БАЦИЛ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, РАЗМНОЖАВАНЕ, ХРАНЕНЕ, ЗАБОЛЯВАНИЯ - БИОЛОГИЯ

Bacillus е род бактерии от отдела Firmicutes, които се характеризират с това, че се образуват спори при аеробни условия. Те са с форма на прът и като цяло са грамположителни (въпреки че някои са променливи по Грам), с колонии, които представят организми, които оцветяват розово, а други - оцветяват лилаво.

В тези случаи изследователите са установили, че броят на организмите, които реагират като отрицателен по Грам, нараства с възрастта на колонията поради намаляване на дебелината на петидогликановия слой.

Bacillus flexus. Взето и редактирано от: д-р Сахай.

Бактериите от този род могат да бъдат строго аеробни или факултативни анаеробни. Повечето са мобилни поради наличието на джгутици, има обаче и немобилни представители. Те могат да бъдат намерени в почти всяка среда на земята, включително в екстремни среди, от голяма надморска височина до морското дъно.

Родът е използван през 1835 г. от Кристиан Готфрид Еренберг за определяне на пръчковидни бактерии, но по-късно е предефиниран от Фердинанд Кон и е използван за групиране на спорообразуващи бацили при аеробни, грам-положителни и факултативни аеробни или анаеробни условия.

Някои видове представляват медицински интерес, тъй като могат да причинят заболявания като антракс (Bacillus anthracis) или хранителни заболявания (Bacillus cereus). Други се използват за получаване на антибиотици, ензими, като пробиотици или при ферментационни процеси и в селското стопанство.

Основни характеристики

Основната определяща характеристика на рода е способността да се произвеждат ендоспори при аеробни условия. Тези спори се характеризират с това, че могат да устоят на високи температури, десикация, действие на дезинфектанти и дори радиация.

Клетъчната стена е изградена от няколко слоя преплетени пептидогликани, образуващи силно скеле, което поддържа клетъчната форма и съдържа теихоева и липотейхоева киселина.

Те са пръчковидни, прави или леко извити и могат да се срещат поединично, по двойки и понякога във вериги. По-голямата част от тях са подвижни поради наличието на перитритозни жгутици, тоест проектират във всички посоки. Въпреки това, при Bacillus anthracis липсват жгутици.

Повечето от бактериите от този род са грамположителни, някои обаче са променливи по Грам, тоест могат да оцветят розово или лилаво. Това е така, защото пептидогликановият слой може да стане по-малко дебел и сложен с напредване на възрастта на бактериите, като не е в състояние да задържа кристалната виолетка, когато се третира с алкохол.

Те са повсеместни и много устойчиви организми, с видове, способни да устоят на много високи температури (термофилни) или много ниски (психрофилни), има и видове, които могат да понасят много кисела или много алкална среда за други видове.

Някои видове са строго аеробни, неспособни да оцелеят в аноксични условия, докато други видове са факултативно анаеробни.

морфология

Бациловите бактерии могат да бъдат с пръчковидна форма, права или леко извити, обикновено с кръгъл край, въпреки че някои клетки са описани като квадратни (напр. Bacillus cereus).

Клетките имат диаметър, който варира от 0,4 до 1,8 микрона и дължина от 0,9 до 10,0 микрона. Размерите на клетките във всеки вид и във всеки щам имат малка вариабилност.

Клетките се срещат поединично и по двойки, някои във вериги и понякога в дълги нишки. В зависимост от вида, щама и условията на култура, дъщерните клетки могат да се разделят.

По този начин изглежда, че културата е съставена от отделни клетки и двойки делящи се клетки, когато се гледа чрез фазово-контрастна микроскопия. В други случаи дъщерните клетки могат да останат прикрепени една към друга, като по този начин показват вериги от клетки.

Морфологията на спорите е таксономична характеристика, въпреки че някои вариации могат да съществуват в определени щамове. Най-често срещаните спори са с елипсоидална или овална форма, но формите варират от цилиндрична до елипсоидална, сферична или неправилна форма, напомняща бъбрек или банан.

Таксономия и класификация

Таксономически родът Bacillus се намира в Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Този род е използван от Кристиан Готфрид Еренберг през 1835 г. за групиране на бактерия във формата на прът.

Тогава през 1872 г. Фердинанд Кон дефинира групата като спорообразуващи, термоустойчиви, грамположителни и факултативни аеробни или анаеробни бактерии. Типовият вид от рода е Bacillus subtilis.

През 1991 г. изследователите определят, че родът Bacillus, както се е лекувал досега, е полифилетен. Затова те извършиха пренареждане на групата Bacillus sensu lato, от която бяха извлечени пет нови рода.

Родът се подразделя на две групи, от една страна групата на B. subtilis и сродни видове, докато от друга има групата B. cereus. Първата групира организми с диаметър по-малък от 1 μm, неподуващи спорангии и елипсоидни спори.

Втората група, от друга страна, съдържа видове с диаметър над 1 μm, с неподуващи спорангии и елпсоидални спори.

Къде са намерени?

Бациловите бактерии са изолирани най-вече от почва, вода, храна и клинични проби. Но те са открити и в най-необичайни среди, като океански утайки на хиляди метра под морското равнище и в пробите на стратосферния въздух, в кисели геотермални басейни, в силно алкални подземни води и в крайни хиперсалинови езера.

Други са открити в ниши, създадени от човека, от мексикански гробници и разрушени рисунки на римски стени, до ултрачисти помещения в съоръжения за сглобяване на космически кораби.

Растенията също са богат източник на нови видове Bacillus, някои ендофитни и други, свързани с ризосферата.

репродукция

Бактериите от рода Bacillus имат две форми на асексуално възпроизвеждане: бинарно делене и спорулация.

Бинарно делене

Бинарното делене е вид размножаване, което се случва, когато бактерията е в благоприятна среда за своето развитие и позволява експоненциален растеж. Бинарното делене включва митотично деление, което води до две идентични дъщерни клетки.

Bacillus subtilis култура. Взето и редактирано от: Съмнение.

Възпроизвеждане на спорулация

Този втори тип е известен и с образуването на спори. Появява се, когато има някакъв стрес в колонията. По време на спорулацията се получава асиметрично клетъчно делене, което води до образуване на по-голяма клетка (стволова клетка) и по-малка клетка (преспора).

Преспората е обхваната от стволовата клетка и покрита с няколко защитни слоя, което генерира загуба на вода и позволява нейната зрялост. След това настъпва лизис на стволовата клетка и освобождаването на ендоспората, която може да остане в състояние на сън, докато се възстановят благоприятните условия.

Този ендоспор, както вече беше споменато, е устойчив на екстремни температури, сушене, действие на детергенти и радиация и е основната причина за устойчивостта на тези бактерии и способността им да колонизират всяка среда.

хранене

Повечето от бактериите от рода Bacillus се срещат живеещи в почвата и храненето им е сапрофитно, тоест се хранят с разлагаща се органична материя.

Други видове съставляват бактериалната флора на животните. В тези случаи те установяват симбиотична връзка, при която се възползват от храната, погълната от техния домакин, и произвеждат ензими, които помагат в храносмилането на тези храни.

И накрая, някои видове могат да действат като опортюнистични паразити, като се хранят директно със своя домакин.

заболявания

Повечето видове Bacillus са непатогенни и рядко са били свързани с болести при хора или други животни. Антраксът е най-известното състояние, причинено от този тип бактерии, въпреки че хранителните отравяния и опортюнистичните инфекции, причинени от Bacillus cereus, също са често срещани.

Антракс или антракс

Това заболяване е силно заразно и се причинява от бактерията Bacillus anthracis. Той може да засегне различни части на тялото и неговата патогенност зависи от засегнатата тъкан, формата на инфекцията и времето, необходимо за инфекция, за да се започне лечение.

Култура на Bacillus anthracis, щам, събран в Каимедо, Токио, Япония, мястото на инцидента с биотероризъм през 1993 г. Взето и редактирано от: Центрове за контрол на заболяванията, Съединени щати.

Най-агресивната форма на заболяването е белодробният антракс, който има висока смъртност. Също така може да атакува кожата (кожен антракс) или храносмилателната система. Антраксът може да атакува всяко топлокръвно животно, включително човек.

Труповете на животни, убити от болестта, както и земята, замърсена от изпражненията, или кръвта на заразени животни представляват резервоари на болестта.

Синдром на пържен ориз

Това е хеметичен синдром, който се появява главно поради консумацията на лошо обработен ориз, въпреки че може да възникне и поради консумацията на млечни продукти и други храни. Причинителят е бактерията Bacillus cereus.

Този синдром се характеризира с наличието на гадене и повръщане, които се появяват 1 до 5 часа след поглъщането на замърсена храна. Може да се появят и коремни спазми, но диарията е рядка.

Това е самоограничено заболяване, което обикновено трае не повече от 48 часа, при което е важно да се избегне дехидратация, почивка и избягване на консумацията на млечни продукти, докато симптомите на синдрома продължават.

Ендофталмит

Ендофталмитът е очна инфекция поради различни патогенни организми. Възпалителният отговор на заразения орган може да причини травма на същото око.

Различни видове бактерии са свързани с това заболяване, като една от най-важните е Bacillus cereus, чиито инфекции причиняват лезии със запазени прогнози.

Лечението на заболяването се състои в прилагане на клиндамицин или ванкомицин на пациента, също се препоръчва дексаметазон. Понякога болестта може да компрометира зрението. В тези случаи се препоръчва хирургично отстраняване на стъкловидното тяло.

Други заболявания

Бациловите бактерии са свързани с различни заболявания, които засягат главно хората с компрометирана имунна система. Тези заболявания включват ендокардит, бактериемия, кожни и мускулно-скелетни инфекции, както и кератит.

Видовете Bacillus megaterium, един от най-големите видове бактерии, могат да причинят мозъчни абсцеси.

Bacillus megatierium. Взето и редактирано от: Alexastely.

Приложения

Пробиотиците

Според Световната здравна организация пробиотиците са живи микроорганизми, които предизвикват благоприятно въздействие върху здравето на хората или животните, които ги консумират в адекватни количества в диетата си.

Някои видове Bacillus се използват като пробиотици, включително B. coagulans. Сред ползите от консумацията на тази бактерия изследователите предполагат, че тя облекчава симптомите на синдрома на раздразненото черво. Освен това облекчава симптомите на ревматоиден артрит и метеоризъм.

Друг член от рода, който има употреба като пробиотик, е B. subtilis. Сред предимствата на този организъм като пробиотик са облекчаването на чревни възпаления и урогенитални инфекции и спиране на диарията.

Спорите на тази бактерия от своя страна действат срещу оксидативен стрес, причинен от кератиноцитит.

Биологичен контролер

Бактериите от рода Bacillus произвеждат различни вещества с антибиотични свойства, които инхибират растежа на фитопатогенни организми, като не-рибозомни циклични липопептиди и δ-ендотоксини. Използва се и във фармакологичната индустрия за получаване на антибиотици срещу човешки патогени.

Приблизително 75% от биопестицидите, които се комерсиализират по целия свят, се произвеждат на базата на Bacillus thuringiensis. Други видове, като B. subtilis, B. pumilus и B. amyloliquefaciens, също се използват в търговската мрежа, главно за производството на фунгициди.

Други приложения

Промишлеността също използва бактерии от рода Bacillus също за търговско производство на ензими и за производство на детергенти. Освен това те са сред най-широко използваните микроорганизми в изследванията по микробиология, молекулярна биология или генно инженерни изследвания.

Кръговат на живота

При адекватни условия на хранене, температура, pH, атмосферен състав, наред с други, клетките на Bacillus растат и се разделят чрез бинарно делене, форма на асексуално възпроизвеждане, която се състои от дублиране на ДНК, последвано от разделяне на цитоплазмата с преграда разделител, който пресича центъра на клетката, поражда две дъщерни клетки.

Неблагоприятни условия

Въпреки това, когато условията на околната среда са неблагоприятни, вегетативните клетки генерират ендоспори, които са клетъчни структури, които не съдържат АТФ и които имат изключително латентни метаболизми, което придава резистентност.

Ендоспорите се образуват в края на фазата на експоненциален растеж. Известно е, че много други фактори влияят върху образуването на ендоспори, като температура на растеж, pH на околната среда, аериране, наличието на някои минерали и източници на въглерод, азот и фосфор и техните концентрации. Друго влияние е гъстотата на населението.

Стъпки заспали споро-вегетативни клетки

Превръщането на спящи спори във вегетативни клетки включва три етапа: активиране, покълване и разрастване. Бездействието се нарушава от благоприятни промени в температурата или от стареене на клетките.

Въпреки това, много видове не изискват такова активиране. При напускане на покой, ако спората срещне подходящи условия на околната среда, покълването се задейства чрез загуба на огнеустойчивост, бързо хидролизиране на кората и разграждане на малки разтворими в киселина протеини, които й придават устойчивост на агенти. химически и радиационни.

Протопластът на покълналите спори видимо набъбва поради поглъщането на вода, биосинтезата се възобновява и от ротационния спорен слой се появява нова вегетативна клетка, което води до нов период на вегетативно размножаване.

Препоръчани видове

Bacillus cereus

Този вид е грам положителна бактерия, която обикновено се среща в почви, вода и храна във всички умерени зони на света. Това е факултативен анаеробен вид, който може да се движи чрез действието на перитритните жгутици.

Тази бактерия е един от основните виновници за болести, пренасяни с храна, с възможност за еметичен синдром или токсикоинфекциозен синдром. Bacillus cereus също може да причини различни не-стомашно-чревни заболявания, като ендокардит, бактериемия, ендофталмит или хронични кожни инфекции.

Поради факта, че има много устойчиви ендоспори, елиминирането му не се постига с готвене, нито се елиминира чрез замразяване, но последното спира растежа му, затова е препоръчително да се използват температури под 6 ° C, ако храната трябва да се съхранява за дълги периоди от време.

Bacillus anthracis

Това е вид от рода, който се характеризира с неподвижност поради липсата на жлези, противно на това, което се случва с останалите представители на рода. Това е грам положително и факултативно анаеробно.

Тази бактерия е отговорна за антракс и неговата патогенност зависи от два фактора на вирулентност, капсулен полипептид, наречен вещество Р и протеинов екзотоксин, наречен фактор Б.

Има много щамове на тази бактерия, чиято вирулентност варира между тях. Най-вирулентните щамове са били използвани като биологично оръжие.

Bacillus subtilis

Грам положителни и каталаза положителни бактерии, които обитават почвата. Той е с пръчковидни форми със заоблени ръбове и е дълъг 2-3 микрона с ширина 1 микрон. Тази бактерия е почти изключително аеробна, но може да оцелее в аноксична среда.

Счита се за безопасен за хората, но има изолирани случаи на опиянение от храна, заразена с този вид. В тези случаи симптомите са подобни на тези при отравяне с Bacillus cereus.

Той е един от най-изследваните бактериални видове и изследователите го смятат за грамположителна версия на Escherichia coli. Освен това се счита за моделен организъм за лабораторни изследвания, особено при изследвания за генетична манипулация.

Bacillus subtilis произвежда бактрицин, бактерициден антибиотик, който е ефективен за лечение на грамположителни бактерии, като Staphylococcus aureus. Освен това произвежда биоактивни съединения с противогъбична активност и вещества, използвани при производството на почистващи препарати.

Bacillus thuringiensis

Грам позитивен бацил, който обитава почвата, растителните повърхности и в червата на гъсениците на различни видове пеперуди и молци. Характеризира се с това, че по време на спорулационния процес те произвеждат протеинови кристали, които притежават инсектицидни свойства.

Благодарение на тези кристали, известни като δ ендотоксини, спорите и протеиновите кристали Bacillus thuringensis се използват като биопестициди повече от 100 години.

Изследователите са въвели генетичната информация на това растение чрез генно инженерство на различни видове растения, като картофи, памук или царевица, така че растенията да произвеждат вещества с инсектицидни свойства.

Препратки

EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall & BJ McCarthy (1978). Микробиология. 2-ро издание. Холт, Ринехарт и Уинстън.
С. Хог (2005). Основна микробиология. John Wiley & Sons, LTD.
В. Лира. Bacillus cereus: характеристики, морфология, местообитание, симптоми на заразяване, лечение. Възстановено от: lifeder.com.
Б. Лопес. Bacillus subtilis: характеристики, морфология, заболявания. Възстановено от: lifeder.com.
Д. Фриц (2004). Таксономия на рода Bacillus и сродните им родове: Аеробните бактерии, образуващи ендоспори. Phytopatoly
PCB Turnbull (1996). Глава 15. Бацил. В: Барон S, редактор. Медицинска микробиология. 4-то издание. Galveston (TX): Медицински филиал на университета в Тексас в Galveston.
Bacillus. В Уикипедия. Възстановено от en.wikipedia.org

БАЦИЛ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, РАЗМНОЖАВАНЕ, ХРАНЕНЕ, ЗАБОЛЯВАНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025