BACILLUS: CHARAKTERISTIKA, REPRODUKCE, VÝŽIVA, NEMOCI - BIOLOGIE

Bacillus je rod bakterií v divizi Firmicutes, které se vyznačují tím, že se v aerobních podmínkách vytvářejí spor. Jsou ve tvaru tyčinky a jsou obecně grampozitivní (i když některé jsou gramově variabilní), s koloniemi, které představují organismy, které zabarvují růžovou barvu, a jiné, které zabarvují fialovou barvu.

V těchto případech vědci zjistili, že počet organismů, které reagují jako gram-negativní, se zvyšuje s věkem kolonie v důsledku snížení tloušťky petidoglykanové vrstvy.

Bacillus flexus. Převzato a upraveno od: Dr. Sahay.

Bakterie tohoto rodu mohou být přísně aerobní nebo fakultativní anaerobní. Většina z nich je mobilní kvůli přítomnosti bičíků, existují však i zástupci, kteří nejsou mobilní. Lze je nalézt prakticky v jakémkoli prostředí na Zemi, včetně extrémních, od vysokých nadmořských výšek až po mořské dno.

Rod byl použit v roce 1835 Christianem Gottfriedem Ehrenbergem k definování tyčinkovitých bakterií, ale později byl nově definován Ferdinandem Cohnem a používán pro seskupování bacil vytvářejících spóry za aerobních, grampozitivních a fakultativních aerobních nebo anaerobních podmínek.

Některé druhy jsou z lékařského hlediska zajímavé, protože mohou způsobovat choroby, jako je antrax (Bacillus anthracis) nebo nemoci z potravin (Bacillus cereus). Jiné se používají k získání antibiotik, enzymů, jako probiotik nebo při fermentačních procesech a v zemědělství.

Obecné vlastnosti

Hlavní definující charakteristikou rodu je schopnost produkovat endospory za aerobních podmínek. Tyto spory se vyznačují schopností odolávat vysokým teplotám, vysychání, působení dezinfekčních prostředků a dokonce i záření.

Buněčná stěna je složena z několika vrstev propletených peptidoglykanů, které vytvářejí silné lešení, které udržuje tvar buňky a obsahuje teichoickou a lipotheichoovou kyselinu.

Jsou ve tvaru prutu, rovné nebo mírně zakřivené a lze je nalézt jednotlivě, v párech a příležitostně v řetězech. Převážná většina z nich je mobilní kvůli přítomnosti pobřežních bičíků, to znamená, že se promítají všemi směry. Bacillus anthracis však nemá bičíky.

Většina bakterií tohoto rodu je grampozitivní, avšak některé jsou gramově variabilní, to znamená, že mohou barvit růžovou nebo fialovou. Důvodem je to, že se peptidoglykanová vrstva může stárnout a stárnout, jak bakterie stárnou, protože není schopna zadržet křišťálovou violet, když je ošetřena alkoholem.

Jsou to všudypřítomné a velmi odolné organismy, s druhy schopnými odolávat velmi vysokým teplotám (termofilním) nebo velmi nízkým (psychrofilní), existují také druhy, které mohou tolerovat velmi kyselé nebo velmi alkalické prostředí pro jiné druhy.

Některé druhy jsou přísně aerobní, neschopné přežít v anoxických podmínkách, zatímco jiné druhy jsou fakultativní anaerobní.

Morfologie

Bacillus bakterie mohou být ve tvaru tyčinky, rovné nebo mírně zakřivené, obvykle se zaobleným koncem, i když některé buňky byly popsány jako hranaté (např. Bacillus cereus).

Buňky mají průměr, který se pohybuje od 0,4 do 1,8 mikronů a délka 0,9 až 10,0 mikronů. Rozměry buněk uvnitř každého druhu a uvnitř každého kmene mají tendenci mít malou variabilitu.

Buňky se vyskytují jednotlivě a ve dvojicích, některé v řetězech a občas v dlouhých vláknech. V závislosti na druhu, kmeni a kultivačních podmínkách se mohou oddělit dceřiné buňky.

Zdá se tedy, že kultura je složena z jednotlivých buněk a párů dělících se buněk při pohledu mikroskopií s fázovým kontrastem. V jiných případech mohou dceřiné buňky zůstat připojeny k sobě, a tak vykazovat řetězce buněk.

Morfologie spór je taxonomická charakteristika, i když v určitých kmenech mohou existovat určité variace. Nejběžnější spory jsou elipsoidního nebo oválného tvaru, ale tvary sahají od válcových po elipsoidní, kulové nebo nepravidelně tvarované připomínající ledviny nebo banány.

Taxonomie a klasifikace

Taxonomicky se rod Bacillus nachází ve firmách Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Tento rod byl používán Christianem Gottfriedem Ehrenbergem v roce 1835 k seskupení bakterií ve tvaru prutu.

Poté Ferdinand Cohn v roce 1872 znovu definoval skupinu jako spórotvorné, žáruvzdorné, grampozitivní a fakultativní aerobní nebo anaerobní bakterie. Druhem rodu je Bacillus subtilis.

Vědci v roce 1991 zjistili, že rod Bacillus, jak byl dosud léčen, byl polyetyletický. Proto provedli přeskupení skupiny Bacillus sensu lato, ze které bylo získáno pět nových rodů.

Rod je rozdělen do dvou skupin, na jedné straně skupina B. subtilis a příbuzné druhy, zatímco na druhé straně je skupina B. cereus. První skupina seskupuje organismy s průměrem menším než 1 μm, nenapučené sporangium a elipsoidní spory.

Druhá skupina, na druhé straně, obsahuje druhy o průměru větším než 1 μm, s nebobtnatými spory a elpsoidální spory.

Kde se nacházejí?

Bacillus bakterie byly izolovány většinou z půdy, vody, potravy a klinických vzorků. Byly však také nalezeny v nejneobvyklejších prostředích, jako jsou mořské sedimenty tisíce metrů pod hladinou moře a ve stratosférických vzorcích vzduchu, v kyselých geotermálních bazénech, ve vysoce alkalických podzemních vodách a v terminálních hypersalinových jezerech.

Další objevili lidé ve výklencích vytvořených člověkem, od mexických hrobek a rozpadajících se obrazů římských nástěnných maleb až po ultralehké místnosti v prostorech pro montáž vesmírných lodí.

Rostliny jsou také bohatým zdrojem nových druhů Bacillus, některé endofytické a další spojené s rhizosférou.

Reprodukce

Bakterie rodu Bacillus mají dvě formy asexuální reprodukce: binární štěpení a sporulace.

Binární dělení

Binární štěpení je druh reprodukce, ke které dochází, když je bakterie v příznivém prostředí pro svůj vývoj a umožňuje exponenciální růst. Binární štěpení zahrnuje mitotické dělení vedoucí ke dvěma identickým dceřiným buňkám.

Kultura Bacillus subtilis. Převzato a upraveno z: Pochybnost.

Rozmnožování sporulace

Tento druhý typ je také známý pro tvorbu spór. Objevuje se, když je v kolonii nějaký stres. Během sporulace dochází k asymetrickému dělení buněk, což má za následek vytvoření větší buňky (kmenové buňky) a menší buňky (prespore).

Předsádka je obklopena kmenovou buňkou a pokryta několika ochrannými vrstvami, které způsobují ztrátu vody a umožňují její zralost. Poté dojde k lýze kmenových buněk a uvolnění endospory, které mohou zůstat v klidu, dokud nebudou znovu vytvořeny příznivé podmínky.

Tento endospore, jak již bylo uvedeno, je odolný vůči extrémním teplotám, vysychání, působení detergentů a záření a je hlavní příčinou rezistence těchto bakterií a jejich schopnosti kolonizovat jakékoli prostředí.

Výživa

Většina bakterií rodu Bacillus žije v půdě a jejich výživa je saprofytická, to znamená, že se živí rozkladem organických látek.

Ostatní druhy tvoří bakteriální flóru zvířat. V těchto případech navazují symbiotický vztah, ve kterém využívají jídlo přijaté hostitelem a produkují enzymy, které pomáhají při trávení těchto potravin.

Nakonec některé druhy mohou působit jako oportunní paraziti a živí se přímo na svém hostiteli.

Nemoci

Většina druhů Bacillus není patogenní a málokdy je spojována s onemocněním u lidí nebo jiných zvířat. Anthrax je nejznámějším stavem způsobeným tímto typem bakterií, i když otrava jídlem a oportunní infekce způsobené Bacillus cereus jsou také běžné.

Antrax nebo antrax

Toto onemocnění je vysoce nakažlivé a je způsobeno bakterií Bacillus anthracis. Může ovlivnit různé části těla a jeho patogenita závisí na postižené tkáni, formě infekce a době, která trvá od infekce do zahájení léčby.

Kultura Bacillus anthracis, kmen shromážděný v Kaimedo, Tokio, Japonsko, místo bioterorismu v roce 1993. Převzato a upraveno: Centers for Disease Control, United States.

Nejagresivnější formou onemocnění je plicní antrax, který má vysokou úmrtnost. Může také napadat kůži (kožní antrax) nebo zažívací systém. Anthrax může napadnout každé teplokrevné zvíře, včetně člověka.

Jatečně upravená těla zvířat usmrcených touto nemocí, jakož i půda kontaminovaná stolicí nebo krev infikovaných zvířat představují rezervoáry této choroby.

Syndrom smažené rýže

Jedná se o hemetický syndrom, který se objevuje hlavně v důsledku konzumace špatně manipulované rýže, ale může se také vyskytnout v důsledku konzumace mléčných výrobků a jiných potravin. Příčinou je bakterie Bacillus cereus.

Tento syndrom je charakterizován přítomností nevolnosti a zvracení, které se objevují 1 až 5 hodin po požití kontaminované potravy. Mohou se také objevit křeče v břiše, ale průjem je vzácný.

Jedná se o onemocnění s omezeným počtem onemocnění, které obvykle netrvá déle než 48 hodin, ve kterém je důležité vyhnout se dehydrataci, odpočinku a konzumaci mléčných výrobků, dokud příznaky syndromu přetrvávají.

Endophthalmitis

Endophthalmitis je oční infekce způsobená různými patogenními organismy. Zánětlivá odpověď infikovaného orgánu může způsobit trauma stejnému oku.

S touto chorobou jsou spojeny různé druhy bakterií, jedním z nejdůležitějších je Bacillus cereus, jehož infekce způsobují léze s vyhrazenými prognózami.

Léčba onemocnění spočívá v podání klindamycinu nebo vankomycinu pacientovi, doporučuje se také dexamethason. Nemoc může někdy ohrozit vidění. V těchto případech se doporučuje chirurgické odstranění sklivce.

Jiné nemoci

Bacillus bakterie jsou spojeny s různými nemocemi, které postihují hlavně lidi s oslabeným imunitním systémem. Mezi tato onemocnění patří endokarditida, bakterémie, infekce kůže a svalstva a keratitida.

Druhy Bacillus megaterium, jeden z největších druhů bakterií, mohou způsobit mozkové abscesy.

Bacillus megatierium. Převzato a upraveno od: Alexastely.

Aplikace

Probiotika

Podle Světové zdravotnické organizace jsou probiotika živými mikroorganismy, které mají příznivé účinky na zdraví lidí nebo zvířat, které je konzumují v dostatečném množství ve své stravě.

Jako probiotika se používají některé druhy Bacillus, včetně B. coagulans. Mezi výhody konzumace této bakterie vědci navrhli, že zmírňuje příznaky syndromu dráždivého tračníku. Zmírňuje také příznaky revmatoidní artritidy a nadýmání.

Dalším členem rodu, který používá jako probiotik, je B. subtilis. Mezi výhody tohoto organismu jako probiotika patří úleva od střevních zánětů a urogenitálních infekcí a zastavení průjmu.

Spóry této bakterie působí proti oxidačnímu stresu způsobenému keratinocyitidou.

Biologický kontrolor

Bakterie rodu Bacillus produkují řadu látek s antibiotickými vlastnostmi, které inhibují růst fytopatogenních organismů, jako jsou ne ribosomální cyklické lipopeptidy a 5-endotoxiny. Používá se také ve farmaceutickém průmyslu k získání antibiotik proti lidským patogenům.

Přibližně 75% biopesticidů, které se celosvětově komercializují, se vyrábí na základě Bacillus thuringiensis. Jiné druhy, jako je B. subtilis, B. pumilus a B. amyloliquefaciens, se také komerčně používají, hlavně pro výrobu fungicidů.

Další použití

Průmysl také používá bakterie rodu Bacillus také pro komerční výrobu enzymů a pro výrobu detergentů. Kromě toho patří mezi nejpoužívanější mikroorganismy v mikrobiologii, molekulární biologii nebo studiích genetického inženýrství.

Životní cyklus

Za přiměřených podmínek výživy, teploty, pH, atmosférického složení, buňky Bacillus rostou a dělí se binárním štěpením, což je forma asexuální reprodukce, která spočívá v duplikaci DNA, po které následuje dělení cytoplazmy septem dělič, který prochází středem buňky, což vede ke vzniku dvou dceřiných buněk.

Nepříznivé podmínky

Pokud jsou však podmínky prostředí nepříznivé, vegetativní buňky vytvářejí endospory, což jsou buněčné struktury, které neobsahují ATP a které mají extrémně latentní metabolismy, které propůjčují rezistenci.

Endospory se tvoří na konci exponenciální růstové fáze. Je známo, že mnoho dalších faktorů ovlivňuje tvorbu endospor, jako je růstová teplota, pH prostředí, provzdušňování, přítomnost určitých minerálů a zdrojů uhlíku, dusíku a fosforu a jejich koncentrace. Dalším vlivem je hustota obyvatelstva.

Kroky spící spóry-vegetativní buňky

Konverze spících spór na vegetativní buňky zahrnuje tři kroky: aktivaci, klíčivost a růst. Nečinnost je narušena příznivými změnami teploty nebo stárnutím buněk.

Mnoho druhů však tuto aktivaci nevyžaduje. Při odchodu z klidu, pokud se spór setká s vhodnými podmínkami prostředí, dojde ke ztrátě klíčivosti ztrátou refrakce, rychlou hydrolýzou kůry a degradací malých rozpustných kyselých proteinů, které jí dodávají rezistenci vůči činidlům. chemická a radiační.

Protoplast vyklíčených spór viditelně bobtná v důsledku příjmu vody, obnoví se biosyntéza a z rotamové spórové vrstvy se objeví nová vegetativní buňka, což vede k novému období vegetativní reprodukce.

Doporučené druhy

Bacillus cereus

Tento druh je grampozitivní bakterie, která se běžně vyskytuje v půdě, vodě a potravě ve všech mírných pásmech světa. Je to fakultativní anaerobní druh, který se může pohybovat působením peritrichous flagella.

Tato bakterie je jedním z hlavních vinníků nemocí přenášených potravinami, s možností emetického syndromu nebo toxického infekčního syndromu. Bacillus cereus může také způsobovat různá nem gastrointestinální onemocnění, jako je například endokarditida, bakterémie, endoftalmitida nebo chronické kožní infekce.

Protože má velmi odolné endospory, nedochází k jeho eliminaci při vaření, ani k eliminaci mrazem, ale ten zastaví růst, takže pokud se má jídlo skladovat, je vhodné použít teploty pod 6 ° C. na dlouhou dobu.

Bacillus anthracis

Je to druh rodu, který se vyznačuje tím, že je imobilní nepřítomností bičíků, na rozdíl od toho, co se děje se zbytkem zástupců rodu. Je to grampozitivní a fakultativní anaerobní.

Tato bakterie je zodpovědná za antrax a její patogenita závisí na dvou virulenčních faktorech, kapsulárním polypeptidu nazývaném Látka P a proteinovém exotoxinu zvaném Faktor B.

Existuje celá řada kmenů této bakterie, jejichž virulence se mezi nimi liší. Nejvirulentnější kmeny byly použity jako biologické zbraně.

Bacillus subtilis

Grampozitivní a katalázově pozitivní bakterie, které obývají půdu. Je ve tvaru prutu se zaoblenými hranami a je široký 2 až 3 mikrony a široký 1 mikron. Tato bakterie je téměř výhradně aerobní, ale může přežít v anoxickém prostředí.

To je považováno za bezpečné pro člověka, ale existují izolované případy intoxikace z potravin kontaminovaných tímto druhem. V těchto případech jsou příznaky podobné příznakům otravy Bacillus cereus.

Je to jeden z nejvíce studovaných bakteriálních druhů a vědci jej považují za grampozitivní verzi Escherichia coli. Rovněž je považován za modelový organismus pro laboratorní studie, zejména ve studiích genetické manipulace.

Bacillus subtilis produkuje bactricin, baktericidní antibiotikum, které je účinné při léčbě grampozitivních bakterií, jako je Staphylococcus aureus. Produkuje také bioaktivní sloučeniny s antimykotickou aktivitou a látky používané při výrobě detergentů.

Bacillus thuringiensis

Gram pozitivní bacil, který obývá půdu, povrchy rostlin a ve střevech housenek různých druhů motýlů a můr. Je charakterizován tím, že během procesu sporulace produkují krystaly proteinu, které mají insekticidní vlastnosti.

Díky těmto krystalům, známým jako 8 endotoxiny, se spory Bacillus thuringensis a krystaly proteinů používají jako biopesticidy více než 100 let.

Vědci zavedli genetické informace o této rostlině pomocí genetického inženýrství do různých druhů rostlin, jako jsou brambory, bavlna nebo kukuřice, takže rostliny produkují látky s insekticidními vlastnostmi.

Reference

EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall a BJ McCarthy (1978). Mikrobiologie. 2. vydání. Holt, Rinehart a Winston.
S. Hogg (2005). Základní mikrobiologie. John Wiley & Sons, LTD.
C. Lyre. Bacillus cereus: charakteristika, morfologie, lokalita, symptomy nákazy, léčba. Obnoveno z: lifeder.com.
B. López. Bacillus subtilis: charakteristika, morfologie, nemoci. Obnoveno z: lifeder.com.
D. Fritz (2004). Taxonomie rodu Bacillus a příbuzné rody: Aerobní bakterie tvořící endosporu. Fytopatoly
PCB Turnbull (1996). Kapitola 15. Bacillus. In: Baron S, redaktor. Lékařská mikrobiologie. 4. vydání. Galveston (TX): Lékařská fakulta University of Texas v Galvestonu.
Bacil. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org

BACILLUS: CHARAKTERISTIKA, REPRODUKCE, VÝŽIVA, NEMOCI - BIOLOGIE - 2025