BACILLUS: EGENSKAPER, REPRODUKSJON, ERNÆRING, SYKDOMMER - BIOLOGI - 2026

Bacillus er en slekt av bakterier i Firmicutes-divisjonen som er preget av å være spordannende under aerobe forhold. De er stavformede og er generelt Gram-positive (selv om noen er Gram-variabel), med kolonier som presenterer organismer som farger rosa og andre som flekker lilla.

I disse tilfellene har forskere funnet ut at antallet organismer som reagerer som Gram-negativt øker med koloniets alder på grunn av en reduksjon i tykkelsen på petidoglycan-laget.

Bacillus flexus. Tatt og redigert fra: Dr. Sahay.

Bakterier av denne slekten kan være strengt aerobe eller fakultative anaerobe. De fleste er mobile på grunn av tilstedeværelsen av flagella, men det er også representanter som ikke er mobile. De finnes i praktisk talt ethvert miljø på jorden, inkludert ekstreme miljøer, fra store høyder til havbunnen.

Slekten ble brukt i 1835 av Christian Gottfried Ehrenberg for å definere stavformede bakterier, men ble senere omdefinert av Ferdinand Cohn og brukt til å gruppere spordannende baciller under aerobe, grampositive og fakultative aerobe eller anaerobe forhold.

Noen arter er av medisinsk interesse, da de kan forårsake sykdommer som miltbrann (Bacillus anthracis) eller matbårne sykdommer (Bacillus cereus). Andre brukes til å få tak i antibiotika, enzymer, som probiotika eller i gjæringsprosesser og i landbruket.

Generelle egenskaper

Det viktigste definerende kjennetegn ved slekten er evnen til å produsere endosporer under aerobe forhold. Disse sporer er preget av å være i stand til å motstå høye temperaturer, uttørking, virkningen av desinfeksjonsmidler og til og med stråling.

Celleveggen er bygd opp av flere lag peptidoglykaner sammenvevd, og danner et sterkt stillas som opprettholder celleformen og inneholder teikosyre og lipotekosyre.

De er stavformede, rette eller svakt buede og kan finnes enkeltvis, i par og noen ganger i kjeder. De aller fleste av dem er mobile på grunn av tilstedeværelsen av peritrichous flagella, det vil si at de projiserer i alle retninger. Bacillus anthracis mangler imidlertid flagella.

De fleste av bakteriene i denne slekten er Gram-positive, men noen er Gram-variabel, det vil si at de kan beise rosa eller lilla. Dette er fordi det peptidoglykanske laget kan bli mindre tykt og sammensatt når bakteriene eldes, og ikke kan beholde krystallfiolen når den behandles med alkohol.

De er allestedsnærværende og veldig motstandsdyktige organismer, med arter som er i stand til å motstå svært høye temperaturer (termofile) eller veldig lave (psykrofile), det er også arter som tåler veldig sure eller veldig alkaliske miljøer for andre arter.

Noen arter er strengt aerobe, ikke i stand til å overleve under anoksiske forhold, mens andre arter er anaerobe fakultative.

morfologi

Bacillus-bakterier kan være stavformede, rette eller svakt buede, vanligvis med en rund ende, selv om noen celler er blitt beskrevet som firkantede (f.eks. Bacillus cereus).

Cellene har en diameter som varierer fra 0,4 til 1,8 mikron og en lengde på 0,9 til 10,0 mikron. Dimensjonene til celler innenfor hver art og innenfor hver stamme har en tendens til å ha liten variasjon.

Celler forekommer enkeltvis og i par, noen i kjeder og noen ganger i lange filamenter. Avhengig av art, stamme og kulturforhold, kan datterceller skille seg fra hverandre.

Dermed ser kulturen ut til å være sammensatt av individuelle celler og par av delende celler når de sees ved fasekontrastmikroskopi. I andre tilfeller kan dattercellene forbli knyttet til hverandre, og dermed vise kjeder av celler.

Sporforenes morfologi er et taksonomisk kjennetegn, selv om en viss variasjon kan eksistere innenfor spesielle stammer. De vanligste sporer er ellipsoide eller ovale i form, men formene spenner fra sylindriske til ellipsoide, sfæriske eller uregelmessig form som minner om en nyre eller banan.

Taksonomi og klassifisering

Taksonomisk ligger slekten Bacillus i Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Denne slekten ble brukt av Christian Gottfried Ehrenberg i 1835 for å gruppere stavformede bakterier.

Deretter definerte Ferdinand Cohn, i 1872, gruppen som spordannende, varmebestandige, Gram-positive og fakultative aerobe eller anaerobe bakterier. Typearten av slekten er Bacillus subtilis.

Forskere slo fast i 1991 at slekten Bacillus, slik den hadde blitt behandlet til dags dato, var polyfyletisk. Derfor gjennomførte de en omorganisering av Bacillus sensu lato-gruppen, hvorfra fem nye slekter ble trukket ut.

Slekten er delt inn i to grupper, på den ene siden gruppen av B. subtilis og beslektede arter, mens på den andre er gruppen B. cereus. Den første grupperer organismer med mindre enn 1 mikrometer i diameter, ikke-hovent sporangium og ellipsoidale sporer.

Den andre gruppen derimot inneholder arter med mer enn 1 μm i diameter, med ikke-hovent sporangium og elpsoidale sporer.

Hvor blir de funnet?

Bacillus-bakterier er blitt isolert mest fra jord, vann, mat og kliniske prøver. Men de er også funnet i de mest uvanlige miljøene, som havsedimenter tusenvis av meter under havoverflaten og i stratosfæriske luftprøver, i sure geotermiske bassenger, i sterkt alkalisk grunnvann og i terminale hypersaline innsjøer.

Andre er blitt oppdaget i menneskeskapte nisjer, fra meksikanske graver og nedslitte romerske veggmalerier, til ultra-rene rom i romfartøyets monteringsanlegg.

Planter er også en rik kilde til nye Bacillus-arter, noen endofytiske og andre assosiert med rhizosphere.

reproduksjon

Bakterier av slekten Bacillus har to former for aseksuell reproduksjon: binær fisjon og sporulering.

Binær fisjon

Binær fisjon er en type reproduksjon som oppstår når bakterien er i et gunstig miljø for sin utvikling og tillater eksponentiell vekst. Binær fisjon involverer mitotisk inndeling som resulterer i to identiske datterceller.

Bacillus subtilis-kultur. Tatt og redigert fra: En tvil.

Reproduksjon av sporulering

Denne andre typen er også kjent for spordannelse. Det vises når det er en slags stress i kolonien. Under sporulering oppstår asymmetrisk celledeling, noe som resulterer i dannelsen av en større celle (stamcelle) og en mindre celle (prespore).

Presporen er omsluttet av stamcellen og dekket med flere beskyttende lag, som genererer vanntap og tillater modning. Etter dette skjer lysiseringen av stamcellen og frigjøringen av endosporen, som kan forbli sovende til gunstige forhold er reetablert.

Som allerede nevnt, er denne endosporen motstandsdyktig mot ekstreme temperaturer, uttørking, virkningen av vaskemidler og stråling, og er den viktigste årsaken til resistensen til disse bakteriene og deres evne til å kolonisere ethvert miljø.

Ernæring

De fleste av bakteriene i slekten Bacillus finnes i jorden, og ernæringen deres er saprofytisk, det vil si at de lever av nedbrytende organisk materiale.

Andre arter utgjør bakteriefloraen til dyr. I disse tilfellene etablerer de et symbiotisk forhold der de drar fordel av maten som er inntatt av verten og produserer enzymer som hjelper til med fordøyelsen av disse matvarene.

Endelig kan noen arter fungere som opportunistiske parasitter og mate direkte på verten.

Sykdommer

De fleste Bacillus-arter er ikke-patogene og har sjelden blitt assosiert med sykdom hos mennesker eller andre dyr. Miltsbrand er den mest kjente tilstanden forårsaket av denne typen bakterier, selv om matforgiftning og opportunistiske infeksjoner forårsaket av Bacillus cereus også er vanlige.

Miltbrann eller miltbrann

Denne sykdommen er svært smittsom og er forårsaket av bakterien Bacillus anthracis. Det kan påvirke forskjellige deler av kroppen, og dets patogenisitet avhenger av det berørte vevet, infeksjonsformen og tiden det tar fra infeksjon å starte behandlingen.

Bacillus anthracis-kultur, belastning samlet i Kaimedo, Tokyo, Japan, stedet for bioterrorismen i 1993. Tatt og redigert fra: Centers for Disease Control, USA.

Den mest aggressive formen for sykdommen er lunge-miltsbrand, som har en høy dødelighet. Det kan også angripe huden (kutan miltbrann) eller fordøyelsessystemet. Miltsbrand kan angripe alle varmblodige dyr, inkludert mennesker.

Skroppene til dyr drept av sykdommen, så vel som land som er forurenset av avføring eller blod fra smittede dyr, utgjør reservoarer av sykdommen.

Stekt rissyndrom

Det er et hemetisk syndrom som vises hovedsakelig på grunn av inntak av dårlig håndtert ris, selv om det også kan oppstå på grunn av inntak av meieriprodukter og andre matvarer. Det forårsakende middelet er bakterien Bacillus cereus.

Dette syndromet er preget av tilstedeværelsen av kvalme og oppkast, som vises 1 til 5 timer etter inntak av forurenset mat. Magekramper kan også forekomme, men diaré er sjelden.

Det er en selvbegrenset sykdom som vanligvis varer ikke mer enn 48 timer, der det er viktig å unngå dehydrering, hvile og unngå melkeforbruk mens symptomene på syndromet vedvarer.

endoftalmitt

Endoftalmitt er en øyeinfeksjon på grunn av forskjellige sykdomsfremkallende organismer. Den inflammatoriske responsen til det infiserte organet kan forårsake traumer for det samme øyet.

Forskjellige arter av bakterier er relatert til denne sykdommen, en av de mest relevante er Bacillus cereus, hvis infeksjoner forårsaker lesjoner med forbeholdne prognoser.

Behandling av sykdommen består i å administrere klindamycin eller vankomycin til pasienten, deksametason anbefales også. Noen ganger kan sykdommen svekke synet. I disse tilfellene anbefales kirurgisk fjerning av glasslegemet.

Andre sykdommer

Bacillus-bakterier er relatert til forskjellige sykdommer som hovedsakelig rammer personer med kompromittert immunforsvar. Disse sykdommene inkluderer endokarditt, bakteremi, hud- og muskel-skjelettsinfeksjoner, samt keratitt.

Bacillus megaterium-artene, en av de største artene av bakterier, kan forårsake abscesser i hjernen.

Bacillus megatierium. Tatt og redigert fra: Alexastely.

applikasjoner

probiotika

I følge Verdens helseorganisasjon er probiotika levende mikroorganismer som gir gunstige effekter på helsen til mennesker eller dyr som konsumerer dem i tilstrekkelige mengder i kostholdet.

Noen arter av Bacillus brukes som probiotika, inkludert B. coagulans. Blant fordelene ved å spise denne bakterien, har forskere antydet at den lindrer symptomene på irritabel tarm. Det lindrer også symptomer på revmatoid artritt og flatulens.

Et annet medlem av slekten som har bruk som probiotikum er B. subtilis. Blant fordelene med denne organismen som et probiotikum er lindring av tarmbetennelser og urogenitale infeksjoner og stoppende diaré.

Sporene til denne bakterien virker på sin side mot oksidativt stress forårsaket av keratinocyitt.

Biologisk kontroller

Bakterier av slekten Bacillus produserer en rekke stoffer med antibiotiske egenskaper som hemmer veksten av fytopatogene organismer, for eksempel ikke-ribosomale sykliske lipopeptider og 6-endotoksiner. Det brukes også i den farmakologiske industrien for å få antibiotika mot humane patogener.

Omtrent 75% av biopesticidene som blir kommersialisert over hele verden produseres basert på Bacillus thuringiensis. Andre arter, som B. subtilis, B. pumilus og B. amyloliquefaciens, blir også brukt kommersielt, hovedsakelig for fremstilling av soppdrepende midler.

Andre bruksområder

Industrien bruker også bakterier av slekten Bacillus også for kommersiell produksjon av enzymer og for produksjon av vaskemidler. I tillegg er de blant de mest brukte mikroorganismer i blant annet mikrobiologi, molekylærbiologi eller genteknologi.

Livssyklus

Under tilstrekkelige ernæringsbetingelser, temperatur, pH, atmosfærisk sammensetning, blant andre, vokser Bacillus-celler og deler seg ved binær fisjon, en form for aseksuell reproduksjon som består av DNA-duplisering, etterfulgt av delingen av cytoplasma med et septum skillelinje som krysser midten av cellen, noe som gir opphav til to datterceller.

Uheldige forhold

Men når miljøforholdene er ugunstige, genererer vegetative celler endosporer, som er cellulære strukturer som ikke inneholder ATP og som har ekstremt latente metabolismer, som gir motstand.

Endosporer dannes på slutten av den eksponentielle vekstfasen. Det er kjent at mange andre faktorer påvirker dannelsen av endosporer, så som veksttemperatur, miljø-pH, lufting, tilstedeværelsen av visse mineraler og kilder til karbon, nitrogen og fosfor og deres konsentrasjoner. En annen innflytelse er befolkningstetthet.

Trinn sovende sporer-vegetative celler

Konvertering av sovende sporer til vegetative celler innebærer tre trinn: aktivering, spiring og utvekst. Inaktiviteten brytes av gunstige temperaturendringer eller ved aldring av cellene.

Mange arter krever imidlertid ikke slik aktivering. Når man forlater dvale, hvis sporen møter passende miljøforhold, utløses spiring gjennom tap av refraktans, en rask hydrolysering av cortex og nedbrytning av små oppløselige syreproteiner som gir den motstand mot midler. kjemisk og stråling.

Protoplasten av de spirede sporer svulmer synlig på grunn av opptak av vann, biosyntesen gjenopptas, og en ny vegetativ celle dukker opp fra rotamsporlaget, noe som gir opphav til en ny periode med vegetativ reproduksjon.

Utvalgte arter

Bacillus cereus

Denne arten er en Gram-positiv bakterie som ofte finnes i jord, vann og mat i alle tempererte soner i verden. Det er en fakultativ anaerob art som kan bevege seg gjennom virkningen av peritrichous flagella.

Denne bakterien er en av de viktigste skyldige for matbårne sykdommer, med mulighet for emetisk syndrom eller giftig-smittsomt syndrom. Bacillus cereus kan også forårsake forskjellige sykdommer som ikke er i mage-tarmkanalen, for eksempel endokarditt, bakteremi, endofthalmitt eller kroniske hudinfeksjoner.

Fordi den har meget motstandsdyktige endosporer, oppnås ikke eliminering av den ved tilberedning, og den elimineres heller ikke ved frysing, men sistnevnte stopper ikke veksten, så det anbefales å bruke temperaturer under 6 ° C hvis maten skal lagres. i lange perioder.

Bacillus anthracis

Det er en art av slekten som er preget av å være immobile av fravær av flagella, i motsetning til hva som skjer med resten av representantene for slekten. Det er Gram-positivt og fakultativt anaerobt.

Denne bakterien er ansvarlig for miltbrann, og dens patogenisitet avhenger av to virulensfaktorer, et kapselpolypeptid kalt stoff P og et proteineksotoksin kalt faktor B.

Det er mange stammer av denne bakterien, hvis virulens varierer mellom dem. De mest virulente stammene er blitt brukt som biologiske våpen.

Bacillus subtilis

Gram positive og katalase positive bakterier som bebor jorda. Den er stavformet med avrundede kanter og er 2-3 mikron lang og 1 mikron bred. Denne bakterien er nesten utelukkende aerob, men kan overleve i anoksiske miljøer.

Det anses som trygt for mennesker, men det er isolerte tilfeller av forgiftning fra mat forurenset med denne arten. I disse tilfellene ligner symptomene på Bacillus cereusforgiftning.

Det er en av de mest studerte bakterieartene, og forskere anser det for å være den Gram-positive versjonen av Escherichia coli. Det anses også som en modellorganisme for laboratorieundersøkelser, spesielt i genetiske manipulasjonsstudier.

Bacillus subtilis produserer bactricin, et bakteriedrepende antibiotikum som er effektivt i behandling av Gram-positive bakterier, for eksempel Staphylococcus aureus. Den produserer også bioaktive forbindelser med soppdrepende aktivitet og stoffer som brukes i produksjonen av vaskemidler.

Bacillus thuringiensis

Gram-positiv bacillus som bebor jord, planteflater og i tarmen til larvene til forskjellige arter av sommerfugler og møll. Det kjennetegnes fordi de under sporuleringsprosessen produserer proteinkrystaller som har insektdrepende egenskaper.

Takket være disse krystaller, kjent som δ endotoksiner, har Bacillus thuringensis sporer og proteinkrystaller blitt brukt som biopesticider i mer enn 100 år.

Forskere har introdusert den genetiske informasjonen til denne planten, gjennom genteknologi, for forskjellige arter av planter, for eksempel poteter, bomull eller mais, slik at plantene produserer stoffer med insektdrepende egenskaper.

referanser

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall & BJ McCarthy (1978). Mikrobiologi. 2. utgave. Holt, Rinehart & Winston.
2. S. Hogg (2005). Essensiell mikrobiologi. John Wiley & Sons, LTD.
3. C. Lyre. Bacillus cereus: egenskaper, morfologi, habitat, smittesymptomer, behandling. Gjenopprettet fra: lifeder.com.
4. B. López. Bacillus subtilis: kjennetegn, morfologi, sykdommer. Gjenopprettet fra: lifeder.com.
5. D. Fritz (2004). Taksonomi av slekten Bacillus og beslektede slekter: De aerobe endospore-dannende bakteriene. Phytopatoly
6. PCB Turnbull (1996). Kapittel 15. Bacillus. I: Baron S, redaktør. Medisinsk mikrobiologi. 4. utgave. Galveston (TX): University of Texas Medical Branch i Galveston.
7. Bacillus. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org