Bacillus

1620
Egbert Haynes
Bacillus
Illustrasjon av bakterier av slekten Bacillus

Hva er det Bacillus?

Bacillus er en slekt av bakterier i Firmicutes-divisjonen som er preget av å være spordannende under aerobe forhold. De er stavformede og generelt grampositive (selv om noen er gramvariabler), med kolonier som viser organismer som flekker rosa og andre som flekker lilla.

I disse tilfellene har forskere funnet ut at antall organismer som reagerer som gramnegative øker med alderen på kolonien på grunn av en reduksjon i tykkelsen på petidoglycan-laget..

Bakterier av denne slekten kan være strengt aerobe eller fakultative anaerobe. De fleste er mobile på grunn av tilstedeværelsen av flageller, men det er også representanter som ikke er mobile. De finnes i praktisk talt ethvert miljø på jorden, inkludert ekstreme miljøer, fra høye høyder til havbunnen..

Noen arter er av medisinsk interesse, da de kan forårsake sykdommer som miltbrann (Bacillus anthracis) eller matbåren sykdom (Bacillus cereus). Andre brukes til å skaffe antibiotika, enzymer, som probiotika eller i gjæringsprosesser og i landbruket..

Kjønnsegenskaper Bacillus

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

Endosporeproduksjon

Det viktigste kjennetegnet ved slekten er evnen til å produsere endosporer under aerobe forhold. Disse sporene er preget av å være i stand til å motstå høye temperaturer, uttørking, virkningen av desinfeksjonsmidler og til og med stråling.

Mobilvegg

Celleveggen består av flere lag peptidoglykaner tverrbundet mellom dem, og danner et sterkt stillas som opprettholder celleformen og inneholder teikoesyre og lipoteikosyrer..

Morfologi

De er stavformede, rette eller svakt buede og finnes enkeltvis, parvis og noen ganger i lenker. De aller fleste av dem er mobile på grunn av tilstedeværelsen av peritrichous flagella, det vil si at de projiserer i alle retninger. derimot, Bacillus anthracis mangler flagella.

Grampositiv

De fleste bakteriene i denne slekten er Gram-positive, men noen er Gram-variable, det vil si at de kan farges rosa eller lilla. Dette er fordi peptidoglycan-laget kan bli mindre tykt og komplekst når bakteriene blir eldre, uten å kunne beholde krystallfioletten når de behandles med alkohol..

Utholdenhet

De er allestedsnærværende og veldig motstandsdyktige organismer, med arter som er i stand til å motstå svært høye temperaturer (termofile) eller veldig lave (psykrofile), det er også arter som tåler veldig sure eller veldig alkaliske miljøer for andre arter.

Noen arter er strenge aerobe, fordi de ikke klarer å overleve under anoksiske forhold, mens andre arter er fakultative anaerobe..

Kjønnsmorfologi Bacillus

Bakterier av slekten Bacillus De kan være stavformede, rette eller svakt buede, generelt runde, selv om noen celler er blitt beskrevet som firkantede (for eksempel Bacillus cereus).

Celler har en diameter fra 0,4 til 1,8 mikron og en lengde på 0,9 til 10,0 mikron. Dimensjonene til cellene i hver art og innenfor hver stamme har en tendens til å ha liten variasjon.

Celler forekommer enkeltvis og parvis, noen i kjeder og noen ganger i lange filamenter. Avhengig av art, stamme og kulturforhold, kan datterceller skilles fra hverandre.

Dermed ser kulturen ut til å være sammensatt av enkeltceller og par av delende celler sett ved fasekontrastmikroskopi. I andre tilfeller kan dattercellene forbli festet til hverandre, og dermed vise kjeder av celler..

Sporens morfologi er en taksonomisk egenskap, selv om det kan være noe variasjon innen bestemte stammer. De vanligste sporene er ellipsoide eller ovale i form, men former varierer fra sylindrisk til ellipsoid, sfærisk eller uregelmessig formet som minner om en nyre eller banan..

Taksonomi og klassifisering

Taksonomisk, slekten Bacillus Det ligger i Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Denne slekten ble brukt av Christian Gottfried Ehrenberg i 1835 for å gruppere stavformede bakterier.

Deretter omdefinerte Ferdinand Cohn i 1872 gruppen som spordannende, varmebestandige, grampositive og fakultative aerobe eller anaerobe bakterier. Type arten av slekten er Bacillus subtilis.

Forskere bestemte i 1991 at slekten Bacillus, slik det hadde blitt behandlet til dags dato, var det polyfyletisk. Som de gjennomførte en omorganisering av gruppen for Bacillus sensu lato, hvorfra fem nye slekter ble utvunnet.

Slekten er delt inn i to grupper, på den ene siden gruppen av B. subtilis og beslektede arter, mens den andre er gruppen av B. cereus. Den første av dem grupperer organismer med mindre enn 1 mikrometer i diameter, ikke-hovent sporangium og ellipsoide sporer..

Den andre gruppen inneholder derimot arter med mer enn 1 mikrometer i diameter, med ikke-hovent sporangium og elpsoide sporer..

Hvor er kjønn Bacillus?

Bakterier av slekten Bacillus de har blitt isolert hovedsakelig fra jord, vann, mat og kliniske prøver. Men de har også blitt funnet i de mest uvanlige miljøene, for eksempel i havbaserte sedimenter tusenvis av meter under havnivå og i stratosfæriske luftprøver, i sure geotermiske bassenger, i svært alkalisk grunnvann og i terminale hypersaliske innsjøer..

Andre er blitt oppdaget i menneskeskapte nisjer, fra meksikanske graver og forfallende romerske veggmalerier, til rene rom i romfartøymonteringsanlegg..

Planter er også en rik kilde til nye arter av Bacillus, noen endofytiske og andre assosiert med rhizosfæren.

Reproduksjon

Bakterier av slekten Bacillus har to former for aseksuell reproduksjon: binær fisjon og sporulering.

Binær fisjon

Binær fisjon er en type reproduksjon som oppstår når bakterien er i et gunstig miljø for utvikling og tillater eksponentiell vekst. Binær fisjon involverer mitotisk deling som resulterer i to identiske datterceller.

Reproduksjon av sporulasjon

Denne andre typen er også kjent for spordannelse. Det ser ut når det er en slags stress i kolonien. Under sporulering oppstår en asymmetrisk celledeling, noe som resulterer i dannelsen av en større celle (stamcelle) og en mindre celle (prespore).

Prespore er omfattet av stamcellen og dekket med flere beskyttende lag, som genererer vanntap og tillater modenhet. Etter det oppstår lysis av stamcellen og frigjøring av endosporen, som kan forbli sovende til gunstige forhold er reetablert..

Denne endosporen, som allerede påpekt tidligere, er motstandsdyktig mot ekstreme temperaturer, uttørking, virkningen av vaskemidler og stråling, og er den viktigste årsaken til motstanden til disse bakteriene og deres evne til å kolonisere ethvert miljø..

Ernæring

De fleste bakterier i slekten Bacillus De blir funnet i jorden og ernæringen er av saprofytisk type, det vil si at de spiser på nedbrytende organisk materiale.

Andre arter utgjør bakteriefloraen til dyr. I disse tilfellene etablerer de et symbiotisk forhold der de drar nytte av maten de tar av verten og produserer enzymer som hjelper til med fordøyelsen av disse matvarene..

Til slutt kan noen arter fungere som opportunistiske parasitter og mate direkte på verten..

Sykdommer

De fleste arter av Bacillus de er ikke patogene og har sjelden blitt assosiert med sykdom hos mennesker eller andre dyr. Miltbrann er den mest kjente tilstanden forårsaket av denne typen bakterier, selv om matforgiftning og opportunistiske infeksjoner forårsaket av Bacillus cereus

Miltbrann eller miltbrann

Denne sykdommen er svært smittsom og er forårsaket av bakteriene Bacillus anthracis. Det kan påvirke forskjellige deler av kroppen, og dens patogenisitet avhenger av det berørte vevet, infeksjonsformen og tiden det tar fra infeksjon til behandling..

Bacillus anthracis-kultur, stamme samlet i Kaimedo, Tokyo, Japan, stedet for bioterrorismehendelsen fra 1993. Tatt og redigert fra: Centers for Disease Control, USA [Public domain].

Den mest aggressive formen for sykdommen er lunge miltbrann, som har høy dødelighet. Det kan også angripe huden (kutan miltbrann) eller fordøyelsessystemet. Miltbrann kan angripe ethvert varmblodet dyr, inkludert mennesker.

Kadaver av dyr som er drept av sykdommen, samt land som er forurenset av avføring, eller blod fra infiserte dyr, utgjør reservoarer av sykdommen.

Stekt ris syndrom

Det er et hemetisk syndrom som hovedsakelig vises på grunn av inntak av dårlig håndtert ris, selv om det også kan vises på grunn av inntak av meieriprodukter og annen mat. Årsaksmidlet er bakterier Bacillus cereus.

Dette syndromet er preget av tilstedeværelse av kvalme og oppkast, som vises 1 til 5 timer etter å ha spist forurenset mat. Magekramper kan også forekomme, men diaré er sjelden..

Det er en selvbegrenset sykdom som vanligvis varer i ikke mer enn 48 timer, der det er viktig å unngå dehydrering, hvile og unngå meieriforbruk mens symptomene på syndromet vedvarer.

Endoftalmitis

Endoftalmitis er en øyeinfeksjon på grunn av forskjellige patogene organismer. Den inflammatoriske responsen til det infiserte organet kan forårsake traumer i samme øye.

Ulike arter av bakterier er relatert til denne sykdommen, en av de mest relevante er Bacillus cereus, hvis infeksjoner forårsaker lesjoner med reserverte prognoser.

Behandling av sykdommen består i å gi pasienten clindamycin eller vancomycin, dexametason anbefales også. Noen ganger kan sykdommen kompromittere synet. I disse tilfellene anbefales kirurgisk fjerning av glasslegemet..

Andre sykdommer

Bakterier av slekten Bacillus De er relatert til forskjellige sykdommer som hovedsakelig rammer mennesker med nedsatt immunforsvar. Disse sykdommene inkluderer endokarditt, bakteriemi, hud- og muskuloskeletale infeksjoner, samt keratitt..

Arten Bacillus megaterium, en av de største bakterieartene som finnes, kan forårsake hjerneabscesser.

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

Bruksområder / applikasjoner

Probiotika

Ifølge Verdens helseorganisasjon er probiotika levende mikroorganismer som forårsaker gunstige effekter på helsen til mennesker eller dyr som spiser dem i tilstrekkelige mengder i kostholdet..

Noen arter av Bacillus brukes som probiotika, inkludert B. koagulaner. Blant fordelene ved å innta denne bakterien, har forskere antydet at den lindrer symptomene på irritabel tarmsyndrom. Lindrer også symptomer på revmatoid artritt og flatulens.

Et annet medlem av slekten som har bruk som probiotisk er B. subtilis. Blant fordelene med denne organismen som probiotisk er lindring av tarmbetennelser og urogenitale infeksjoner og stopp av diaré.

Sporene til denne bakterien virker på sin side mot oksidativt stress forårsaket av keratinocytis.

Biologisk kontroller

Bakterier av slekten Bacillus de produserer en rekke stoffer med antibiotiske egenskaper som hemmer veksten av fytopatogene organismer, for eksempel ikke-ribosomale sykliske lipopeptider og δ-endotoksiner. Det brukes også i farmakologisk industri for å skaffe antibiotika mot humane patogener..

Cirka 75% av biopesticidene som kommersialiseres over hele verden produseres basert på Bacillus thuringiensis. Andre arter, som B. subtilis, B. pumilus Y B. amyloliquefaciens De brukes også kommersielt, hovedsakelig for produksjon av soppdrepende midler.

Andre bruksområder

Industrien bruker også bakterier av slekten Bacillus for kommersiell produksjon av enzymer og for produksjon av vaskemidler. I tillegg er de blant de mest brukte mikroorganismer innen mikrobiologi, molekylærbiologi eller genteknologi..

Livssyklus av arter av slekten Bacillus

Under tilstrekkelige forhold med ernæring, temperatur, pH, atmosfærisk sammensetning, blant annet cellene i Bacillus vokse og dele ved binær fisjon, en form for aseksuell reproduksjon som består av DNA-duplisering, etterfulgt av deling av cytoplasma av et skilleseptum som går gjennom sentrum av cellen, og gir opphav til to datterceller.

Bivirkninger

Men når miljøforholdene er ugunstige, genererer vegetative celler endosporer, som er cellulære strukturer som ikke inneholder ATP og har ekstremt latente metabolismer, noe som gir motstand..

Endosporer dannes på slutten av den eksponensielle vekstfasen. Mange andre faktorer er kjent for å påvirke dannelsen av endosporer, for eksempel veksttemperatur, miljø-pH, lufting, tilstedeværelsen av visse mineraler og kilder til karbon, nitrogen og fosfor og deres konsentrasjoner. En annen innflytelse er befolkningstetthet.

Trinn sovende sporer-vegetative celler

Konvertering av sovende sporer til vegetative celler innebærer tre trinn: aktivering, spiring og utvekst. Inaktivitet brytes av gunstige endringer i temperatur eller ved aldring av celler.

Imidlertid krever mange arter ikke slik aktivering. Når sporen oppfyller dvalemodus, hvis sporen oppfyller passende miljøforhold, utløses spiring ved tap av brytningsevne, rask hydrolysering av hjernebarken og nedbrytning av små syreoppløselige proteiner som gir motstand mot midler. Kjemisk og stråling.

Protoplasten til de spirede sporene svulmer synlig på grunn av opptak av vann, biosyntese gjenopptas, og en ny vegetativ celle dukker opp fra rotamsporelaget, noe som gir opphav til en ny periode med vegetativ reproduksjon..

Eksempler på arter av slekten Bacillus

Bacillus cereus

Bacillus cereus

Denne arten er en gram-positiv bakterie som ofte finnes i jord, vann og mat i alle tempererte områder i verden. Det er en fakultativ anaerob art som kan bevege seg ved handling av peritrichous flagella.

Denne bakterien er en av de viktigste synderne av matbårne sykdommer, med mulighet for emetisk syndrom eller giftig-smittsomt syndrom.. Bacillus cereus Det kan også forårsake forskjellige ikke-gastrointestinale sykdommer, som endokarditt, bakteriemi, endoftalmitis eller kroniske hudinfeksjoner blant andre..

Fordi den har veldig motstandsdyktige endosporer, oppnås ikke eliminering ved tilberedning, og elimineres heller ikke ved frysing, men sistnevnte stopper veksten, så det anbefales å bruke temperaturer under 6 ° C hvis maten skal lagres. i lange perioder.

Bacillus anthracis

Bacillus anthracis

Det er en art av slekten som er preget av å være immobile på grunn av fravær av flagella, i motsetning til hva som skjer med resten av representantene for slekten. Det er gram-positivt og fakultativ anaerobt.

Denne bakterien er ansvarlig for miltbrann og dens patogenisitet avhenger av to virulensfaktorer, et kapselpolypeptid kalt substans P og et proteineksotoksin kalt faktor B.

Det er mange stammer av denne bakterien, hvis virulens varierer mellom dem. De mest virulente stammene har blitt brukt som biologiske våpen.

Bacillus subtilis

Bacillus subtilis

Grampositive og katalasepositive bakterier som lever i jorden. Den er stangformet med avrundede kanter og er 2-3 mikron lang og 1 mikron bred. Denne bakterien er nesten utelukkende aerob, men kan overleve i anoksiske miljøer..

Det regnes som trygt for mennesker, men det er isolerte tilfeller av matforgiftning forurenset med denne arten. I disse tilfellene ligner symptomene på forgiftning av Bacillus cereus.

Det er en av de mest studerte bakterieartene, og forskere anser det for å være den Gram-positive versjonen av Escherichia coli. Det regnes også som en modellorganisme for laboratoriestudier, spesielt i genetiske manipulasjonsstudier..

Bacillus subtilis produserer bactricin, et bakteriedrepende antibiotikum som er effektivt i behandling av grampositive bakterier, som f.eks Staphilococcus aureus. Det produserer også bioaktive forbindelser med soppdrepende aktivitet og stoffer som brukes i produksjonen av vaskemidler..

Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis

Grampositiv basille som lever i jorda, planteoverflater og i tarmene til larvene til forskjellige arter av sommerfugler og møll. Det karakteriseres fordi de under sporuleringsprosessen produserer proteinkrystaller som har insektdrepende egenskaper.

Takket være disse krystallene, kjent som δ endotoksiner, sporene av Bacillus thuringensis og proteinkrystaller har blitt brukt som biopesticider i mer enn 100 år.

Forskere har introdusert den genetiske informasjonen til denne planten, gjennom genteknologi, til forskjellige plantearter, som poteter, bomull eller mais, slik at plantene produserer stoffer med insektdrepende egenskaper..

Referanser

  1. ÆSJ. Nester, C.E. Roberts, N.N. Pearshall & B.J. McCarthy (1978). Mikrobiologi. 2. utgave. Holt, Rinehart & Winston.
  2. S. Hogg (2005). Essensiell mikrobiologi. John Wiley & Sons, LTD.
  3. C. Lira. Bacillus cereus: egenskaper, morfologi, habitat, smittsymptomer, behandling. Gjenopprettet fra: lifeder.com.
  4. B. López. Bacillus subtilis: egenskaper, morfologi, sykdommer. Gjenopprettet fra: lifeder.com.
  5. D. Fritz (2004). Taksonomi av slekten Bacillus og beslektede gener: De aerobe endospore-dannende bakteriene. Fytopatoly
  6. P.C.B. Turnbull (1996). Kapittel 15. Bacillus. I: Baron S, redaktør. Medisinsk mikrobiologi. 4. utgave. Galveston (TX): University of Texas Medical Branch i Galveston.
  7. Bacillus. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.