BACILI: KARAKTERISTIKE, RAZMNOŽAVANJE, PREHRANA, BOLESTI - BIOLOGIJA

Bacillus je rod bakterija iz odjeljenja Firmicutes za koje je karakteristično da nastaju spore u aerobnim uvjetima. Oni su šipkastog oblika i obično su gramno pozitivni (iako su neki po Gramu varijabilni), s kolonijama koje predstavljaju organizme koji obojaju ružičasto, a drugi koji obojaju ljubičasto.

U tim su slučajevima istraživači otkrili da se broj organizama koji reagiraju kao Gram negativno raste s godinama kolonije zbog smanjenja debljine sloja petidoglikana.

Bacillus flexus. Preuzeto i uredio: Dr. Sahay.

Bakterije ovog roda mogu biti strogo aerobne ili fakultativno anaerobne. Većina je mobilna zbog prisutnosti flagela, međutim ima i predstavnika koji nisu mobilni. Oni se mogu naći u gotovo bilo kojem okruženju na zemlji, uključujući ekstremna okruženja, od velike nadmorske visine do morskog dna.

Rod je 1835. godine koristio Christian Gottfried Ehrenberg za definiranje bakterija u obliku štapića, ali ga je kasnije Ferdinand Cohn redefinirao i koristio za grupiranje bacila koji tvore spore u aerobnim, gram-pozitivnim i fakultativnim aerobnim ili anaerobnim uvjetima.

Neke su vrste od medicinskog značaja jer mogu izazvati bolesti poput antraksa (Bacillus anthracis) ili bolesti koje se prenose hranom (Bacillus cereus). Drugi se koriste za dobivanje antibiotika, enzima, kao probiotika ili u fermentacijskim procesima i u poljoprivredi.

Opće karakteristike

Glavna karakteristika roda je sposobnost stvaranja endospora u aerobnim uvjetima. Ove spore odlikuju se otpornošću na visoke temperature, isušivanjem, djelovanjem dezinficijensa, pa čak i zračenja.

Stanična stijenka sastoji se od više slojeva isprepletenih peptidoglikana, tvoreći snažnu skelu koja održava oblik stanica i sadrži teihoičnu i lipoteikoinsku kiselinu.

Oni su šipkastog oblika, ravni ili blago zakrivljeni, a mogu se naći pojedinačno, u paru, a povremeno u lancima. Velika većina njih mobilna je zbog prisutnosti peritrihovih flagela, to jest, oni projiciraju u svim smjerovima. Međutim, Bacillus anthracis nema flagele.

Većina bakterija ovog roda je Gram pozitivna, no neke su po Gramu promjenjive, odnosno mogu se obojati ružičasto ili ljubičasto. To je zato što sloj peptidoglikana može postati manje gust i složen kako bakterije ostare, a kad se liječe alkoholom, nisu u stanju zadržati kristalnu ljubičicu.

Sveprisutni su i vrlo otporni organizmi, s vrstama koje mogu odoljeti vrlo visokim temperaturama (termofilne) ili vrlo niskim (psihrofilnim), a postoje i vrste koje mogu podnijeti vrlo kiselo ili vrlo alkalno okruženje za druge vrste.

Neke su vrste strogo aerobne, nisu sposobne preživjeti u anoksičnim uvjetima, dok su druge vrste anaerobne fakultacije.

Morfologija

Bakterije bakterija mogu biti u obliku šipke, ravne ili blago zakrivljene, uglavnom s okruglim krajem, iako su neke stanice opisane kao kvadratne (npr., Bacillus cereus).

Stanice imaju promjer koji varira od 0,4 do 1,8 mikrona i duljinu od 0,9 do 10,0 mikrona. Dimenzije stanica unutar svake vrste i unutar svakog soja imaju malu varijabilnost.

Stanice se javljaju pojedinačno i u paru, neke u lancima i povremeno u dugim nitima. Ovisno o vrsti, soju i uvjetima kulture, kćeri se mogu odvojiti.

Stoga se čini da se kultura sastoji od pojedinih stanica i parova dijeljenih ćelija kada se promatra fazno kontrastnom mikroskopijom. U ostalim slučajevima kćeri mogu ostati privezane jedna za drugu, pokazujući tako lance ćelija.

Morfologija spora je taksonomska karakteristika, iako mogu postojati neke varijacije unutar određenih sojeva. Najčešće su spore elipsoidnog ili ovalnog oblika, ali oblici se kreću od cilindričnog do elipsoidnog, sfernog ili nepravilnog oblika koji podsjećaju na bubreg ili bananu.

Taksonomija i klasifikacija

Taksonomski, rod Bacillus nalazi se u Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Ovaj je rod Christian Gottfried Ehrenberg koristio 1835. za grupiranje bakterija u obliku štapa.

Potom je Ferdinand Cohn 1872. godine redefinirao grupu kao spore koje stvaraju spore, otporne na toplinu, gram-pozitivne i fakultativne aerobne ili anaerobne bakterije. Vrsta vrste je Bacillus subtilis.

Istraživači su 1991. utvrdili da je rod Bacillus, kao što je do sada tretiran, polifiletičan. Stoga su izvršili preuređenje skupine Bacillus sensu lato iz koje je izdvojeno pet novih rodova.

Rod je podijeljen u dvije skupine, s jedne strane skupina B. subtilis i srodne vrste, dok s druge postoji skupina B. cereus. Prva skupina uključuje organizme promjera manje od 1 µm, sporangijum koji nije natečen i elipsoidne spore.

Druga skupina, s druge strane, sadrži vrste promjera više od 1 µm s ne-nabreklim sporangijem i elpsoidnim sporama.

Gdje su pronađeni?

Bakterije bacila izolirane su većinom iz tla, vode, hrane i kliničkih uzoraka. No pronađeni su i u najneobičnijim sredinama, poput morskih sedimenata tisućama metara ispod razine mora i u uzorcima stratosferskog zraka, u kiselim geotermalnim bazenima, u visoko alkalnim podzemnim vodama i u terminalnim hipersalinskim jezerima.

Ostale su pronađene u nišama koje su napravili ljudi, od meksičkih grobnica i propadajućih rimskih zidnih slika, do ultra čistih prostorija u prostorijama za sklapanje svemirskih brodova.

Biljke su također bogat izvor novih vrsta Bacillus, neke endofitske i druge povezane s rizosferom.

Reprodukcija

Bakterije roda Bacillus imaju dva oblika aseksualne reprodukcije: binarnu fisiju i sporulaciju.

Binarna fisija

Binarna fisija je vrsta reprodukcije koja se događa kada je bakterija u povoljnom okruženju za svoj razvoj i omogućava eksponencijalni rast. Binarna fisija uključuje mitotsku podjelu što rezultira u dvije identične stanice kćeri.

Bacillus subtilis kultura. Preuzeto i uređeno iz: Sumnja.

Razmnožavanje sporulacije

Ova druga vrsta poznata je i po stvaranju spora. Pojavljuje se kad postoji neka vrsta stresa u koloniji. Tijekom sporalacije dolazi do asimetrične diobe stanica što rezultira stvaranjem veće stanice (matične stanice) i manje stanice (prespore).

Prespor je obuhvaćen matičnom stanicom i prekriven je nekoliko zaštitnih slojeva, što stvara gubitak vode i omogućuje zrelost. Nakon toga dolazi do lize matične stanice i oslobađanja endospora, koji može ostati uspavan dok se ponovno ne uspostave povoljni uvjeti.

Kao što je već spomenuto, ovaj endospor otporan je na ekstremne temperature, isušivanje, djelovanje deterdženata i zračenja te je glavni uzrok otpornosti tih bakterija i njihove sposobnosti koloniziranja u bilo kojem okruženju.

ishrana

Većina bakterija roda Bacillus nalaze se u tlu i njihova je prehrana saprofitna, odnosno hrane se raspadajućim organskim tvarima.

Ostale vrste čine bakterijska flora životinja. U tim slučajevima uspostavljaju simbiotski odnos u kojem iskorištavaju hranu koju je unosio njihov domaćin i proizvode enzime koji pomažu u probavi ove hrane.

Konačno, neke vrste mogu djelovati kao oportunistički paraziti, hraneći se direktno svojim domaćinom.

bolesti

Većina vrsta bacila nije patogena i rijetko je povezana s bolešću kod ljudi ili drugih životinja. Antraks je najpoznatije stanje uzrokovano ovom vrstom bakterija, mada su trovanja hranom i oportunističke infekcije uzrokovane bakterijom Bacillus cereus.

Antraks ili antraks

Ova je bolest vrlo zarazna i uzrokuje je bakterija Bacillus anthracis. Može utjecati na različite dijelove tijela, a njegova patogenost ovisi o zahvaćenom tkivu, obliku infekcije i vremenu koje je potrebno da infekcija započne s liječenjem.

Kultura Bacillus anthracis, soj prikupljen u Kaimedu, Tokio, Japan, mjesto incidenta bioterorizma 1993. Preuzeto i uredjeno iz: Centri za kontrolu bolesti, Sjedinjene Države.

Najagresivniji oblik bolesti je plućni antraks koji ima visoku stopu smrtnosti. Može napasti i kožu (kožni antraks) ili probavni sustav. Antraks može napasti bilo koju toplokrvnu životinju, uključujući čovjeka.

Lešine životinja koje su ubile zbog bolesti, kao i zemlja zagađena izmetom ili krv zaraženih životinja čine rezervoare bolesti.

Sindrom pržene riže

Radi se o hemetičkom sindromu koji se pojavljuje uglavnom zbog konzumiranja loše obrađene riže, iako se može pojaviti i zbog konzumacije mliječnih proizvoda i druge hrane. Uzročnik je bakterija Bacillus cereus.

Ovaj sindrom karakterizira prisutnost mučnine i povraćanja, koji se pojavljuju 1 do 5 sati nakon gutanja kontaminirane hrane. Mogu se javiti i grčevi u trbuhu, ali proljev je rijedak.

To je samo ograničena bolest koja obično traje ne više od 48 sati u kojoj je važno izbjeći dehidraciju, odmoriti se i izbjegavati konzumiranje mlijeka dok simptomi sindroma traju.

cndoftalmitis

Endoftalmitis je infekcija oka zbog različitih patogenih organizama. Upalni odgovor inficiranog organa može uzrokovati traumu na istom oku.

Različite vrste bakterija povezane su s ovom bolešću, jedna od najrelevantnijih je Bacillus cereus, čija infekcija uzrokuje lezije s rezerviranim prognozama.

Liječenje bolesti sastoji se od davanja klindamicina ili vankomicina pacijentu, također se preporučuje deksametazon. Ponekad bolest može ugroziti vid. U tim se slučajevima preporučuje kirurško uklanjanje staklastog humora.

Ostale bolesti

Bakterije bacila povezane su s različitim bolestima koje uglavnom pogađaju ljude s oslabljenim imunološkim sustavom. Te bolesti uključuju endokarditis, bakteremiju, kožne i koštano-koštane infekcije, kao i keratitis.

Vrste bakterija Bacillus megaterium, jedna od najvećih vrsta bakterija, mogu uzrokovati moždani apsces.

Bacillus megatierium. Preuzeto i uredjeno iz: Alexastely.

Prijave

Probiotici

Prema Svjetskoj zdravstvenoj organizaciji, probiotici su živi mikroorganizmi koji uzrokuju blagotvorne učinke na zdravlje ljudi ili životinja koje ih konzumiraju u odgovarajućim količinama u svojoj prehrani.

Neke vrste bakterija Bacillus koriste se kao probiotici, uključujući B. coagulans. Među prednostima jedenja ove bakterije, istraživači sugeriraju da ona ublažava simptome sindroma iritabilnog crijeva. Također ublažava simptome reumatoidnog artritisa i nadutosti.

Drugi član roda koji koristi kao probiotik je B. subtilis. Među dobrobiti ovog organizma kao probiotika spadaju i ublažavanje crijevnih upala i urogenitalnih infekcija te zaustavljanje proljeva.

Spore ove bakterije sa svoje strane djeluju protiv oksidativnog stresa uzrokovanog keratinocitisom.

Biološki kontroler

Bakterije iz roda Bacillus proizvode razne tvari s antibiotskim svojstvima koje inhibiraju rast fitopatogenih organizama, kao što su ne-ribosomalni ciklički lipopeptidi i δ-endotoksini. Također se koristi u farmakološkoj industriji za dobivanje antibiotika protiv ljudskih patogena.

Otprilike 75% biopesticida koji se komercijaliziraju širom svijeta proizvodi se na bazi Bacillus thuringiensis. Ostale vrste, poput B. subtilis, B. pumilus i B. amyloliquefaciens, također se komercijalno koriste, uglavnom za proizvodnju fungicida.

Ostale uporabe

Industrija također koristi bakterije roda Bacillus također za komercijalnu proizvodnju enzima i za proizvodnju deterdženata. Uz to, oni se ubrajaju među najčešće korištene mikroorganizme u mikrobiologiji, molekularnoj biologiji ili proučavanju genetskog inženjeringa.

Životni ciklus

Pod adekvatnim uvjetima prehrane, temperature, pH, atmosferskog sastava, između ostalog, stanice bacila rastu i dijele se binarnom fisijom, oblik aseksualne reprodukcije koja se sastoji od umnožavanja DNA, nakon čega slijedi podjela citoplazme septumom razdjelnik koji prelazi središte ćelije, stvarajući dvije stanice kćeri.

Nepovoljni uvjeti

Međutim, kada su uvjeti u okolišu nepovoljni, vegetativne stanice stvaraju endospore, koje su stanične strukture koje ne sadrže ATP i koje imaju izrazito latentne metabolizme, što daje otpornost.

Endospore nastaju na kraju faze eksponencijalnog rasta. Poznato je da mnogi drugi faktori utječu na stvaranje endospora, poput temperature rasta, pH u okolišu, prozračivanja, prisutnosti određenih minerala i izvora ugljika, dušika i fosfora i njihovih koncentracija. Drugi utjecaj je gustoća naseljenosti.

Koraci uspavanih spore-vegetativnih stanica

Konverzija uspavanih spora u vegetativne stanice uključuje tri koraka: aktivaciju, klijanje i rast. Neaktivnost je razbijena povoljnim promjenama temperature ili starenjem stanica.

Međutim, mnogim vrstama nije potrebna takva aktivacija. Prilikom napuštanja uspavanosti, ako spore naiđu na odgovarajuće uvjete okoliša, klijanje se pokreće gubitkom refrakcije, brzom hidrolizom korteksa i razgradnjom malih kiselina topivih proteina koji mu daju otpornost na agense. kemijska i zračenja.

Protoplast klijavih spora vidljivo nabubri uslijed unosa vode, biosinteza se nastavlja, a nova rodovita stanica izlazi iz sloja rotame spore, što dovodi do novog razdoblja vegetativne reprodukcije.

Izdvojene vrste

Bacillus cereus

Ova vrsta je Gram pozitivna bakterija koja se obično nalazi u tlima, vodi i hrani u svim umjerenim zonama svijeta. To je fakultativna anaerobna vrsta koja se može kretati djelovanjem peritrihovih flagela.

Ova bakterija je jedan od glavnih krivaca za bolesti koje prenose hranu, s mogućnošću emetičkog sindroma ili toksično-zaraznog sindroma. Bacillus cereus također može uzrokovati razne ne-gastrointestinalne bolesti, poput endokarditisa, bakteremije, endoftalmisa ili kroničnih infekcija kože među ostalim.

Zbog činjenice da ima vrlo otporne endospore, njegovo uklanjanje se ne postiže kuhanjem, niti se eliminira zamrzavanjem, već ono zaustavlja njegov rast, pa je za pohranu hrane preporučljivo koristiti temperature ispod 6 ° C za dugačka razdoblja.

Bacillus anthracis

Riječ je o rodu koji karakterizira nepokretnost zbog odsutnosti flagela, suprotno onome što se događa s ostalim predstavnicima roda. To je Gram pozitivno i fakultativno anaerobno.

Ova bakterija je odgovorna za antraks, a njegova patogenost ovisi o dva faktora virulencije, kapsularnom polipeptidu pod nazivom Supstanca P i proteinu egzotoksinu koji se zove Faktor B.

Postoje brojni sojevi ove bakterije čija virulencija varira između njih. Najviše virulentni sojevi korišteni su kao biološko oružje.

Bacillus subtilis

Gram pozitivne i katalazne pozitivne bakterije koje naseljavaju tlo. Šipkastog je oblika s zaobljenim rubovima i dugačak je 2-3 mikrona, a širok je 1 mikron. Ova bakterija je gotovo isključivo aerobna, ali može preživjeti u anoksičnom okruženju.

Smatra se sigurnom za ljude, ali postoje izolirani slučajevi opijenosti hranom kontaminiranom ovom vrstom. U tim su slučajevima simptomi slični onima kod trovanja Bacillus cereus.

To je jedna od najgledanijih bakterijskih vrsta, a istraživači smatraju da je to Gram pozitivna verzija Escherichia coli. Također se smatra uzornim organizmom za laboratorijske studije, posebno u studijama genetske manipulacije.

Bacillus subtilis proizvodi baktricin, baktericidni antibiotik koji je učinkovit u liječenju gram-pozitivnih bakterija, poput Staphylococcus aureusa. Također proizvodi bioaktivne spojeve s antifungalnim djelovanjem i tvari koje se koriste u proizvodnji deterdženata.

Bacillus thuringiensis

Gram pozitivni bacili koji nastanjuju tlo, biljne površine i u crijevima gusjenice raznih vrsta leptira i moljaca. Karakterizira ga jer tijekom procesa sporulacije stvaraju proteinske kristale koji posjeduju insekticidna svojstva.

Zahvaljujući tim kristalima, poznatim kao δ endotoksini, spore i proteinski kristali Bacillus thuringensis koriste se kao biopesticidi više od 100 godina.

Istraživači su genetskim podacima ove biljke, genetskim inženjeringom, predstavili razne vrste biljaka, poput krumpira, pamuka ili kukuruza, tako da biljke proizvode tvari s insekticidnim svojstvima.

Reference

EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall i BJ McCarthy (1978). Mikrobiologija. 2. izdanje. Holt, Rinehart i Winston.
S. Hogg (2005). Bitna mikrobiologija. John Wiley & Sinovi, LTD.
C. Lyre. Bacillus cereus: karakteristike, morfologija, stanište, simptomi zaraze, liječenje. Oporavilo od: lifeder.com.
B. López. Bacillus subtilis: karakteristike, morfologija, bolesti. Oporavilo od: lifeder.com.
D. Fritz (2004). Taksonomija roda bacila i srodnih roda: Aerobne bakterije koje stvaraju endospore. Phytopatoly
PCB Turnbull (1996). Poglavlje 15. Bacillus. U: Baron S, urednik. Medicinska mikrobiologija. 4. izdanje. Galveston (TX): Medicinska podružnica Sveučilišta u Teksasu u Galvestonu.
Bacil. Na Wikipediji. Oporavilo s en.wikipedia.org

BACILI: KARAKTERISTIKE, RAZMNOŽAVANJE, PREHRANA, BOLESTI - BIOLOGIJA - 2026