FIRMICUTES: CHARAKTERISTIKA, MORFOLOGIE A KLASIFIKACE - BIOLOGIE - 2025

Firmicutes je jedním z fyla, ve kterém jsou bakterie klasifikovány. Toto kmen zahrnuje tři třídy (Bacilli, Clostridia a Erysipelotrichia), 26 rodin a 223 rodů, čímž tvoří hlavní bakteriální kmen.

Bakterie zařazené do tohoto kmene mají společnou evoluční historii. Všichni mají tuhou buněčnou stěnu, ze které pochází název Firmicutes (v latině znamená firmus pevnost a pleť se týká kůže nebo buněčné stěny).

Lactobacillus acidophilus. Autor: RNDr. Josef Reischig, CSc. (Archiv autora), prostřednictvím Wikimedia Commons

Všechny bakterie kmene obsahují v buněčné stěně kyselinu muramovou a některé obsahují kyselinu teitovou. Většina z nich je gram-pozitivní, s výjimkou rodin Veillonellaceae a Syntrophomonadaceae, které jsou gram-negativní.

Firmicutes bakterie jsou fenotypově rozmanité, mohou být sférické, rovné, zakřivené buňky, spirálové tyče nebo vlákna, s nebo bez flagella, s nebo bez žáruvzdorných endospor.

Mohou být aerobní, fakultativní nebo přísní anaerobní. Některé jsou termofilní a / nebo halofilní. Některé z nich jsou chemoganotropní a jiné anoxické fotoheterotropní. Většina roste v neutrálním pH, ale některé jsou acidofilní nebo alkifilní. Mají obsah DNA, který je obecně menší než 50%.

Bakterie zařazené do kmene Firmicutes tvoří důležitou součást flóry střeva člověka, společně s bakteriemi zařazenými do kmene Bacteriodetes. Nedávné studie zjistily, že střevní mikrobiota obézních lidí a zvířecích modelů je spojena s větším množstvím Firmicutes ve vztahu k Bacteriodetes.

Obecné vlastnosti

Phylogeny

Fylogeneze firem byla neustále revidována a znovu zkoumána a zahrnuje stále více dat a nové metody, které umožňují navrhovat nové vývojové hypotézy.

Nedávné studie založené na analýze malých podjednotek ribozomálních RNA nukleotidových sekvencí vytvořily fylogenetický rámec, ve kterém je Firmicutes phylum tvořen třemi třídami (Basilli, Clostridia a Erysipelotrichia), 26 rodin a 223 rodů.

V předchozích klasifikacích zahrnoval tento kmen další třídu zvanou Mollicutes, která se liší od zbytku bakterií Firmicutes v tom, že postrádá rigidní buněčné stěny, postrádá peptidoglykany nebo kyselinu muramovou, je flexibilní a je vysoce pleomorfní.

Tato skupina byla odstraněna ze Firmicutes v novějších studiích s alternativními markery. V důsledku toho byla třída Mollicutes povýšena na okraj Tenericute.

Rodina Erysipelotrichaceae, dříve klasifikovaná jako Mollicutes, která tvoří grampozitivní buněčnou zeď, zůstává v Firmicutes jako nová třída nazvaná Erysipelotrichia, s jediným řádem (Erysipelotrichales), který zahrnuje jednu rodinu (Erysipelotrichaceae). Nedávné analýzy potvrzují oddělení mezi třídami Basilli a Clostridia.

Klasifikace

Třída Clostridia

Třída Clostridia je fenotypově, fyziologicky a ekologicky rozmanitá polyfyletická klaja. Obsahuje grampozitivní i gramnegativní bakterie a většina rodů se tvoří spóry, až na výjimky jako Clostridium.

Třída Clostridia se skládá z řádů Clostridiales, Halanaerobiales a Thermoanaerobacterales. Bakterie patřící do řádu Clostridiales jsou přísné anaeroby, bakterie řádu Halanaerobiales jsou halofilní a bakterie řádu Thermoanaerobacteriales jsou teplomilné.

Některé druhy klostridií jsou pro průmysl velmi důležité, protože se používají k výrobě rozpouštědel jako konečného produktu fermentačního procesu.

Jiní produkují toxiny, jako je Clostridium botulinum, také známé jako BoTox, které paralyzují svaly obličeje, aby se snížily vrásky kůže.

Třída Erysipelotrichia

Tato třída se skládá z bakterií ve tvaru jemných tenkých, rovných nebo mírně zakřivených tyčinek, které mají tendenci tvořit dlouhá vlákna. Jsou imobilní s grampozitivní buněčnou stěnou, které neprodukují endospory.

Jsou aerobní, fakultativní anaerobní. Jsou chemoorganotropní. Mají fermentativní respirační metabolismus. Tato skupina zahrnuje některé patogenní druhy pro savce a ptáky, mezi nimi Erysipelothrix rhusiopathiae a Bulleidia extructa.

Třída Basilli

Bakterie třídy Basilli obecně tvoří grampozitivní buněčnou stěnu. Mohou nebo nemusí tvořit endospory. Většina z nich jsou aerobní nebo mikroaerofilní, zatímco pouze některé jsou fakultativní anaerobové. Třída Bacilli se skládá z řádů Bacillales a Lactobacillales.

Většina rodů řádu Bacillales tvoří endospory, ačkoli existují výjimky. Kromě toho mají grampozitivní barvení buněčné stěny u mladých buněk. Většina rodů má menachinon 7 (MK-7).

Menachinony s dlouhým řetězcem, od MK-6 do MK-11, byly hlášeny v rodině termoaktinomycetaceae. Menachinony jsou také známé jako vitamín K ₂.

Počet postranních řetězců je uveden ve zvláštním názvu každého menachinonu (např. MK-6 má šest molekulárních jednotek připojených k jádru molekuly tvořené chinonovým kruhem).

Rod rodu Bacillales zahrnuje vysoce patogenní bakterie, jako je Bacillus anthracis, které způsobují antrax. Dalším důležitým druhem je Bacillus subtilis, jeden z organismů používaných jako model ve výzkumu k pochopení témat od buněčné diferenciace po ukládání železa a replikaci DNA.

Bakterie řádu Lactobacillales mohou být ve tvaru tyčinky nebo koky, mohou mít grampozitivní barvení buněčných stěn, netvoří endospory, jsou fakultativní anaeroby a jsou většinou katalázově negativní.

Tento řád zahrnuje prospěšné bakterie, jako je Lactobacillus, důležité složky gastrointestinální flóry u lidí a jiných zvířat, a používá se řemeslně a průmyslově pro výrobu jogurtu a jiných fermentovaných potravin.

Gastrointestinální mikrobiota

Gastrointestinální mikrobiota hraje důležitou roli v udržování lidského zdraví tím, že poskytuje energii, živiny a imunitní ochranu. U zdravých dospělých bylo identifikováno více než 1250 druhů bakterií, převážně patřících do fyla Bacteroidetes, Firmicutes a Actinobacteria.

Obecně lze říci, že ve složení lidské střevní mikrobioty je vztah Firmicutes / Bacteroidetes velmi důležitý. U obézních osob byl identifikován vysoký podíl firem, zatímco u osob s nízkou hmotností byl zaznamenán inverzní vztah.

Složení této mikrobioty se vyvíjí po celý život, od raného dětství do stáří. Poměr Firmicutes / Bacteroidetes se tak zvyšuje od narození do dospělosti a v pokročilém věku se dále mění.

Bylo také zjištěno, že strava má významný vliv na gastrointestinální mikrobiotu. Poměr Firmicutes / Bacteroidetes je vyšší u lidí se stravou na bázi živočišných bílkovin a nasycených tuků než u lidí se stravou s vysokým obsahem zeleniny a vlákniny.

Reference

1. Bahl, H & Dürre, P. (2000). Clostridia: Biotechnologie a lékařské aplikace. Německo. Wiley-VCH.
2. Conlon, MA & a Bird. AR (2015). Vliv stravování a životního stylu na střevní mikrobiotiku a lidské zdraví. Živiny, 7 (1), 17-44.
3. Firmicutes. (2018, 30. ledna). Wikipedia, encyklopedie zdarma. Datum konzultace: 20:40, 27. září 2018 od es.wikipedia.org
4. Firmicutes. (2018, 17. září) V Wikipedii, The Encyclopedia. Citováno z 20:41, 27. září 2018, z en.wikipedia.org
5. Mariat, D, Firmesse, O., Levenez, F, Guimarăes, VD, Sokol, H, Doré, J, Corthier, G a Furet JP. (2009). Poměr Firmicutes / Bacteroidetes lidské mikrobioty se mění s věkem. BMC Microbiology, 9: 123.
6. Vos, P., Garrity, G., Jones, D., Krieg, NR, Ludwig, W., Rainey, FA, Schleifer, K.-H., Whitman, W. (2009). Bergeyho příručka systematické bakteriologie: Svazek 3: Firmicutes. POUŽITÍ.