer, som probiotika eller i gæringsprocesser og i landbruget..

Kønsegenskaber Bacillus

Bacillus subtilis kultur. Taget og redigeret fra: En tvivl [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Endosporeproduktion

Det vigtigste definerende kendetegn ved slægten er evnen til at producere endosporer under aerobe forhold. Disse sporer er kendetegnet ved at være i stand til at modstå høje temperaturer, udtørring, virkningen af ​​desinfektionsmidler og endda stråling.

Cellular væg

Cellevæggen består af flere lag peptidoglycaner tværbundet mellem dem og danner et stærkt stillads, der opretholder celleformen og indeholder teichoinsyrer og lipoteichoinsyrer..

Morfologi

De er stangformede, lige eller let buede og kan findes enkeltvis, parvis og lejlighedsvis i kæder. Langt størstedelen af ​​dem er mobile på grund af tilstedeværelsen af ​​peritrichous flagella, det vil sige de projicerer i alle retninger. Imidlertid, Bacillus anthracis mangler flagella.

Gram-positiv

De fleste af bakterierne i denne slægt er Gram-positive, men nogle er Gram-variable, dvs. de kan farves lyserøde eller lilla. Dette skyldes, at peptidoglycanlaget kan blive mindre tykt og komplekst, efterhånden som bakterierne bliver ældre, da de ikke er i stand til at tilbageholde krystalviolet, når de behandles med alkohol..

Udholdenhed

De er allestedsnærværende og meget resistente organismer med arter, der er i stand til at modstå meget høje temperaturer (termofile) eller meget lave (psykrofile), der er også arter, der kan tåle meget sure eller meget alkaliske miljøer for andre arter.

Nogle arter er strenge aerobe og er ude af stand til at overleve under anoxiske forhold, mens andre arter er fakultative anaerobe..

Kønsmorfologi Bacillus

Bakterier af slægten Bacillus De kan være stangformede, lige eller let buede, generelt runde, selvom nogle celler er blevet beskrevet som firkantede (f.eks. Bacillus cereus).

Celler har en diameter fra 0,4 til 1,8 mikron og en længde på 0,9 til 10,0 mikron. Dimensionerne af cellerne inden for hver art og inden for hver stamme har tendens til at have ringe variation.

Celler forekommer enkeltvis og parvis, nogle i kæder og lejlighedsvis i lange filamenter. Afhængig af art, stamme og dyrkningsforhold kan datterceller adskilles.

Således ser kulturen ud til at være sammensat af enkeltceller og par af delende celler, når de ses ved fasekontrastmikroskopi. I andre tilfælde kan dattercellerne forblive knyttet til hinanden og således vise kæder af celler..

Sporens morfologi er en taksonomisk egenskab, selvom der kan være en vis variation inden for bestemte stammer. De mest almindelige sporer er ellipsoide eller ovale i form, men former spænder fra cylindrisk til ellipsoid, sfærisk eller uregelmæssig form, der minder om en nyre eller banan..

Taxonomi og klassificering

Taxonomisk, slægten Bacillus Det er placeret i Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Denne slægt blev brugt af Christian Gottfried Ehrenberg i 1835 til at gruppere stavformede bakterier.

Derefter definerede Ferdinand Cohn i 1872 gruppen som sporedannende, varmebestandige, grampositive og fakultative aerobe eller anaerobe bakterier. Type arten af ​​slægten er Bacillus subtilis.

Forskere fastslog i 1991, at slægten Bacillus, som det var blevet behandlet til dato, var det polyfyletisk. Som de foretog en omarrangering af gruppen for Bacillus sensu lato, hvorfra fem nye slægter blev ekstraheret.

Slægten er opdelt i to grupper, på den ene side gruppen af B. subtilis og beslægtede arter, mens den anden er gruppen af B. cereus. Den første af dem grupperer organismer med mindre end 1 um i diameter, ikke-opsvulmet sporangium og ellipsoide sporer..

Den anden gruppe indeholder på den anden side arter med mere end 1 um i diameter med et ikke-hævet sporangium og elpsoide sporer..

Hvor er køn Bacillus?

Bakterier af slægten Bacillus de er hovedsageligt isoleret fra jord, vand, mad og kliniske prøver. Men de er også fundet i de mest usædvanlige miljøer, såsom i oceaniske sedimenter tusinder af meter under havets overflade og i stratosfæriske luftprøver, i sure geotermiske bassiner, i stærkt alkalisk grundvand og i terminale hypersaliske søer..

Andre er blevet opdaget i menneskeskabte nicher, fra mexicanske grave og forfaldne romerske vægmalerier til rene rum i rumfartøjsmonteringsfaciliteter..

Planter er også en rig kilde til nye arter af Bacillus, nogle endofytiske og andre forbundet med rhizosfæren.

Reproduktion

Bakterier af slægten Bacillus har to former for aseksuel reproduktion: binær fission og sporulation.

Binær fission

Binær fission er en form for reproduktion, der opstår, når bakterien er i et gunstigt miljø for dens udvikling og tillader eksponentiel vækst. Binær fission involverer mitotisk opdeling, hvilket resulterer i to identiske datterceller.

Reproduktion af sporulation

Denne anden type er også kendt for spordannelse. Det ser ud, når der er en form for stress i kolonien. Under sporulering opstår en asymmetrisk celledeling, hvilket resulterer i dannelsen af ​​en større celle (stamcelle) og en mindre celle (prespore).

Prespore er omfattet af stamcellen og dækket af flere beskyttende lag, hvilket genererer vandtab og tillader dets modenhed. Derefter forekommer lysis af stamcellen, og frigørelsen af ​​endosporen, som kan forblive i dvale, indtil gunstige betingelser er genoprettet..

Denne endospore er, som allerede påpeget tidligere, modstandsdygtig over for ekstreme temperaturer, udtørring, detergenters virkning og stråling og er hovedårsagen til disse bakteriers resistens og deres evne til at kolonisere ethvert miljø..

Ernæring

De fleste bakterier i slægten Bacillus De findes lever i jorden, og deres ernæring er af den saprofytiske type, det vil sige de lever af nedbrydende organisk materiale.

Andre arter udgør dyrenes bakterieflora. I disse tilfælde etablerer de et symbiotisk forhold, hvor de drager fordel af den mad, der indtages af deres vært, og producerer enzymer, der hjælper med fordøjelsen af ​​disse fødevarer..

Endelig kan nogle arter fungere som opportunistiske parasitter, der føder direkte på deres vært..

Sygdomme

De fleste arter af Bacillus de er ikke patogene og har sjældent været forbundet med sygdom hos mennesker eller andre dyr. Miltbrand er den bedst kendte tilstand forårsaget af denne type bakterier, skønt madforgiftning og opportunistiske infektioner forårsaget af Bacillus cereus

Miltbrand eller miltbrand

Denne sygdom er meget smitsom og er forårsaget af bakterierne Bacillus anthracis. Det kan påvirke forskellige dele af kroppen, og dets patogenicitet afhænger af det berørte væv, infektionsformen og den tid det tager fra infektion til behandling..

Bacillus anthracis-kultur, stamme opsamlet i Kaimedo, Tokyo, Japan, stedet for bioterrorismehændelsen fra 1993. Taget og redigeret fra: Centers for Disease Control, USA [Public domain].

Den mest aggressive form for sygdommen er lunge miltbrand, som har en høj dødelighed. Det kan også angribe huden (kutan miltbrand) eller fordøjelsessystemet. Miltbrand kan angribe ethvert varmblodet dyr, inklusive mennesket.

Slagtekroppe af dyr, der er dræbt af sygdommen, samt jord, der er kontamineret med afføring, eller blod fra inficerede dyr udgør reservoirer af sygdommen.

Stegt ris syndrom

Det er et hæmetisk syndrom, der hovedsageligt forekommer på grund af forbruget af dårligt håndteret ris, selvom det også kan forekomme på grund af forbruget af mejeriprodukter og andre fødevarer. Det forårsagende middel er bakterier Bacillus cereus.

Dette syndrom er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​kvalme og opkastning, som optræder 1 til 5 timer efter at have spist forurenet mad. Magekramper kan også forekomme, men diarré er sjælden..

Det er en selvbegrænset sygdom, der generelt ikke varer mere end 48 timer, hvor det er vigtigt at undgå dehydrering, hvile og undgå mejeriforbrug, mens symptomerne på syndromet vedvarer.

Endophthalmitis

Endophthalmitis er en øjeninfektion på grund af forskellige patogene organismer. Det inficerede organs inflammatoriske respons kan forårsage traume i samme øje.

Forskellige arter af bakterier er relateret til denne lidelse, en af ​​de mest relevante er Bacillus cereus, hvis infektioner forårsager læsioner med reserverede prognoser.

Behandling af sygdommen består i at give patienten clindamycin eller vancomycin, dexamethason anbefales også. Nogle gange kan sygdommen kompromittere synet. I disse tilfælde anbefales kirurgisk fjernelse af glaslegemet..

Andre sygdomme

Bakterier af slægten Bacillus De er relateret til forskellige sygdomme, der primært rammer mennesker med nedsat immunforsvar. Disse sygdomme inkluderer endokarditis, bakteriæmi, hud- og muskuloskeletale infektioner samt keratitis..

Arten Bacillus megaterium, en af ​​de største bakterier, der findes, kan forårsage hjerneabcesser.

Bacillus megatierium. Taget og redigeret fra: Alexastely [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Anvendelser / applikationer

Probiotika

Ifølge Verdenssundhedsorganisationen er probiotika levende mikroorganismer, der forårsager gavnlige virkninger på menneskers eller dyrs sundhed, der spiser dem i tilstrækkelige mængder i deres kost.

Nogle arter af Bacillus bruges som probiotika, herunder B. koagulaner. Blandt fordelene ved at indtage denne bakterie har forskere antydet, at det lindrer symptomerne på irritabel tarmsyndrom. Lindrer også symptomer på reumatoid arthritis og flatulens.

Et andet medlem af slægten, der har brug som probiotikum, er B. subtilis. Blandt fordelene ved denne organisme som probiotikum er lindring af tarmbetændelse og urogenitale infektioner og stop af diarré.

Sporerne af denne bakterie virker på deres side mod oxidativ stress forårsaget af keratinocytis.

Biologisk controller

Bakterier af slægten Bacillus de producerer en række stoffer med antibiotiske egenskaber, der hæmmer væksten af ​​fytopatogene organismer, såsom ikke-ribosomale cykliske lipopeptider og δ-endotoksiner. Det bruges også i den farmakologiske industri til at få antibiotika mod humane patogener..

Cirka 75% af de biopesticider, der kommercialiseres over hele verden, produceres baseret på Bacillus thuringiensis. Andre arter, såsom B. subtilis, B. pumilus Y B. amyloliquefaciens De bruges også kommercielt, hovedsageligt til produktion af fungicider.

Andre anvendelser

Industrien bruger også bakterier af slægten Bacillus til kommerciel produktion af enzymer og til produktion af vaskemidler. Derudover er de blandt de mest udbredte mikroorganismer inden for blandt andet mikrobiologi, molekylærbiologi eller genteknologi..

Livscyklus for arter af slægten Bacillus

Under passende betingelser for ernæring, temperatur, pH, atmosfærisk sammensætning, blandt andet cellerne i Bacillus vokse og dele sig ved binær fission, en form for aseksuel reproduktion, der består af DNA-duplikering, efterfulgt af opdeling af cytoplasmaet ved et skillevægg, der løber gennem midten af ​​cellen og giver anledning til to datterceller.

Uheldige forhold

Men når miljøforholdene er ugunstige, genererer vegetative celler endosporer, som er cellulære strukturer, der ikke indeholder ATP og har ekstremt latente metabolismer, hvilket giver modstand..

Endosporer dannes i slutningen af ​​den eksponentielle vækstfase. Mange andre faktorer vides at påvirke dannelsen af ​​endosporer, såsom væksttemperatur, miljø-pH, beluftning, tilstedeværelsen af ​​visse mineraler og kilder til kulstof, nitrogen og fosfor og deres koncentrationer. En anden indflydelse er befolkningstæthed.

Trin sovende sporer-vegetative celler

Omdannelsen af ​​sovende sporer til vegetative celler involverer tre trin: aktivering, spiring og udvækst. Inaktivitet brydes af gunstige temperaturændringer eller ved ældning af celler.

Imidlertid kræver mange arter ikke sådan aktivering. Hvis sporen opfylder passende miljøforhold, forlades spiring ved tab af refraktion, hurtig hydrolysering af cortex og nedbrydning af små syreopløselige proteiner, der giver modstandsdygtighed over for stoffer. Kemisk og stråling.

Protoplasten af ​​de spirede sporer svulmer synligt op på grund af vandoptagelse, biosyntese genoptages, og en ny vegetativ celle kommer ud af rotamsporelaget, hvilket giver anledning til en ny periode med vegetativ reproduktion..

Eksempler på arter af slægten Bacillus

Bacillus cereus

Bacillus cereus

Denne art er en grampositiv bakterie, der almindeligvis findes i jord, vand og mad i alle tempererede områder i verden. Det er en fakultativ anaerob art, der kan bevæge sig ved handling af peritrichous flagella.

Denne bakterie er en af ​​de største syndere i fødevarebårne sygdomme med mulighed for emetisk syndrom eller toksisk-infektiøst syndrom.. Bacillus cereus Det kan også forårsage forskellige ikke-gastrointestinale sygdomme, såsom endocarditis, bakteriæmi, endophthalmitis eller kroniske hudinfektioner blandt andre..

Da det har meget resistente endosporer, opnås det ikke ved madlavning, og det elimineres heller ikke ved frysning, men sidstnævnte stopper væksten, så det tilrådes at bruge temperaturer under 6 ° C, hvis maden skal opbevares. i lange perioder.

Bacillus anthracis

Bacillus anthracis

Det er en art af slægten, der er karakteriseret ved at være immobile på grund af fraværet af flagella, i modsætning til hvad der sker med resten af ​​repræsentanterne for slægten. Det er grampositivt og fakultativt anaerobt.

Denne bakterie er ansvarlig for miltbrand, og dens patogenicitet afhænger af to virulensfaktorer, et kapselpolypeptid kaldet substans P og et proteineksotoksin kaldet faktor B.

Der er adskillige stammer af denne bakterie, hvis virulens varierer mellem dem. De mest virulente stammer er blevet brugt som biologiske våben.

Bacillus subtilis

Bacillus subtilis

Grampositive og katalasepositive bakterier, der lever i jorden. Den er stangformet med afrundede kanter og er 2-3 mikron lang og 1 mikron bred. Denne bakterie er næsten udelukkende aerob, men kan overleve i anoxiske miljøer..

Det betragtes som sikkert for mennesker, men der er isolerede tilfælde af madforgiftning forurenet med denne art. I disse tilfælde svarer symptomerne til forgiftning af Bacillus cereus.

Det er en af ​​de mest undersøgte bakteriearter, og forskere anser det for at være den gram-positive version af Escherichia coli. Det betragtes også som en modelorganisme til laboratorieundersøgelser, især i genetiske manipulationsundersøgelser..

Bacillus subtilis producerer bactricin, et bakteriedræbende antibiotikum, der er effektivt til behandling af grampositive bakterier, såsom Staphilococcus aureus. Det producerer også bioaktive forbindelser med svampedræbende aktivitet og stoffer, der anvendes til produktion af vaskemidler..

Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis

Grampositiv bacillus, der lever i jorden, planteoverfladerne og i tarmene på larverne fra forskellige arter af sommerfugle og møl. Det er karakteriseret, fordi de i løbet af sporulationsprocessen producerer proteinkrystaller, der har insekticide egenskaber.

Takket være disse krystaller, kendt som δ endotoksiner, sporer af Bacillus thuringensis og proteinkrystaller er blevet brugt som biopesticider i mere end 100 år.

Forskere har introduceret genetisk information om denne plante gennem genteknologi til forskellige plantearter, såsom kartofler, bomuld eller majs, så planterne producerer stoffer med insekticid egenskaber.

Referencer

  1. E.W. Nester, C.E. Roberts, N.N. Pearshall & B.J. McCarthy (1978). Mikrobiologi. 2. udgave. Holt, Rinehart & Winston.
  2. S. Hogg (2005). Væsentlig mikrobiologi. John Wiley & Sons, LTD.
  3. C. Lira. Bacillus cereus: egenskaber, morfologi, habitat, smitsymptomer, behandling. Gendannet fra: lifeder.com.
  4. B. López. Bacillus subtilis: egenskaber, morfologi, sygdomme. Gendannet fra: lifeder.com.
  5. D. Fritz (2004). Taxonomi af slægten Bacillus og beslægtede gener: De aerobe endospore-dannende bakterier. Phytopatoly
  6. P.C.B. Turnbull (1996). Kapitel 15. Bacillus. I: Baron S, redaktør. Medicinsk mikrobiologi. 4. udgave. Galveston (TX): University of Texas Medical Branch i Galveston.
  7. Bacillus. På Wikipedia. Gendannet fra en.wikipedia.org

Endnu ingen kommentarer