Bacil

2993
Simon Doyle
Bacil
Ilustrace bakterií rodu Bacillus

Co je to Bacil?

Bacil je rod bakterií divize Firmicutes charakterizovaný tím, že za aerobních podmínek vytváří spory. Jsou ve tvaru tyčinky a obecně grampozitivní (i když některé jsou Gramově variabilní), přičemž kolonie vykazují organismy, které se zbarvují do růžova, a jiné, které se barví do fialova.

V těchto případech vědci zjistili, že počet organismů, které reagují jako gramnegativní, se zvyšuje s věkem kolonie v důsledku snížení tloušťky vrstvy petidoglykanu..

Bakterie tohoto rodu mohou být striktně aerobní nebo fakultativně anaerobní. Většina z nich je mobilní kvůli přítomnosti bičíků, existují však i nemobilní zástupci. Lze je najít prakticky v jakémkoli prostředí na Zemi, včetně extrémních prostředí, od vysokých nadmořských výšek až po mořské dno..

Některé druhy jsou předmětem lékařského zájmu, protože mohou způsobovat nemoci, jako je antrax (Bacillus anthracis) nebo nemoc přenášená potravinami (Bacillus cereus). Jiné se používají k získávání antibiotik, enzymů, jako probiotik nebo ve fermentačních procesech a v zemědělství..

Pohlaví charakteristiky Bacil

Kultura Bacillus subtilis. Převzato a upraveno z: Pochybnost [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Výroba endospor

Hlavní určující charakteristikou rodu je schopnost produkovat endospory za aerobních podmínek. Tyto spory se vyznačují schopností odolávat vysokým teplotám, vysychání, působení dezinfekčních prostředků a dokonce i záření.

Buněčná stěna

Buněčná stěna je tvořena několika vrstvami zesítěných peptidoglykanů, které tvoří silné lešení, které udržuje tvar buňky a obsahuje kyseliny teichoové a lipoteichoové..

Morfologie

Jsou ve tvaru tyče, rovné nebo mírně zakřivené a lze je najít jednotlivě, ve dvojicích a příležitostně v řetězech. Drtivá většina z nich je mobilní kvůli přítomnosti peritrichous flagella, to znamená, že se promítají do všech směrů. nicméně, Bacillus anthracis postrádá bičíky.

Gram pozitivní

Většina bakterií tohoto rodu je grampozitivní, některé jsou však gramově variabilní, to znamená, že mohou být obarveny růžově nebo fialově. Je to proto, že vrstva peptidoglykanů může být s přibývajícím věkem bakterií méně silná a složitá a při působení alkoholu není schopna zadržet krystalovou violet..

Vytrvalost

Jsou to všudypřítomné a velmi odolné organismy, s druhy schopnými odolávat velmi vysokým teplotám (termofilní) nebo velmi nízkým (psychrofilní), existují i ​​druhy, které snášejí velmi kyselé nebo velmi zásadité prostředí pro jiné druhy.

Některé druhy jsou přísně aerobní, neschopné přežít v anoxických podmínkách, zatímco jiné druhy jsou fakultativně anaerobní..

Pohlaví morfologie Bacil

Bakterie rodu Bacil Mohou být ve tvaru tyče, rovné nebo mírně zakřivené, obvykle kulaté, i když některé buňky byly popsány jako čtvercové (například Bacillus cereus).

Buňky mají průměr v rozmezí od 0,4 do 1,8 mikronů a délku od 0,9 do 10,0 mikronů. Rozměry buněk v rámci každého druhu a v rámci každého kmene mají tendenci mít malou variabilitu.

Buňky se vyskytují jednotlivě a ve dvojicích, některé v řetězcích a příležitostně v dlouhých vláknech. V závislosti na druhu, kmeni a podmínkách kultivace lze dceřiné buňky oddělit.

Kultura se tedy zdá být složena z jednotlivých buněk a párů dělících se buněk při pohledu mikroskopem s fázovým kontrastem. V ostatních případech mohou dceřiné buňky zůstat připojené k sobě navzájem, což ukazuje řetězce buněk..

Morfologie spor je taxonomickou charakteristikou, i když u jednotlivých kmenů mohou existovat určité variace. Nejběžnější spory mají elipsoidní nebo oválný tvar, ale tvary se pohybují od válcového až po elipsoidní, sférické nebo nepravidelně tvarované připomínající ledvinu nebo banán..

Taxonomie a klasifikace

Taxonomicky rod Bacil Je umístěn v kmenech Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Tento rod použil Christian Gottfried Ehrenberg v roce 1835 ke seskupení bakterií ve tvaru tyčinky.

Poté Ferdinand Cohn v roce 1872 předefinoval skupinu jako spórotvorné, tepelně odolné, grampozitivní a fakultativní aerobní nebo anaerobní bakterie. Typový druh rodu je Bacillus subtilis.

Vědci v roce 1991 zjistili, že rod Bacil, jak to bylo léčeno k dnešnímu dni, to bylo polyphyletic. U nichž provedli přeskupení skupiny Bacil sensu lato, ze kterého bylo získáno pět nových rodů.

Rod je rozdělen do dvou skupin, na jedné straně do skupiny B. subtilis a příbuzné druhy, zatímco na druhé straně je skupina B. cereus. První z nich seskupuje organismy o průměru menším než 1 μm, nezpuchlé sporangium a elipsoidní spory..

Druhá skupina naopak obsahuje druhy o průměru větším než 1 μm, s nezpuchlým sporangiem a elpsoidními spórami..

Kde je pohlaví Bacil?

Bakterie rodu Bacil byly izolovány většinou z půdy, vody, potravin a klinických vzorků. Byly však také nalezeny v nejneobvyklejších prostředích, jako jsou oceánské sedimenty tisíce metrů pod hladinou moře a ve stratosférických vzorcích vzduchu, v kyselých geotermálních bazénech, ve vysoce alkalických podzemních vodách a v terminálních hypersalinních jezerech..

Jiné byly objeveny ve výklencích vytvořených člověkem, od mexických hrobek a rozpadajících se římských nástěnných maleb, až po čisté místnosti v zařízeních pro montáž kosmických lodí..

Rostliny jsou také bohatým zdrojem nových druhů Bacil, některé endofytické a jiné spojené s rhizosférou.

Reprodukce

Bakterie rodu Bacil mají dvě formy nepohlavní reprodukce: binární štěpení a sporulace.

Binární dělení

Binární štěpení je druh reprodukce, ke kterému dochází, když je bakterie v příznivém prostředí pro svůj vývoj a umožňuje exponenciální růst. Binární štěpení zahrnuje mitotické dělení vedoucí ke dvěma identickým dceřiným buňkám.

Reprodukce sporulace

Tento druhý typ je také známý pro tvorbu spór. Objeví se, když je v kolonii nějaký druh stresu. Během sporulace dochází k asymetrickému dělení buněk, což vede k tvorbě větší buňky (kmenové buňky) a menší buňky (prespore).

Prespore je obklopena kmenovými buňkami a je pokryta několika ochrannými vrstvami, které generují ztrátu vody a umožňují její zralost. Poté dojde k lýze kmenových buněk a uvolnění endospóry, která může zůstat spící, dokud nebudou obnoveny příznivé podmínky..

Tato endospóra, jak již bylo uvedeno výše, je odolná vůči extrémním teplotám, vysychání, působení detergentů a záření a je hlavní příčinou odolnosti těchto bakterií a jejich schopnosti kolonizovat jakékoli prostředí..

Výživa

Většina bakterií rodu Bacil Zjistí se, že žijí v půdě a jejich výživa je saprofytického typu, to znamená, že se živí rozkládajícími se organickými látkami.

Jiné druhy tvoří bakteriální flóru zvířat. V těchto případech vytvářejí symbiotický vztah, ve kterém využívají výhod potravy požité jejich hostitelem a produkují enzymy, které pomáhají při trávení těchto potravin..

A konečně, některé druhy mohou působit jako oportunní paraziti a živit se přímo svým hostitelem..

Nemoci

Většina druhů Bacil nejsou patogenní a zřídka jsou spojovány s chorobami lidí nebo jiných zvířat. Anthrax je nejznámější stav způsobený tímto typem bakterií, ačkoli otrava jídlem a oportunní infekce způsobené Bacillus cereus

Anthrax nebo antrax

Toto onemocnění je vysoce nakažlivé a je způsobeno bakteriemi Bacillus anthracis. Může ovlivnit různé části těla a jeho patogenita závisí na postižené tkáni, formě infekce a době, která trvá od infekce po léčbu..

Kultura Bacillus anthracis, kmen shromážděný v Kaimedu, Tokio, Japonsko, místo bioteroristického incidentu z roku 1993. Převzato a upraveno z: Centers for Disease Control, USA [Public domain].

Nejagresivnější formou onemocnění je plicní antrax, který má vysokou úmrtnost. Může také napadnout kůži (antrax kůže) nebo trávicí systém. Anthrax může zaútočit na jakékoli teplokrevné zvíře, včetně člověka.

Jatečně upravená těla zvířat zabitých touto chorobou, jakož i půda kontaminovaná výkaly nebo krev infikovaných zvířat tvoří rezervoáry choroby.

Syndrom smažené rýže

Jedná se o hemetický syndrom, který se objevuje hlavně kvůli konzumaci špatně manipulované rýže, i když se může objevit také kvůli konzumaci mléčných výrobků a jiných potravin. Původcem jsou bakterie Bacillus cereus.

Tento syndrom je charakterizován přítomností nevolnosti a zvracení, které se objevují 1 až 5 hodin po konzumaci kontaminovaného jídla. Mohou se také objevit křeče v břiše, ale průjem je vzácný..

Jedná se o sebeomezené onemocnění, které obvykle netrvá déle než 48 hodin, při kterém je důležité vyhnout se dehydrataci, odpočívat a vyhýbat se konzumaci mléčných výrobků, dokud příznaky syndromu přetrvávají.

Endoftalmitida

Endoftalmitida je oční infekce způsobená různými patogenními organismy. Zánětlivá reakce infikovaného orgánu může způsobit trauma stejného oka.

S tímto onemocněním souvisí různé druhy bakterií, jedním z nejdůležitějších je Bacillus cereus, jejichž infekce způsobují léze s vyhrazenými prognózami.

Léčba onemocnění spočívá v podávání klindamycinu nebo vankomycinu, doporučuje se také dexamethason. Někdy může nemoc zhoršit vidění. V těchto případech se doporučuje chirurgické odstranění sklivce..

Jiné nemoci

Bakterie rodu Bacil Souvisejí s různými nemocemi, které postihují hlavně lidi se sníženou imunitou. Mezi tato onemocnění patří endokarditida, bakteremie, kožní a muskuloskeletální infekce a keratitida..

Druh Bacillus megaterium, jeden z největších druhů bakterií, které existují, může způsobit mozkové abscesy.

Bacillus megatierium. Převzato a upraveno z: Alexastely [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Použití / aplikace

Probiotika

Podle Světové zdravotnické organizace jsou probiotika živé mikroorganismy, které mají příznivé účinky na zdraví lidí nebo zvířat, která je konzumují v dostatečném množství ve své stravě.

Některé druhy Bacil se používají jako probiotika, včetně B. coagulans. Mezi výhody požití této bakterie vědci navrhli, že zmírňuje příznaky syndromu dráždivého tračníku. Také zmírňuje příznaky revmatoidní artritidy a plynatosti.

Dalším členem rodu, který se používá jako probiotikum, je B. subtilis. Mezi výhody tohoto organismu jako probiotika patří úleva od střevních zánětů a urogenitálních infekcí a zastavení průjmu.

Spory této bakterie zase působí proti oxidačnímu stresu způsobenému keratinocytis.

Biologický regulátor

Bakterie rodu Bacil produkují řadu látek s antibiotickými vlastnostmi, které inhibují růst fytopatogenních organismů, jako jsou neribozomální cyklické lipopeptidy a δ-endotoxiny. Rovněž se používá ve farmakologickém průmyslu k získávání antibiotik proti lidským patogenům..

Přibližně 75% biopesticidů, které jsou celosvětově komercializovány, se vyrábí na základě Bacil thuringiensis. Jiné druhy, jako např B. subtilis, B. pumilus Y B. amyloliquefaciens Používají se také komerčně, hlavně k výrobě fungicidů.

Jiná použití

Průmysl také používá bakterie rodu Bacil pro komerční výrobu enzymů a pro výrobu detergentů. Kromě toho patří mezi nejběžněji používané mikroorganismy ve studiích mikrobiologie, molekulární biologie nebo genetického inženýrství..

Životní cyklus druhů rodu Bacil

Za přiměřených podmínek výživy, teploty, pH, atmosférického složení, mimo jiné, buňky Bacil rostou a dělí se pomocí binárního štěpení, což je forma nepohlavní reprodukce, která spočívá v duplikaci DNA, následované dělením cytoplazmy dělící přepážkou, která prochází středem buňky a vede ke vzniku dvou dceřiných buněk.

Nepříznivé podmínky

Když jsou však nepříznivé podmínky prostředí, vegetativní buňky generují endospory, což jsou buněčné struktury, které neobsahují ATP a mají extrémně latentní metabolismus, což propůjčuje rezistenci..

Endospory se tvoří na konci fáze exponenciálního růstu. Je známo, že mnoho dalších faktorů ovlivňuje tvorbu endospór, jako je růstová teplota, pH prostředí, provzdušňování, přítomnost určitých minerálů a zdroje uhlíku, dusíku a fosforu a jejich koncentrace. Dalším vlivem je hustota obyvatelstva.

Kroky spící spory - vegetativní buňky

Konverze spících spór na vegetativní buňky zahrnuje tři kroky: aktivaci, klíčení a růst. Neaktivitu narušují příznivé změny teploty nebo stárnutí buněk.

Mnoho druhů však takovou aktivaci nevyžaduje. Při opuštění, pokud spora splňuje vhodné podmínky prostředí, dojde ke klíčení, a to ztrátou refrakce, rychlou hydrolýzou kůry a degradací bílkovin rozpustných v kyselinách, které jí dodávají odolnost vůči látkám..

Protoplast vyklíčených spór viditelně bobtná v důsledku příjmu vody, obnovuje se biosyntéza a z vrstvy spór rotamu vychází nová vegetativní buňka, což vede k novému období vegetativní reprodukce..

Příklady druhů rodu Bacil

Bacillus cereus

Bacillus cereus

Tento druh je grampozitivní bakterie, která se běžně vyskytuje v půdě, vodě a potravinách ve všech mírných oblastech světa. Jedná se o fakultativně anaerobní druh, který se může pohybovat působením peritrichózních bičíků.

Tato bakterie je jedním z hlavních viníků nemocí přenášených potravinami s možností emetického syndromu nebo toxicko-infekčního syndromu.. Bacillus cereus Může také způsobit různá ne-gastrointestinální onemocnění, například endokarditidu, bakteremii, endoftalmitidu nebo chronické kožní infekce..

Protože má velmi odolné endospory, jeho eliminace se nedosáhne při vaření, ani při zmrazování, ale jeho zastavení zastaví růst, proto je vhodné použít při skladování potravin teploty pod 6 ° C. po dlouhou dobu.

Bacillus anthracis

Bacillus anthracis

Jedná se o druh rodu, který se vyznačuje tím, že je nepohyblivý kvůli nepřítomnosti bičíků, na rozdíl od toho, co se děje se zbytkem zástupců rodu. Je grampozitivní a fakultativně anaerobní.

Tato bakterie je zodpovědná za antrax a její patogenita závisí na dvou faktorech virulence, kapsulárním polypeptidu s názvem Substance P a proteinovém exotoxinu s názvem Factor B.

Existuje mnoho kmenů této bakterie, jejichž virulence se mezi nimi liší. Nejvirulentnější kmeny byly použity jako biologické zbraně.

Bacillus subtilis

Bacillus subtilis

Grampozitivní a kataláza pozitivní bakterie, které obývají půdu. Má tvar tyče se zaoblenými hranami a je 2–3 mikrony dlouhý a 1 mikron široký. Tato bakterie je téměř výlučně aerobní, ale může přežít v anoxickém prostředí..

Považuje se to za bezpečné pro člověka, ale existují ojedinělé případy otravy jídlem kontaminované tímto druhem. V těchto případech jsou příznaky podobné příznakům otravy Bacillus cereus.

Je to jeden z nejvíce studovaných bakteriálních druhů a vědci jej považují za grampozitivní verzi Escherichia coli. Je také považován za modelový organismus pro laboratorní studie, zejména při studiích genetické manipulace..

Bacillus subtilis vyrábí bactricin, baktericidní antibiotikum, které je účinné při léčbě grampozitivních bakterií, jako je např Staphilococcus aureus. Vyrábí také bioaktivní sloučeniny s antifungální aktivitou a látky používané při výrobě detergentů..

Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis

Grampozitivní bacil, který žije v půdě, povrchech rostlin a ve střevech housenek různých druhů motýlů a můr. Je charakterizován tím, že během procesu sporulace produkují proteinové krystaly, které mají insekticidní vlastnosti.

Díky těmto krystalům, známým jako δ endotoxiny, se spóry Bacillus thuringensis a proteinové krystaly se používají jako biopesticidy již více než 100 let.

Vědci představili genetickou informaci o této rostlině pomocí genetického inženýrství pro různé druhy rostlin, jako jsou brambory, bavlna nebo kukuřice, aby rostliny produkovaly látky s insekticidními vlastnostmi.

Reference

  1. E.W. Nester, C.E. Roberts, N.N. Pearshall & B.J. McCarthy (1978). Mikrobiologie. 2. vydání. Holt, Rinehart a Winston.
  2. S. Hogg (2005). Základní mikrobiologie. John Wiley & Sons, LTD.
  3. C. Lira. Bacillus cereus: charakteristiky, morfologie, stanoviště, příznaky nákazy, léčba. Obnoveno z: lifeder.com.
  4. B. López. Bacillus subtilis: charakteristiky, morfologie, nemoci. Obnoveno z: lifeder.com.
  5. D. Fritz (2004). Taxonomie rodu Bacillus a příbuzných rodů: Aerobní bakterie tvořící endosporu. Fytopatoly
  6. P.C.B. Turnbull (1996). Kapitola 15. Bacil. In: Baron S, redaktor. Lékařská mikrobiologie. 4. vydání. Galveston (TX): Lékařská pobočka University of Texas v Galvestonu.
  7. Bacil. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wikipedia.org

Zatím žádné komentáře