BACILLUS: JELLEMZŐK, SZAPORODÁS, TÁPLÁLKOZÁS, BETEGSÉGEK - BIOLÓGIA - 2026

A Bacillus baktériumok nemzetsége a Firmicutes osztályban, melyeket spóraképzés jellemez aerob körülmények között. Rúd alakúak és általában gram-pozitívak (bár némelyikük grammban változó), olyan kolóniákkal, amelyek rózsaszínű, illetve lila színű organizmusokat jelentenek.

Ezekben az esetekben a kutatók azt találták, hogy a gram-negatívként reagáló organizmusok száma a kolónia életkorával növekszik a petidoglikán réteg vastagságának csökkenése miatt.

Bacillus flexus. Készítette és szerkesztette: Dr. Sahay.

Ennek a nemzetségnek a baktériumai szigorúan aerob vagy fakultatív anaerob baktériumok lehetnek. A legtöbb a flagella jelenléte miatt mobil, de vannak olyan nem-mobil képviselők is. A földön gyakorlatilag bármilyen környezetben megtalálhatók, beleértve a szélsőséges körülményeket is, a nagy magasságtól a tengerfenékig.

A nemzetet 1835-ben Christian Gottfried Ehrenberg használta rúd alakú baktériumok meghatározására, de később Ferdinand Cohn újradefiniálta, és spóraképző baktériumok csoportosításához használták aerob, grampozitív és fakultatív aerob vagy anaerob körülmények között.

Néhány faj orvosi jelentőségű, mivel olyan betegségeket okozhat, mint például a antracsokat (Bacillus anthracis) vagy az élelmiszerekből származó betegségeket (Bacillus cereus). Másokat antibiotikumok, enzimek előállítására használnak probiotikumokként vagy erjesztési folyamatokban és a mezőgazdaságban.

Általános tulajdonságok

A nemzet fő meghatározó tulajdonsága az, hogy aerob körülmények között képes endospórokat előállítani. Ezekre a spórákra jellemző a magas hőmérsékletnek, a kiszáradásnak, a fertőtlenítőszereknek és a sugárzásnak is ellenállása.

A sejtfal több, egymással összekapcsolt peptidoglikán rétegből áll, és erős állványt képez, amely fenntartja a sejt alakját, és teichoic és lipoteichoic savakat tartalmaz.

Rúd alakú, egyenes vagy kissé ívelt, és egyedileg, párban és alkalmanként láncban is megtalálhatók. Ezek többsége mobil a peritrichous flagella jelenléte miatt, vagyis minden irányba kinyúlnak. A Bacillus anthracis-nak azonban nincs flagella.

Ennek a nemzetségnek a legtöbb baktériuma gram-pozitív, azonban néhány grammban változó, vagyis rózsaszínű vagy lila színű lehet. Ennek oka az, hogy a peptidoglikán réteg a baktériumok öregedésével kevésbé vastag és bonyolultabbá válhat, mivel alkohollal kezelve nem képes megőrizni a kristályibolya.

Ezek mindenütt jelenlévő és nagyon ellenálló szervezetek, olyan fajokkal, amelyek képesek ellenállni a nagyon magas hőmérsékleten (termofil) vagy nagyon alacsony (pszichofil), vannak olyan fajok, amelyek más fajok számára is tolerálják nagyon savas vagy nagyon lúgos környezetet.

Néhány faj szigorúan aerob, nem képes túlélni anoxikus körülmények között, míg más fajok fakultatív anaerob.

Morfológia

A Bacillus baktériumok lehetnek rúd alakúak, egyenesek vagy kissé hajlottak, általában kerek véggel, annak ellenére, hogy egyes sejteket négyzet alakúnak (pl. Bacillus cereus) jellemeztek.

A sejtek átmérője 0,4 - 1,8 mikron, és hossza 0,9 - 10,0 mikron. Az egyes fajokon és az egyes törzseken belüli sejtek méretei általában csekély ingadozást mutatnak.

A sejtek külön-külön és párban fordulnak elő, néhányban láncokban és alkalmanként hosszú szálakban. A fajtól, a törzstől és a tenyésztési körülményektől függően a lányos sejtek elválaszthatók.

Tehát úgy tűnik, hogy a tenyészet egyes sejtekből és elválasztó sejtek párjából áll, ha fáziskontrasztmikroszkópos vizsgálatot végeznek. Más esetekben a lányos sejtek kapcsolódhatnak egymáshoz, ily módon mutatva a sejtláncokat.

A spórák morfológiája taxonómiai jellemző, bár bizonyos törzseken belül eltérések fordulhatnak elő. A leggyakoribb spórák ellipszoid vagy ovális alakúak, de az alakja hengeres és ellipszis alakú, gömb alakú vagy szabálytalan alakú, a vesere vagy a banánra emlékeztető formájú.

Taxonómia és osztályozás

Taxonómiai szempontból a Bacillus nemzetség a Phylum Firmicutes, a Bacilli osztály, a Bacillales család és a Bacillacea családban található. Ezt a nemzetet Christian Gottfried Ehrenberg 1835-ben használta rúd alakú baktériumok csoportosítására.

Majd Ferdinand Cohn, 1872-ben, újra meghatározta a csoportot spóraképző, hőálló, gram-pozitív és fakultatív aerob vagy anaerob baktériumként. A nemzetség típusa a Bacillus subtilis.

A kutatók 1991-ben megállapították, hogy a Bacillus nemzetség, ahogyan azt eddig kezelték, polifiletikus. Ezért elvégezték a Bacillus sensu lato csoport átrendezését, amelyből öt új nemzetet vontak ki.

A nemzetet két csoportra osztják, egyrészt a B. subtilis és rokon fajok csoportjára, másrészt a B. cereus csoportjára. Az első az 1 μm-nél kisebb átmérőjű organizmusokat, nem duzzadt sporangiumokat és ellipszoid spórákat csoportosítja.

A második csoport viszont az 1 μm-nél nagyobb átmérőjű fajokat tartalmazza, nem duzzadt sporangiummal és elpsoid spórákkal.

Hol vannak?

A Bacillus baktériumokat főként talajból, vízből, táplálékból és klinikai mintákból választották ki. De megtalálhatók a legszokatlanabb környezetekben is, például az óceáni üledékekben a tengerszint feletti ezer méter alatt és sztratoszférikus levegőmintákban, savas geotermikus medencékben, erősen lúgos talajvízben és a terminális hiperszin tavakban.

Mást fedeztek fel az ember által létrehozott fülkékben, a mexikói sírokból és a romló római falfestményekből az ultratisztább szobákig az űrhajók összeszerelési helyiségeiben.

A növények új Bacillus fajok gazdag forrásait is képezik, némelyik endofitikus és mások a rhoszoszférához kapcsolódnak.

Reprodukció

A Bacillus nemzetség baktériumai az aszexuális szaporodásnak két formájában vannak: bináris hasadás és sporuláció.

Bináris hasadás

A bináris hasadás egy olyan típusú szaporodás, amely akkor fordul elő, amikor a baktérium a fejlődéséhez kedvező környezetben van, és lehetővé teszi az exponenciális növekedést. A bináris hasítás magában foglalja a mitotikus megosztást, amely két azonos lányos sejthez vezet.

Bacillus subtilis kultúra. Felvétel és szerkesztés: Kétség.

A sporuláció szaporodása

Ez a második típus a spóraképződésről is ismert. Úgy tűnik, amikor valamilyen stressz van a kolóniában. A sporuláció során aszimmetrikus sejtosztódás lép fel, amelynek eredményeként nagyobb sejt (őssejt) és kisebb sejt (prespore) képződik.

Az őssejtet az őssejt veszi körül, és több védőréteggel borítja, ami vízveszteséget okoz és lehetővé teszi annak érettségét. Ezt követően megtörténik az őssejt lízise és az endoszpóra felszabadulása, amely alvó állapotban maradhat, amíg a kedvező körülmények helyre nem állnak.

Ez az endoszpóra, amint azt már korábban említettük, ellenáll a szélsőséges hőmérsékleteknek, a kiszáradásnak, a mosó- és tisztítószereknek és a sugárzásnak, és e baktériumok rezisztenciájának és képességének a fő oka minden környezetben.

Táplálás

A Bacillus nemzetség legtöbb baktériuma a talajban él, táplálkozásuk szaprofit típusú, azaz a bomló szerves anyaggal táplálkoznak.

Más fajok alkotják az állatok baktériumflóráját. Ezekben az esetekben egy olyan szimbiotikus kapcsolatot alakítanak ki, amelyben kihasználják a gazdaszervezet által elfogyasztott ételt, és enzimeket termelnek, amelyek segítenek ezen élelmiszerek emésztésében.

Végül, egyes fajok opportunista parazitákként viselkedhetnek, közvetlenül a gazdaszervezetükön táplálkozva.

betegségek

A legtöbb Bacillus faj nem patogén és ritkán társult emberek vagy más állatok betegségeivel. Az anthrax a legismertebb állapot, amelyet az ilyen típusú baktériumok okoznak, bár a Bacillus cereus által okozott ételmérgezés és opportunista fertőzések szintén gyakoriak.

Anthrax vagy antrax

Ez a betegség rendkívül fertőző, és a Bacillus anthracis baktérium okozza. Befolyásolhatja a test különféle részeit, patogenitása az érintett szövettől, a fertőzés formájától és a fertőzés kezdetétől függő időtől függ.

Bacillus anthracis kultúra, törzs Kaimedóban, Tokióban, Japánban, az 1993. évi bioterrorista esemény helyén, gyűjtve és szerkesztve: Disease Control Centers, Egyesült Államok.

A betegség leginkább agresszív formája a pulmonalis antrac, amely magas a halálozási arányban. Ezenkívül támadhatja a bőrt (bőrbéka) vagy az emésztőrendszert. A antrax bármilyen melegvérű állatot megtámadhat, beleértve az embert is.

A betegség által elpusztított állatok tetemei, valamint a széklettel szennyezett föld vagy a fertőzött állatok vére képezik a betegség tározóit.

Sült rizs szindróma

Ez egy hemetikus szindróma, amely elsősorban a rosszul kezelt rizs fogyasztása miatt jelentkezik, bár ez előfordulhat a tejtermékek és más ételek fogyasztása miatt is. A kórokozó a Bacillus cereus baktérium.

Ezt a szindrómát émelygés és hányás jellemzi, amelyek 1-5 órával a szennyezett étel bevétele után jelentkeznek. Hasi görcsök is előfordulhatnak, de a hasmenés ritka.

Ez egy önálló betegség, amely általában legfeljebb 48 órán keresztül tart, és fontos a dehidráció, a pihenés és a tejfogyasztás elkerülése, amíg a szindróma tünetei fennállnak.

endophthalmitis

Az endoftalmitis egy szemfertőzés, amely különböző patogén organizmusok miatt áll fenn. A fertőzött szerv gyulladásos reakciója ugyanabban a szemben traumát okozhat.

Különböző baktériumfajok kapcsolódnak ehhez a betegséghez, az egyik legfontosabb a Bacillus cereus, amelynek fertőzése fenntartott prognózissal okoz elváltozásokat.

A betegség kezelése klindamicin vagy vankomicin beadását jelenti a beteg számára, dexametazon szintén ajánlott. A betegség néha veszélyeztetheti a látást. Ezekben az esetekben az üveges humor műtéti eltávolítása javasolt.

Egyéb betegségek

A Bacillus baktériumok különböző betegségekkel kapcsolatosak, amelyek elsősorban sérült immunrendszerrel rendelkeznek. Ezek a betegségek magukban foglalják az endokarditiszt, a bakteriémiát, a bőr és az izom-csontrendszeri fertőzéseket, valamint a keratitist.

A Bacillus megaterium fajok, az egyik legnagyobb baktériumfaj, agyi tályogokat okozhatnak.

Bacillus megatierium. Felvétel és szerkesztés: Alexastely.

Alkalmazások

A probiotikumok

Az Egészségügyi Világszervezet szerint a probiotikumok olyan élő mikroorganizmusok, amelyek kedvező hatást gyakorolnak az emberek vagy állatok egészségére, és megfelelő mennyiségben fogyasztják őket étrendjük során.

Bizonyos Bacillus fajokat használnak probiotikumokként, köztük a B. coagulans-t. A baktérium evésének előnyei között a kutatók javasolták, hogy enyhítse az irritábilis bél szindróma tüneteit. Ezenkívül enyhíti a rheumatoid arthritis és a puffadás tüneteit.

A nemzet másik tagja, amelyet probiotikumként használnak, a B. subtilis. Ennek a szervezetnek, mint probiotikumnak az előnyei között szerepel a bélgyulladások és urogenitális fertőzések enyhítése, valamint a hasmenés megállítása.

Ennek a baktériumnak a spórái viszont a keratinocyitis által okozott oxidatív stressz ellen hatnak.

Biológiai kontroller

A Bacillus nemzetség baktériumai számos olyan antibiotikus tulajdonságokkal rendelkező anyagot termelnek, amelyek gátolják a fitopatogén organizmusok szaporodását, például nem riboszómás ciklikus lipopeptidek és δ-endotoxinok. A gyógyszeriparban az emberi patogének elleni antibiotikumok előállítására is használják.

A világszerte forgalomba hozott biopeszticidek kb. 75% -át Bacillus thuringiensis alapján állítják elő. Más fajokat, mint például a B. subtilis, a B. pumilus és a B. amyloliquefaciens, szintén kereskedelemben használják, főleg gombaölő szerek előállítására.

Egyéb felhasználások

Az ipar a Bacillus nemzetségbe tartozó baktériumokat enzimek kereskedelmi előállításához és tisztítószerek előállításához is felhasználja. Ezenkívül a mikrobiológiában, a molekuláris biológiában vagy a géntechnológiában végzett kutatások során a legszélesebb körben alkalmazott mikroorganizmusok.

Életciklus

Megfelelő táplálkozási, hőmérsékleti, pH, atmoszférikus összetétel mellett többek között a Bacillus sejtek bináris hasadással növekednek és osztódnak, az aszexuális szaporodás egy olyan formája, amely DNS-kettősítésből áll, amelyet a citoplazma megosztása egy septummal követ osztó, amely keresztezi a sejt középpontját, és két leánysejtet eredményez.

Káros feltételek

Ha azonban a környezeti feltételek kedvezőtlenek, a vegetatív sejtek endospórekat képeznek, amelyek olyan sejtszerkezetek, amelyek nem tartalmaznak ATP-t, és amelyek rendkívül látens metabolizmussal bírnak, ami ellenállást eredményeznek.

Az endoszpórák az exponenciális növekedési szakasz végén alakulnak ki. Ismert, hogy sok más tényező befolyásolja az endoszpórák képződését, mint például a növekedés hőmérséklete, a környezeti pH, a levegőztetés, az egyes ásványok és szén-, nitrogén- és foszforforrások jelenléte és koncentrációik. Egy másik befolyásoló tényező a népsűrűség.

Lépteti a spóra-vegetatív sejteket

Az alvó spórák vegetatív sejtekké történő átalakítása három lépésből áll: aktiválás, csírázás és kinövés. Az inaktivitást megbontják a hőmérséklet kedvező változásai vagy a sejtek öregedése.

Sok fajnak azonban nincs szüksége ilyen aktiválásra. Ha elhagyja az alvóképességet, ha a spóra megfelelő környezeti feltételeket tapasztal, akkor a csírázást kiváltja a refrakciós veszteség, a kéreg gyors hidrolízise, ​​valamint az olyan kis, savban oldódó fehérjék lebomlása, amelyek ellenállást mutatnak az ágensekkel szemben. kémiai és sugárzási.

A csírázott spórák protoplasztja a vízfelvétel következtében láthatóan megduzzad, folytatódik a bioszintézis, és egy új vegetatív sejt emelkedik ki a rotam spórarétegéből, ami új vegetatív szaporodási időszakot idéz elő.

Kiemelt fajok

Bacillus cereus

Ez a faj egy gram-pozitív baktérium, amelyet általában a talajban, a vízben és az élelmiszerekben találnak a világ minden mérsékelt övezetében. Ez egy fakultatív anaerob faj, amely a peritrichous flagella hatására mozoghat.

Ez a baktérium az egyik fő bűncselekmény az élelmezés által terjesztett betegségekben, hányásos vagy toxikus-fertőző szindróma kialakulásával. A Bacillus cereus különféle nem gasztrointesztinális betegségeket is okozhat, mint például endokarditisz, bakteriémia, endoftalmitis vagy krónikus bőrfertőzések.

Mivel nagyon ellenálló endoszpórokkal rendelkezik, a főzés során sem érik el a fagyasztást, sem fagyasztás útján. Ez utóbbi azonban meggátolja növekedését, ezért tanácsos 6 ° C alatti hőmérsékletet alkalmazni, ha az ételt tárolni kívánja. hosszú ideig.

Bacillus anthracis

Ez a nemzetség olyan faja, amelyet a flagella hiánya miatt mozgásképtelenség jellemez, ellentétben azzal, ami a nemzetség többi képviselőjével történik. Gram-pozitív és fakultatív anaerob.

Ez a baktérium felelős az antraxért és patogenitása két virulencia tényezőtől függ: egy P-anyagnak nevezett kapszula polipeptidtől és egy B faktornak nevezett protein-exotoxintól.

Ennek a baktériumnak számos törzse van, amelyek virulenciája közöttük változik. A legvirálisabb törzseket használtak biológiai fegyverekként.

Bacillus subtilis

Gram-pozitív és kataláz-pozitív baktériumok, amelyek a talajban élnek. Rúd alakú, lekerekített élekkel és 2-3 mikron hosszú, 1 mikron széles. Ez a baktérium szinte kizárólag aerob, de anoxikus környezetben is képes életben maradni.

Ez az ember számára biztonságosnak tekinthető, de vannak olyan esetek, amikor az e fajjal szennyezett élelmiszerek mérgezik őket. Ezekben az esetekben a tünetek hasonlóak a Bacillus cereus mérgezés tüneteivel.

Ez az egyik leginkább tanulmányozott baktériumfaj, és a kutatók szerint ez az Escherichia coli gram-pozitív változata. A laboratóriumi vizsgálatokhoz, különösen a genetikai manipulációs vizsgálatokhoz modellmodellnek tekintik.

A Bacillus subtilis baktériumot termel, egy baktériumölő antibiotikumot, amely hatékony a Gram-pozitív baktériumok, például a Staphylococcus aureus kezelésére. Ezenkívül gombaellenes bioaktív vegyületeket és mosószerek előállításához használt anyagokat is előállít.

Bacillus thuringiensis

Gram-pozitív bacillus, amely a különböző lepkék és lepkék fajai hernyójának talajában, növényi felületén és a belekben lakik. Jellemző az, hogy a sporulációs folyamat során rovarirtó tulajdonságokkal rendelkező fehérjekristályokat állítanak elő.

Ezen δ endotoxin néven ismert kristályoknak köszönhetően a Bacillus thuringensis spórákat és a fehérjekristályokat biopeszticidekként használják több mint 100 éve.

A kutatók géntechnológia útján bemutatták a növény genetikai információit különféle növényfajok számára, például burgonyának, gyapotnak vagy kukoricának, hogy a növények rovarölő tulajdonságokkal rendelkező anyagokat állítsanak elő.

Irodalom

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall és BJ McCarthy (1978). Mikrobiológia. 2. kiadás. Holt, Rinehart és Winston.
2. S. Hogg (2005). Alapvető mikrobiológia. John Wiley & Sons, LTD.
3. C. Lyre. Bacillus cereus: jellemzők, morfológia, élőhely, fertőzés tünetei, kezelés. Helyreállítva: lifeder.com.
4. López B. Bacillus subtilis: jellemzők, morfológia, betegségek. Helyreállítva: lifeder.com.
5. D. Fritz (2004). A nemzetség és a rokon nemzetségek taxonómiája: Az aerob endoszpóraképző baktériumok. Phytopatoly
6. PCB Turnbull (1996). 15. fejezet Bacillus. In: S báró, szerkesztő. Orvosi mikrobiológia. 4. kiadás. Galveston (TX): A Texasi Egyetem Orvosi Irodája, Galveston.
7. Bacilus. A Wikipedia. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről