БАЦИЛА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, РОЗМНОЖЕННЯ, ХАРЧУВАННЯ, ХВОРОБИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Bacillus - рід бактерій, що належать до підрозділу Firmicutes, який характеризується спороутворенням в аеробних умовах. Вони мають стрижневу форму і, як правило, грампозитивні (хоча деякі є грам-змінними), з колоніями, на яких представлені організми, які забарвлюються в рожеві кольори, а інші - у фіолетовий.

У цих випадках дослідники встановили, що кількість організмів, які реагують на грам негативні, збільшується з віком колонії через зменшення товщини петидогліканового шару.

Бациловий згин. Візьмено та відредаговано у: Доктор Сахай.

Бактерії цього роду можуть бути строго аеробними або факультативно анаеробними. Більшість є рухливими через наявність джгутиків, однак, є і немобільні представники. Їх можна знайти практично в будь-якому середовищі на землі, включаючи екстремальне середовище, від великої висоти до морського дна.

Рід був використаний у 1835 році Крістіаном Готфрідом Еренбергом для визначення паличкоподібних бактерій, але згодом був переосмислений Фердинандам Кон і використаний для групування спороутворюючих бацил в аеробних, грампозитивних та факультативних аеробних чи анаеробних умовах.

Деякі види представляють медичний інтерес, оскільки вони можуть викликати такі захворювання, як сибірська виразка (Bacillus anthracis) або харчові захворювання (Bacillus cereus). Інші використовуються для отримання антибіотиків, ферментів, як пробіотиків або в процесах бродіння і в сільському господарстві.

Загальна характеристика

Основна визначальна характеристика роду - здатність виробляти ендоспори в аеробних умовах. Ці спори характеризуються тим, що здатні протистояти високій температурі, висушуванню, дії дезінфікуючих засобів і навіть випромінювання.

Клітинна стінка складається з декількох шарів пептидогліканів, переплетених між собою, утворюючи сильний каркас, який підтримує форму клітини і містить теїхоєву та ліпотеїхоєву кислоти.

Вони мають стрижневу форму, прямі або злегка вигнуті і їх можна зустріти поодиноко, парами, а іноді і ланцюжками. Переважна більшість з них рухливі через наявність перитріозних джгутиків, тобто вони виступають у всіх напрямках. Однак у Bacillus anthracis не вистачає джгутиків.

Більшість бактерій цього роду є грампозитивними, однак деякі є мінливими за Грамом, тобто можуть плямувати рожеві або фіолетові. Це пояснюється тим, що пептидоглікановий шар може ставати менш товстим і складним у міру старіння бактерій, не маючи можливості утримувати кристалічну фіалку при обробці спиртом.

Вони є всюдисущими і дуже стійкими організмами, з видами, здатними протистояти дуже високій температурі (теплолюбні) або дуже низькій (психрофільній), є також види, які можуть переносити дуже кислі або дуже лужні середовища для інших видів.

Деякі види є строго аеробними, не здатні виживати в аноксичних умовах, інші види - факультативно анаеробні.

Морфологія

Бактеріальні бактерії можуть бути стержнеподібними, прямими або злегка вигнутими, як правило, з круглим кінцем, хоча деякі клітини були описані як квадратні (наприклад, Bacillus cereus).

Клітини мають діаметр, який коливається від 0,4 до 1,8 мкм і довжиною від 0,9 до 10,0 мкм. Розміри клітин у кожного виду та всередині кожного штаму, як правило, мало мінливі.

Клітини зустрічаються поодиноко і парами, деякі ланцюгами і зрідка довгими нитками. Залежно від виду, штаму та умов культури дочірні клітини можуть відокремлюватися.

Таким чином, культура, як видається, складається з окремих клітин і пар клітин, що діляться, коли їх переглядають фазово-контрастною мікроскопією. В інших випадках дочірні клітини можуть залишатися прикріпленими один до одного, тим самим показуючи ланцюжки клітин.

Морфологія спор є таксономічною характеристикою, хоча деякі зміни можуть існувати в конкретних штамах. Найпоширеніші спори мають еліпсоїдальну або овальну форму, але форми мають від циліндричної до еліпсоїдальної, сферичної або неправильної форми, що нагадує нирку або банан.

Таксономія та класифікація

Таксономічно рід Bacillus розташований у Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Цей рід використовувався Крістіаном Готфрід Еренбергом у 1835 р. Для групування бактерій у формі стрижня.

Тоді у 1872 р. Фердинанд Кон переробив групу як спороутворюючі, жаростійкі, грампозитивні та факультативні аеробні або анаеробні бактерії. Видовим видом роду є Bacillus subtilis.

У 1991 році дослідники визначили, що рід Bacillus, як його лікували дотепер, був поліфілетичним. Тому вони провели перегрупування групи Bacillus sensu lato, з якої було виведено п’ять нових родів.

Рід підрозділяється на дві групи, з одного боку - група B. subtilis та споріднені види, а з іншого - група B. cereus. Перший об'єднує організми діаметром менше 1 мкм, спороніум, що не набрякає, та спори еліпсоїдів.

Друга група, з іншого боку, містить види діаметром більше 1 мкм з неспахлими спорангієвими та ельпсоїдальними спорами.

Де вони знайдені?

Бактерії бактерії були виділені здебільшого з ґрунту, води, продуктів харчування та клінічних зразків. Але вони також виявлені в самих незвичних середовищах, таких як океанські відкладення на тисячі метрів нижче рівня моря і в стратосферних зразках повітря, в кислих геотермальних басейнах, в високощелочних підземних водах і в кінцевих гіперсалінових озерах.

Інші були виявлені в створених людиною нішах, від мексиканських гробниць і розкладаються римських настінних картин, до надчистих приміщень у складальних приміщеннях космічного корабля.

Рослини також є багатим джерелом нових видів Bacillus, деяких ендофітних та інших, пов'язаних з ризосферою.

Відтворення

Бактерії роду Bacillus мають дві форми безстатевого розмноження: бінарне ділення та спороношення.

Поділом

Бінарне ділення - це тип розмноження, який відбувається, коли бактерія перебуває у сприятливому середовищі для свого розвитку і дозволяє експоненціальне зростання. Бінарне ділення передбачає мітотичний поділ, в результаті чого утворюються дві однакові дочірні клітини.

Культура Bacillus subtilis. Знято та відредаговано з: Сумнів.

Розмноження спороношення

Цей другий тип відомий також спороутворенням. Він з’являється, коли в колонії є якийсь стрес. Під час спороношення відбувається несиметричне ділення клітин, внаслідок чого утворюється більша клітина (стовбурова клітина) і менша клітина (преспора).

Преспора охоплена стовбуровою клітиною і покрита кількома захисними шарами, що генерує втрату води і дозволяє її зріти. Після цього відбувається лізис стовбурової клітини і вивільнення ендоспори, яка може залишатися в спокої до тих пір, поки не будуть створені сприятливі умови.

Цей ендоспор, як уже було сказано, стійкий до екстремальних температур, десикації, дії миючих засобів та випромінювання, і є основною причиною стійкості цих бактерій та їх здатності колонізувати будь-яке середовище.

Харчування

Більшість бактерій роду Bacillus зустрічаються живуть у ґрунті та їх живлення має сапрофітний тип, тобто харчується розкладаються органічними речовинами.

Інші види складають бактеріальну флору тварин. У цих випадках вони встановлюють симбіотичні стосунки, в яких вони користуються перевагою їжі, що приймається їх господарем, і виробляють ферменти, які допомагають в перетравленні цих продуктів.

Нарешті, деякі види можуть виступати умовно-патогенними паразитами, харчуючись безпосередньо своїм господарем.

Хвороби

Більшість видів Bacillus є непатогенними і рідко асоціюються із захворюваннями у людей чи інших тварин. Сибірська виразка - це найвідоміший стан, викликаний цим типом бактерій, хоча також є поширеними харчові отруєння та умовно-патогенні інфекції, спричинені Bacillus cereus.

Сибірська виразка або сибірська виразка

Це захворювання є дуже заразним і викликається бактерією Bacillus anthracis. Він може вражати різні ділянки тіла, а його патогенність залежить від ураженої тканини, форми інфекції та часу, який потрібен інфекції для початку лікування.

Культура Bacillus anthracis, штам, зібраний у Каймедо, Токіо, Японія, на місці інциденту біотероризму 1993 р. Взято та відредаговано з: Центри контролю захворювань, США.

Найагресивніша форма захворювання - легеневий сибірський вираз, який має високий рівень смертності. Він також може атакувати шкіру (шкірний сибірський вираз) або травну систему. Сибірська виразка може напасти на будь-яку теплокровну тварину, включаючи людину.

Туші тварин, вбитих хворобою, а також земля, забруднена калом, або кров заражених тварин становлять резервуари хвороби.

Синдром смаженого рису

Це генетичний синдром, який з’являється в основному через споживання рису, що погано вживається, хоча він може виникати і через споживання молочних продуктів та іншої їжі. Збудником є ​​бактерія Bacillus cereus.

Цей синдром характеризується наявністю нудоти та блювоти, які з’являються через 1 - 5 годин після прийому зараженої їжі. Також можуть виникати спазми в животі, але діарея спостерігається рідко.

Це самообмежене захворювання, яке зазвичай триває не більше 48 годин, при якому важливо уникати зневоднення, спокою та уникати споживання молока, поки симптоми синдрому зберігаються.

Ендофтальміт

Ендофтальміт - це очна інфекція, обумовлена ​​різними патогенними організмами. Запальна реакція зараженого органу може викликати травмування того ж ока.

З цим захворюванням пов’язані різні види бактерій, однією з найбільш актуальних є Bacillus cereus, інфекції яких викликають ураження із застереженими прогнозами.

Лікування захворювання полягає у призначенні пацієнту кліндаміцину або ванкоміцину, також рекомендується дексаметазон. Іноді хвороба може пошкодити зір. У цих випадках рекомендується хірургічне видалення гумового склоподібного тіла.

Інші захворювання

Бактеріальні бактерії пов'язані з різними захворюваннями, які в основному вражають людей із порушеною імунною системою. До таких захворювань відносять ендокардит, бактеріємію, шкірні та опорно-рухові інфекції, а також кератити.

Вид Bacillus megaterium, один з найбільших видів бактерій, може викликати абсцеси мозку.

Bacillus megatierium. Знято та відредаговано з: Alexastely.

Програми

Пробіотики

За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, пробіотики - це живі мікроорганізми, які спричиняють сприятливий вплив на здоров'я людей чи тварин, які споживають їх у достатній кількості у своєму раціоні.

Деякі види Bacillus використовуються як пробіотики, в тому числі В. coagulans. Серед переваг вживання цієї бактерії дослідники припустили, що вона знімає симптоми синдрому роздратованого кишечника. Він також знімає симптоми ревматоїдного артриту та метеоризму.

Ще один член роду, який використовує як пробіотик, - B. subtilis. Серед переваг цього організму як пробіотика - купірування кишкових запалень та сечостатевих інфекцій та зупинка діареї.

Спори цієї бактерії, зі свого боку, діють проти окисного стресу, спричиненого кератиноцититом.

Біологічний контролер

Бактерії роду Bacillus продукують різноманітні речовини з антибіотичними властивостями, що інгібують ріст фітопатогенних організмів, такі як не рибосомальні циклічні ліпопептиди та δ-ендотоксини. Він також використовується у фармакологічній промисловості для отримання антибіотиків проти людських патогенів.

Приблизно 75% комерціалізованих у всьому світі біопестицидів виробляються на основі Bacillus thuringiensis. Інші види, такі як B. subtilis, B. pumilus та B. amyloliquefaciens, також використовуються комерційно, переважно для виготовлення фунгіцидів.

Інші види використання

Промисловість також використовує бактерії роду Bacillus також для комерційного виробництва ферментів і для виробництва миючих засобів. Крім того, вони є одними з найбільш широко використовуваних мікроорганізмів в мікробіології, молекулярній біології або генно-інженерних дослідженнях.

Життєвий цикл

За належних умов живлення, температури, рН, атмосферного складу, серед іншого, клітини Bacillus ростуть і діляться шляхом бінарного поділу - форми безстатевого розмноження, що складається з дублювання ДНК з подальшим поділом цитоплазми на перегородку дільник, що перетинає центр клітини, породжуючи дві дочірні клітини.

Побічні умови

Однак, коли умови навколишнього середовища несприятливі, вегетативні клітини генерують ендоспори - це клітинні структури, які не містять АТФ, і мають надзвичайно прихований метаболізм, що надає стійкість.

Ендоспори утворюються в кінці фази експоненціального росту. Відомо, що багато інших факторів впливають на формування ендоспор, такі як температура росту, рН навколишнього середовища, аерація, наявність певних мінералів та джерел вуглецю, азоту та фосфору та їх концентрації. Інший вплив має густота населення.

Кроки сплячих споро-вегетативних клітин

Перетворення сплячих спор у вегетативні клітини передбачає три етапи: активацію, проростання та відростання. Бездіяльність порушується сприятливими змінами температури або старінням клітин.

Однак багато видів не потребують такої активації. Виходячи зі стану спокою, якщо спора стикається з відповідними умовами навколишнього середовища, проростання запускається через втрату заломлення, швидке гідролізацію кори та деградацію дрібних розчинних кислих білків, які надають їй стійкість до агентів. хімічні та радіаційні.

Протопласт пророщених спор помітно набухає через надходження води, біосинтез поновлюється, і нова росла вегетативна клітина виходить із шару спори ротаму, породжуючи новий період вегетативного розмноження.

Рекомендовані види

Bacillus cereus

Цей вид - грампозитивна бактерія, яка зазвичай зустрічається у ґрунтах, воді та продуктах харчування у всіх помірних зонах світу. Це факультативний анаеробний вид, який може рухатися через дію перитріхових джгутиків.

Ця бактерія є одним з головних винуватців захворювань, що переносяться їжею, з можливістю виникнення блювотного синдрому або токсикоінфекційного синдрому. Bacillus cereus також може спричиняти різні не-шлунково-кишкові захворювання, такі як ендокардит, бактеріємія, ендофтальміт або хронічні шкірні інфекції серед інших.

Оскільки він має дуже стійкі ендоспори, його виведення не досягається при приготуванні їжі, а також не усувається заморожуванням, але остання зупиняє його ріст, тому доцільно використовувати температуру нижче 6 ° С, якщо їжа збирається зберігати. протягом тривалих періодів часу.

Bacillus anthracis

Це вид роду, який характеризується тим, що нерухомий через відсутність джгутиків, всупереч тому, що відбувається з рештою представників роду. Це грампозитивні та факультативно анаеробні.

Ця бактерія відповідає за сибірську виразку, її патогенність залежить від двох факторів вірулентності, капсульного поліпептиду під назвою Речовина Р та білкового екзотоксину під назвою Фактор В.

Існують численні штами цієї бактерії, вірулентність яких між ними змінюється. Найбільш вірулентні штами використовувались як біологічна зброя.

Bacillus subtilis

Грампозитивні та каталазні позитивні бактерії, які населяють ґрунт. Він має стрижневу форму із закругленими краями і завдовжки 2-3 мкм шириною 1 мкм. Ця бактерія майже виключно аеробна, але може виживати в аноксичних умовах.

Вважається безпечним для людини, але є поодинокі випадки сп’яніння від їжі, зараженої цим видом. У цих випадках симптоми схожі на симптоми отруєння Bacillus cereus.

Це один з найбільш вивчених бактеріальних видів, і дослідники вважають, що це грампозитивна версія кишкової палички. Він також розглядається як модельний організм для лабораторних досліджень, особливо при генетичних маніпуляційних дослідженнях.

Bacillus subtilis виробляє бактрицин, бактерицидний антибіотик, який ефективний при лікуванні грампозитивних бактерій, таких як золотистий стафілокок. Він також виробляє біоактивні сполуки з протигрибковою активністю та речовини, що використовуються у виробництві миючих засобів.

Bacillus thuringiensis

Грампозитивні бацили, що мешкають у ґрунті, на рослинній поверхні та в кишечнику гусениць різних видів метеликів та молі. Він характеризується тим, що в процесі споруляції вони виробляють білкові кристали, що володіють інсектицидними властивостями.

Завдяки цим кристалам, відомим як δ ендотоксини, спори Bacillus thuringensis і білкові кристали використовуються як біопестициди більше 100 років.

Дослідники представили генетичну інформацію цієї рослини за допомогою генної інженерії для різних видів рослин, таких як картопля, бавовна чи кукурудза, щоб рослини виробляли речовини з інсектицидними властивостями.

Список літератури

1. EW Nester, CE Робертс, NN Pearshall & BJ McCarthy (1978). Мікробіологія. 2-е видання. Холт, Рінехарт і Вінстон.
2. С. Хогг (2005). Основна мікробіологія. John Wiley & Sons, LTD.
3. C. Ліра. Bacillus cereus: характеристики, морфологія, середовище проживання, симптоми зараження, лікування. Відновлено з: lifeder.com.
4. Б. Лопес. Bacillus subtilis: характеристики, морфологія, захворювання. Відновлено з: lifeder.com.
5. Д. Фріц (2004). Таксономія роду Bacillus та споріднених родів: аеробні бактерії, що утворюють ендоспори. Фітопато
6. PCB Turnbull (1996). Глава 15. Бацил. В: Барон S, редактор. Медична мікробіологія. 4-е видання. Галвестон (Техас): Медичний відділення Техаського університету в Галвестоні.
7. Бацил. У Вікіпедії. Відновлено з сайту en.wikipedia.org