Bakcyl

935
Sherman Hoover
Bakcyl
Ilustracja bakterii z rodzaju Bacillus

Co to jest Bakcyl?

Bakcyl to rodzaj bakterii z oddziału Firmicutes, charakteryzujący się tworzeniem przetrwalników w warunkach tlenowych. Mają kształt pałeczki i generalnie są Gram-dodatnie (chociaż niektóre są zmienne Gram-dodatnie), z koloniami przedstawiającymi organizmy wybarwiające się na różowo, a inne barwiące na fioletowo.

W takich przypadkach naukowcy odkryli, że liczba organizmów reagujących na bakterie Gram-ujemne wzrasta wraz z wiekiem kolonii z powodu zmniejszenia grubości warstwy petidoglikanu..

Bakterie z tego rodzaju mogą być ściśle tlenowe lub fakultatywnie beztlenowe. Większość jest ruchoma ze względu na obecność wici, ale są też przedstawiciele niemobilni. Można je znaleźć praktycznie w każdym środowisku na ziemi, w tym w środowiskach ekstremalnych, od dużych wysokości po dno morskie..

Niektóre gatunki mają znaczenie medyczne, ponieważ mogą powodować choroby, takie jak wąglik (Bacillus anthracis) lub choroby przenoszone przez żywność (Bacillus cereus). Inne są używane do otrzymywania antybiotyków, enzymów, jako probiotyki lub w procesach fermentacji oraz w rolnictwie..

Charakterystyka płciowa Bakcyl

Kultura Bacillus subtilis. Zrobione i zredagowane z: A wątpliwość [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Produkcja endospor

Główną cechą określającą rodzaj jest zdolność do wytwarzania przetrwalników w warunkach tlenowych. Te zarodniki charakteryzują się odpornością na wysokie temperatury, wysychanie, działanie środków dezynfekujących, a nawet promieniowanie.

Ściana komórkowa

Ściana komórkowa składa się z kilku warstw peptydoglikanów usieciowanych między nimi, tworząc mocne rusztowanie, które utrzymuje kształt komórki i zawiera kwasy teichojowy i lipotejchojowy..

Morfologia

Mają kształt pręta, są proste lub lekko zakrzywione i można je znaleźć pojedynczo, w parach, a czasami w łańcuchach. Zdecydowana większość z nich jest ruchoma ze względu na obecność wici okołochostnych, to znaczy wystają we wszystkich kierunkach. jednak, Bacillus anthracis brakuje wici.

Gram dodatnie

Większość bakterii z tego rodzaju to bakterie Gram-dodatnie, jednak niektóre są Gram-dodatnie, to znaczy mogą być zabarwione na różowo lub fioletowo. Dzieje się tak, ponieważ warstwa peptydoglikanu może stać się mniej gruba i złożona w miarę starzenia się bakterii, nie będąc w stanie zatrzymać fioletu krystalicznego po potraktowaniu alkoholem..

Wytrzymałość

Są to organizmy wszechobecne i bardzo odporne, z gatunkami odpornymi na bardzo wysokie temperatury (termofilne) lub bardzo niskie (psychrofilne), są też gatunki, które tolerują bardzo kwaśne lub bardzo zasadowe środowisko dla innych gatunków.

Niektóre gatunki są ściśle tlenowe, nie mogą przetrwać w warunkach beztlenowych, podczas gdy inne gatunki są względnie beztlenowe.

Morfologia płci Bakcyl

Bakterie z rodzaju Bakcyl Mogą mieć kształt pręta, proste lub lekko zakrzywione, ogólnie zaokrąglone, chociaż niektóre komórki zostały opisane jako kwadratowe (na przykład Bacillus cereus).

Komórki mają średnicę w zakresie od 0,4 do 1,8 mikrona i długość od 0,9 do 10,0 mikronów. Wymiary komórek w obrębie każdego gatunku i w obrębie każdego szczepu mają zwykle niewielką zmienność.

Komórki występują pojedynczo i parami, niektóre w łańcuchach, a czasami w długich nitkach. W zależności od gatunku, szczepu i warunków hodowli można rozdzielić komórki potomne.

Zatem hodowla wydaje się składać z pojedynczych komórek i par dzielących się komórek, patrząc pod mikroskopem z kontrastem fazowym. W innych przypadkach komórki potomne mogą pozostać połączone ze sobą, ukazując w ten sposób łańcuchy komórek..

Morfologia zarodników jest cechą taksonomiczną, chociaż mogą występować pewne różnice w obrębie poszczególnych szczepów. Najczęściej zarodniki mają kształt elipsoidalny lub owalny, ale kształty wahają się od cylindrycznych do elipsoidalnych, kulistych lub nieregularnych, przypominających nerkę lub banana..

Taksonomia i klasyfikacja

Pod względem taksonomicznym rodzaj Bakcyl Znajduje się w Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Rodzaj ten został użyty przez Christiana Gottfrieda Ehrenberga w 1835 roku do zgrupowania bakterii w kształcie pałeczek.

Następnie Ferdinand Cohn w 1872 na nowo zdefiniował tę grupę jako bakterie przetrwalnikujące, odporne na ciepło, Gram-dodatnie i fakultatywnie tlenowe lub beztlenowe. Gatunek rodzaju tego rodzaju to Bacillus subtilis.

Badacze ustalili w 1991 r., Że rodzaj Bakcyl, tak jak do tej pory był traktowany, był polifiletyczny. Dla którego przeprowadzili przegrupowanie grupy Bakcyl sensu lato, z którego wyodrębniono pięć nowych rodzajów.

Rodzaj dzieli się na dwie grupy, z jednej strony grupę B. subtilis i pokrewnych gatunków, podczas gdy z drugiej jest grupa B. cereus. Pierwsza z nich grupuje organizmy o średnicy poniżej 1 μm, nieobrzęknięte zarodniki i elipsoidalne zarodniki..

Z drugiej strony, w drugiej grupie znajdują się gatunki o średnicy powyżej 1 μm, z niespuchniętą sporangium i zarodnikami elpsoidalnymi..

Gdzie jest płeć Bakcyl?

Bakterie z rodzaju Bakcyl zostały wyizolowane głównie z gleby, wody, pożywienia i próbek klinicznych. Ale znaleziono je również w najbardziej nietypowych środowiskach, takich jak osady oceaniczne tysiące metrów poniżej poziomu morza, w próbkach powietrza w stratosferze, w kwaśnych basenach geotermalnych, w silnie zasadowych wodach gruntowych oraz w skrajnych jeziorach hipersalicznych..

Inne odkryto w wykutych przez człowieka niszach, od meksykańskich grobowców i rozkładających się rzymskich malowideł ściennych po sprzątanie pomieszczeń w obiektach montażowych statków kosmicznych..

Rośliny są również bogatym źródłem nowych gatunków Bakcyl, niektóre endofityczne i inne związane z ryzosferą.

Reprodukcja

Bakterie z rodzaju Bakcyl mają dwie formy rozmnażania bezpłciowego: rozszczepienie binarne i sporulację.

Binarne rozczepienie

Rozszczepienie binarne to rodzaj rozmnażania, który występuje, gdy bakteria znajduje się w sprzyjającym środowisku dla jej rozwoju i umożliwia wykładniczy wzrost. Rozszczepienie binarne obejmuje podział mitotyczny, w wyniku którego powstają dwie identyczne komórki potomne.

Powielanie sporulacji

Ten drugi typ jest również znany z tworzenia zarodników. Pojawia się, gdy w kolonii występuje jakiś stres. Podczas sporulacji następuje asymetryczny podział komórek, w wyniku którego powstają większe komórki (komórki macierzyste) i mniejsze (prespore).

Prespore jest otoczony komórką macierzystą i pokryty kilkoma warstwami ochronnymi, co powoduje utratę wody i umożliwia jej dojrzewanie. Następnie następuje liza komórki macierzystej i uwolnienie endospory, która może pozostać uśpiona do czasu przywrócenia korzystnych warunków..

Ta endospora, jak już wspomniano wcześniej, jest odporna na ekstremalne temperatury, wysychanie, działanie detergentów i promieniowanie, i jest główną przyczyną odporności tych bakterii i ich zdolności do kolonizacji dowolnego środowiska..

Odżywianie

Większość bakterii z rodzaju Bakcyl Występują w glebie, a ich odżywianie jest typu saprofitycznego, to znaczy żywią się rozkładającą się materią organiczną.

Inne gatunki tworzą florę bakteryjną zwierząt. W takich przypadkach nawiązują symbiotyczną relację, w której wykorzystują żywność spożywaną przez gospodarza i wytwarzają enzymy, które pomagają w trawieniu tych pokarmów..

Wreszcie, niektóre gatunki mogą działać jako pasożyty oportunistyczne, żywiąc się bezpośrednio na swoim żywicielu..

Choroby

Większość gatunków Bakcyl nie są chorobotwórcze i rzadko kojarzone są z chorobami u ludzi lub innych zwierząt. Wąglik jest najbardziej znanym stanem wywoływanym przez tego typu bakterie, chociaż powoduje zatrucia pokarmowe i infekcje oportunistyczne Bacillus cereus

Wąglik lub wąglik

Ta choroba jest wysoce zaraźliwa i jest wywoływana przez bakterie Bacillus anthracis. Może wpływać na różne części ciała, a jego patogeniczność zależy od zaatakowanej tkanki, formy zakażenia i czasu, jaki upływa od zakażenia do leczenia..

Kultura Bacillus anthracis, szczep zebrany w Kaimedo, Tokio, Japonia, miejsce incydentu bioterroryzmu w 1993 r. Zrobione i zredagowane z: Centers for Disease Control, Stany Zjednoczone [domena publiczna].

Najbardziej agresywną postacią choroby jest wąglik płucny, który ma wysoką śmiertelność. Może również atakować skórę (wąglik skórny) lub układ pokarmowy. Wąglik może zaatakować każde stałocieplne zwierzę, w tym człowieka.

Tusze zwierząt zabitych przez chorobę, a także ziemia skażona odchodami lub krwią zakażonych zwierząt stanowią rezerwuar choroby.

Syndrom smażonego ryżu

Jest to syndrom hemetyczny, który pojawia się głównie z powodu spożycia źle traktowanego ryżu, chociaż może się również pojawić z powodu spożywania produktów mlecznych i innych produktów spożywczych. Czynnikiem sprawczym są bakterie Bacillus cereus.

Zespół ten charakteryzuje się występowaniem nudności i wymiotów, które pojawiają się od 1 do 5 godzin po spożyciu skażonej żywności. Mogą również wystąpić skurcze brzucha, ale biegunka występuje rzadko..

Jest to choroba samoograniczająca się, która na ogół trwa nie dłużej niż 48 godzin, w której ważne jest, aby unikać odwodnienia, odpoczynku i spożywania nabiału podczas utrzymywania się objawów zespołu.

Zapalenie wnętrza gałki ocznej

Zapalenie wnętrza gałki ocznej to infekcja oka spowodowana różnymi patogenami. Odpowiedź zapalna zakażonego narządu może spowodować uraz tego samego oka.

Z tą dolegliwością powiązane są różne gatunki bakterii, z których jedna jest najbardziej istotna Bacillus cereus, których infekcje powodują zmiany z zastrzeżonymi rokowaniami.

Leczenie choroby polega na podaniu pacjentowi klindamycyny lub wankomycyny, zaleca się również deksametazon. Czasami choroba może upośledzać wzrok. W takich przypadkach zaleca się chirurgiczne usunięcie ciała szklistego..

Inne choroby

Bakterie z rodzaju Bakcyl Są związane z różnymi chorobami, które dotykają głównie osoby z osłabionym układem odpornościowym. Choroby te obejmują zapalenie wsierdzia, bakteriemię, infekcje skóry i układu mięśniowo-szkieletowego, a także zapalenie rogówki..

Gatunki Bacillus megaterium, jeden z największych istniejących gatunków bakterii może powodować ropnie mózgu.

Bacillus megatierium. Zrobiono i zredagowano z: Alexastely [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Zastosowania / aplikacje

Probiotyki

Według Światowej Organizacji Zdrowia probiotyki to żywe mikroorganizmy, które wywierają korzystny wpływ na zdrowie ludzi lub zwierząt, które spożywają je w odpowiednich ilościach w swojej diecie.

Niektóre gatunki Bakcyl są używane jako probiotyki, w tym B. coagulans. Wśród korzyści płynących ze spożycia tej bakterii naukowcy zasugerowali, że łagodzi ona objawy zespołu jelita drażliwego. Łagodzi również objawy reumatoidalnego zapalenia stawów i wzdęć.

Innym członkiem rodzaju, który ma zastosowanie jako probiotyk, jest B. subtilis. Wśród korzyści płynących z tego organizmu jako probiotyku jest łagodzenie stanów zapalnych jelit i infekcji układu moczowo-płciowego oraz zatrzymywanie biegunki.

Zarodniki tej bakterii przeciwdziałają natomiast stresowi oksydacyjnemu wywoływanemu przez keratynocyty.

Kontroler biologiczny

Bakterie z rodzaju Bakcyl wytwarzają różnorodne substancje o właściwościach antybiotycznych, które hamują wzrost organizmów fitopatogennych, takie jak nie-rybosomalne cykliczne lipopeptydy i δ-endotoksyny. Jest również stosowany w przemyśle farmakologicznym do otrzymywania antybiotyków przeciwko ludzkim patogenom..

Około 75% biopestycydów, które są sprzedawane na całym świecie, jest wytwarzanych w oparciu o Bakcyl thuringiensis. Inne gatunki, takie jak B. subtilis, B. pumilus Y B. amyloliquefaciens Są również wykorzystywane komercyjnie, głównie do produkcji fungicydów.

Inne zastosowania

Przemysł wykorzystuje również bakterie z rodzaju Bakcyl do komercyjnej produkcji enzymów i do produkcji detergentów. Ponadto należą do najpowszechniej stosowanych mikroorganizmów m.in. w mikrobiologii, biologii molekularnej czy badaniach inżynierii genetycznej..

Cykl życia gatunków z rodzaju Bakcyl

W odpowiednich warunkach odżywienia, temperatury, pH, składu atmosferycznego m.in.komórek Bakcyl rosną i dzielą się przez rozszczepienie binarne, formę rozmnażania bezpłciowego polegającą na duplikacji DNA, po której następuje podział cytoplazmy przez dzielącą się przegrodę, która przebiega przez środek komórki, dając początek dwóm komórkom potomnym.

Niekorzystne warunki

Jednak gdy warunki środowiskowe są niekorzystne, komórki wegetatywne wytwarzają przetrwalniki, które są strukturami komórkowymi, które nie zawierają ATP i charakteryzują się wyjątkowo utajonym metabolizmem, co zapewnia odporność..

Endospory tworzą się pod koniec wykładniczej fazy wzrostu. Wiadomo, że wiele innych czynników wpływa na tworzenie się przetrwalników, takich jak temperatura wzrostu, pH środowiska, napowietrzenie, obecność niektórych minerałów i źródeł węgla, azotu i fosforu oraz ich stężenia. Innym wpływem jest gęstość zaludnienia.

Kroki uśpione zarodniki-komórki wegetatywne

Przekształcenie uśpionych zarodników w komórki wegetatywne obejmuje trzy etapy: aktywację, kiełkowanie i wzrost. Brak aktywności przerywany jest przez korzystne zmiany temperatury lub starzenie się komórek.

Jednak wiele gatunków nie wymaga takiej aktywacji. Po wyjściu ze stanu uśpienia, jeśli zarodnik spełnia odpowiednie warunki środowiskowe, wyzwalane jest kiełkowanie, poprzez utratę refrakcji, szybką hydrolizę kory i degradację małych białek rozpuszczalnych w kwasach, które nadają jej odporność na czynniki chemiczne i promieniowanie.

Protoplast kiełkujących zarodników wyraźnie pęcznieje w wyniku wchłaniania wody, biosynteza wznawia się, a nowa komórka wegetatywna wyłania się z warstwy zarodników rotamów, dając początek nowemu okresowi rozmnażania wegetatywnego..

Przykłady gatunków z rodzaju Bakcyl

Bacillus cereus

Bacillus cereus

Gatunek ten jest bakterią Gram-dodatnią powszechnie występującą w glebie, wodzie i pożywieniu we wszystkich umiarkowanych rejonach świata. Jest to fakultatywny gatunek beztlenowy, który może poruszać się w wyniku działania wici okołoporodowej.

Bakteria ta jest jednym z głównych sprawców chorób przenoszonych przez żywność, z możliwością wystąpienia zespołu wymiotnego lub zespołu toksyczno-zakaźnego.. Bacillus cereus Może również powodować różne choroby inne niż żołądkowo-jelitowe, takie jak między innymi zapalenie wsierdzia, bakteriemia, zapalenie wnętrza gałki ocznej lub przewlekłe infekcje skóry..

Ponieważ ma bardzo odporne przetrwalniki, nie można go wyeliminować podczas gotowania, ani też nie jest eliminowany przez zamrażanie, ale to ostatnie nie zatrzymuje jego wzrostu, dlatego zaleca się stosowanie temperatur poniżej 6 ° C, jeśli żywność ma być przechowywana. przez długi czas.

Bacillus anthracis

Bacillus anthracis

Jest to gatunek należący do rodzaju, który charakteryzuje się unieruchomieniem z powodu braku wici, w przeciwieństwie do tego, co dzieje się z pozostałymi przedstawicielami rodzaju. Jest Gram-dodatni i fakultatywnie beztlenowy.

Bakteria ta jest odpowiedzialna za wąglika, a jej patogeniczność zależy od dwóch czynników wirulencji: polipeptydu otoczkowego zwanego substancją P i egzotoksyny białkowej zwanej czynnikiem B..

Istnieje wiele szczepów tej bakterii, których zjadliwość jest różna. Najbardziej zjadliwe szczepy zostały użyte jako broń biologiczna.

Bacillus subtilis

Bacillus subtilis

Bakterie Gram-dodatnie i katalazododatnie zamieszkujące glebę. Ma kształt pręta z zaokrąglonymi krawędziami i ma 2-3 mikrony długości i 1 mikron szerokości. Bakteria ta jest prawie wyłącznie tlenowa, ale może przetrwać w środowiskach beztlenowych..

Uważany jest za bezpieczny dla ludzi, ale zdarzają się pojedyncze przypadki zatrucia pokarmowego skażonym tym gatunkiem. W takich przypadkach objawy są podobne do objawów zatrucia Bacillus cereus.

Jest to jeden z najlepiej zbadanych gatunków bakterii i naukowcy uważają go za wersję Gram-dodatnią Escherichia coli. Jest również uważany za organizm modelowy do badań laboratoryjnych, zwłaszcza w badaniach manipulacji genetycznych..

Bacillus subtilis wytwarza baktrycynę, antybiotyk bakteriobójczy, który skutecznie zwalcza bakterie Gram-dodatnie, takie jak Staphilococcus aureus. Wytwarza również związki bioaktywne o działaniu przeciwgrzybiczym oraz substancje używane do produkcji detergentów..

Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis

Gram-dodatnie pałeczki żyjące w glebie, powierzchniach roślin oraz w jelitach gąsienic różnych gatunków motyli i ciem. Charakteryzuje się tym, że w procesie zarodnikowania wytwarzają kryształy białek o właściwościach owadobójczych.

Dzięki tym kryształom, znanym jako endotoksyny δ, zarodniki Bacillus thuringensis a kryształy białek są używane jako biopestycydy od ponad 100 lat.

Naukowcy wprowadzili informację genetyczną tej rośliny za pomocą inżynierii genetycznej do różnych gatunków roślin, takich jak ziemniaki, bawełna czy kukurydza, tak aby rośliny wytwarzały substancje o właściwościach owadobójczych..

Bibliografia

  1. E.W. Nester, C.E. Roberts, N.N. Pearshall & B.J. McCarthy (1978). Mikrobiologia. Wydanie 2. Holt, Rinehart i Winston.
  2. S. Hogg (2005). Niezbędna mikrobiologia. John Wiley & Sons, LTD.
  3. C. Lira. Bacillus cereus: charakterystyka, morfologia, siedlisko, objawy zakażenia, leczenie. Odzyskany z: lifeder.com.
  4. B. López. Bacillus subtilis: charakterystyka, morfologia, choroby. Odzyskany z: lifeder.com.
  5. D. Fritz (2004). Taksonomia rodzaju Bacillus i pokrewnych rodzajów: Aerobic Endospore-Forming Bacteria. Fitopatolia
  6. P.C.B. Turnbull (1996). Rozdział 15. Bacillus. W: Baron S, redaktor. Mikrobiologia medyczna. Wydanie 4. Galveston (Teksas): University of Texas Medical Branch at Galveston.
  7. Bakcyl. Na Wikipedii. Odzyskany z en.wikipedia.org

Jeszcze bez komentarzy