BACILLUS: CARACTERISTICI, REPRODUCERE, NUTRIȚIE, BOLI - BIOLOGIE

Bacillus este un gen de bacterii din divizia Firmicutes, care se caracterizează prin formarea sporilor în condiții aerobe. Au formă de tijă și sunt în general Gram pozitive (deși unele sunt variabile Gram), cu colonii care prezintă organisme care colora roz și altele care colora purpuriu.

În aceste cazuri, cercetătorii au descoperit că numărul de organisme care răspund ca Gram negativ crește odată cu vârsta coloniei datorită scăderii grosimii stratului de petidoglican.

Bacillus flexus. Preluat și editat din: Dr. Sahay.

Bacteriile acestui gen pot fi strict anaerobe sau aerobice. Majoritatea sunt mobile datorită prezenței flagelelor, cu toate acestea, există și reprezentanți non-mobili. Ele pot fi găsite în aproape orice mediu de pe pământ, inclusiv medii extreme, de la altitudini mari până la fundul mării.

Genul a fost utilizat în 1835 de către Christian Gottfried Ehrenberg pentru a defini bacteriile în formă de tijă, dar ulterior a fost redefinit de Ferdinand Cohn și folosit pentru a grupa bacilii care formează sporii în condiții aerobe, gram pozitive și aerobice sau anaerobe.

Unele specii sunt de interes medical, deoarece pot provoca boli precum antraxul (Bacillus anthracis) sau boli transmise de alimente (Bacillus cereus). Altele sunt utilizate pentru a obține antibiotice, enzime, ca probiotice sau în procese de fermentare și în agricultură.

Caracteristici generale

Principala caracteristică definitorie a genului este capacitatea de a produce endospores în condiții aerobice. Acești spori se caracterizează prin faptul că sunt capabili să reziste la temperaturi ridicate, la desicare, la acțiunea dezinfectanților și chiar la radiații.

Peretele celular este alcătuit din mai multe straturi de peptidoglicani împletite, formând un schelet puternic care menține forma celulei și conține acizi teichoici și lipoteichoici.

Sunt în formă de tijă, drepte sau ușor curbate și pot fi găsite individual, în perechi și, ocazional, în lanțuri. Marea majoritate a acestora este mobilă datorită prezenței flagelelor peritrice, adică proiectează în toate direcțiile. Cu toate acestea, Bacillus anthracis nu are flagel.

Majoritatea bacteriilor din acest gen sunt Gram pozitive, însă unele sunt variabile Gram, adică pot colora roz sau violet. Acest lucru se datorează faptului că stratul de peptidoglican poate deveni mai puțin gros și complex pe măsură ce bacteriile îmbătrânesc, neputând păstra cristalul violet atunci când este tratat cu alcool.

Sunt organisme omniprezente și foarte rezistente, cu specii capabile să reziste la temperaturi foarte ridicate (termofile) sau foarte scăzute (psihofile), există și specii care pot tolera medii foarte acide sau foarte alcaline pentru alte specii.

Unele specii sunt strict aerobe, incapabile să supraviețuiască în condiții anoxice, în timp ce alte specii sunt anaerobe facultative.

Morfologie

Bacteriile Bacillus pot fi în formă de tijă, drepte sau ușor curbate, în general cu un capăt rotund, chiar dacă unele celule au fost descrise drept pătrate (de exemplu, Bacillus cereus).

Celulele au un diametru care variază de la 0,4 la 1,8 microni și o lungime de 0,9 la 10,0 microni. Dimensiunile celulelor din fiecare specie și din cadrul fiecărei tulpini tind să aibă o mică variabilitate.

Celulele apar singure și în perechi, unele în lanțuri și ocazional în filamente lungi. În funcție de specie, tulpină și condiții de cultură, celulele fiice se pot separa.

Astfel, cultura pare să fie compusă din celule individuale și perechi de celule divizante atunci când sunt privite prin microscopie cu contrast de fază. În alte cazuri, celulele fiice pot rămâne atașate între ele, arătând astfel lanțuri de celule.

Morfologia sporilor este o caracteristică taxonomică, deși poate exista o variație în cadrul unor tulpini particulare. Cele mai frecvente spori sunt de formă elipsoidală sau ovală, dar formele variază de la o formă cilindrică la elipsoidală, sferică sau în formă neregulată, care amintește de un rinichi sau banană.

Taxonomie și clasificare

Taxonomic, genul Bacillus este localizat în Phylum Firmicutes, Clasa Bacilli, Ordinea Bacillales, Familia Bacillacea. Acest gen a fost folosit de Christian Gottfried Ehrenberg în 1835 pentru a grupa bacteriile în formă de tijă.

Apoi, Ferdinand Cohn, în 1872, a redefinit grupul ca bacterie aerobă sau anaerobă formatoare de spori, rezistentă la căldură, Gram-pozitivă și facultativă. Specie tip din genul este Bacillus subtilis.

Cercetătorii au stabilit în 1991 că genul Bacillus, așa cum a fost tratat până în prezent, a fost polifiletic. Prin urmare, au efectuat o rearanjare a grupului Bacillus sensu lato, din care au fost extrase cinci genuri noi.

Genul este subdivizat în două grupuri, pe de o parte grupul de B. subtilis și speciile înrudite, în timp ce pe de altă parte se află grupul de B. cereus. Primul grupează organismele cu diametrul mai mic de 1 μm, sporangiul ne umflat și sporii elipsoidale.

Al doilea grup, pe de altă parte, conține specii cu mai mult de 1 μm în diametru, cu un sporangium ne umflat și spori elpsoidali.

Unde se găsesc?

Bacteriile Bacillus au fost izolate mai ales de sol, apă, alimente și probe clinice. Dar s-au găsit și în cele mai neobișnuite medii, cum ar fi în sedimentele oceanice la mii de metri sub nivelul mării și în probe de aer stratosferice, în bazine geotermale acide, în apele subterane extrem de alcaline și în lacurile hipersaline terminale.

Alții au fost descoperiți în nișe făcute de oameni, de la morminte mexicane și picturi de pereți romane, dărăpănate, până la camere ultra-curate din instalațiile de asamblare a navelor spațiale.

Plantele sunt, de asemenea, o sursă bogată de noi specii de Bacillus, unele endofite și altele asociate cu rizosfera.

Reproducere

Bacteriile din genul Bacillus au două forme de reproducere asexuală: fisiunea binară și sporulația.

Fisiune binară

Fisiunea binară este un tip de reproducere care apare atunci când bacteria se află într-un mediu favorabil dezvoltării sale și permite creșterea exponențială. Fisiunea binară implică diviziune mitotică rezultând două celule fiice identice.

Cultura Bacillus subtilis. Luate și editate din: O îndoială.

Reproducerea sporulării

Acest al doilea tip este cunoscut și pentru formarea sporilor. Apare atunci când există un fel de stres în colonie. În timpul sporulării are loc divizarea celulelor asimetrice, ceea ce duce la formarea unei celule mai mari (celulă stem) și a unei celule mai mici (prespore).

Presforul este înglobat de celula stem și acoperit cu mai multe straturi de protecție, ceea ce generează pierderi de apă și permite maturitatea acesteia. După aceea, are loc liza celulei stem și eliberarea endosporului, care poate rămâne în stare latentă până la restabilirea condițiilor favorabile.

Acest endospor, așa cum am menționat deja, este rezistent la temperaturi extreme, la desicare, la acțiunea detergenților și la radiații și este cauza principală a rezistenței acestor bacterii și a capacității lor de a coloniza orice mediu.

Nutriție

Majoritatea bacteriilor din genul Bacillus se găsesc care trăiesc în sol, iar alimentația lor este saprofită, adică se hrănesc cu materii organice care se descompun.

Alte specii alcătuiesc flora bacteriană a animalelor. În aceste cazuri, ei stabilesc o relație simbiotică în care profită de alimentele ingerate de gazda lor și produc enzime care ajută la digestia acestor alimente.

În sfârșit, unele specii pot acționa ca paraziți oportuniști, hrănindu-se direct cu gazda lor.

boli

Majoritatea speciilor de Bacillus nu sunt patogene și au fost rareori asociate cu boala la om sau la alte animale. Antraxul este cea mai cunoscută afecțiune cauzată de acest tip de bacterii, deși intoxicațiile alimentare și infecțiile oportuniste cauzate de Bacillus cereus sunt, de asemenea, frecvente.

Antrax sau antrax

Această boală este extrem de contagioasă și este cauzată de bacteria Bacillus anthracis. Poate afecta diferite părți ale corpului și patogenitatea acestuia depinde de țesutul afectat, de forma infecției și de timpul necesar de la infecție până la începerea tratamentului.

Cultura Bacillus anthracis, tulpină colectată în Kaimedo, Tokyo, Japonia, site-ul incidentului de bioterorism din 1993. Luat și editat din: Centre pentru controlul bolilor, Statele Unite.

Cea mai agresivă formă a bolii este antraxul pulmonar, care are o rată mare de mortalitate. De asemenea, poate ataca pielea (antraxul cutanat) sau sistemul digestiv. Antraxul poate ataca orice animal cu sânge cald, inclusiv omul.

Carcasele animalelor ucise de boală, precum și pământul contaminat de fecale sau sângele animalelor infectate constituie rezervoare ale bolii.

Sindromul orezului prăjit

Este un sindrom hemetic care apare în principal datorită consumului de orez prost manipulat, deși poate apărea și datorită consumului de produse lactate și alte alimente. Agentul cauzal este bacteria Bacillus cereus.

Acest sindrom se caracterizează prin prezența grețurilor și vărsăturilor, care apar la 1 la 5 ore după ingestia alimentelor contaminate. De asemenea, pot apărea crampe abdominale, dar diareea este rară.

Este o boală autolimitată care durează în general nu mai mult de 48 de ore, în care este important să se evite deshidratarea, repausul și să se evite consumul de lactate în timp ce simptomele sindromului persistă.

endoftalmită

Endoftalmita este o infecție a ochilor din cauza diferitelor organisme patogene. Răspunsul inflamator al organului infectat poate provoca traume la același ochi.

Diferite specii de bacterii sunt legate de această boală, una dintre cele mai relevante este Bacillus cereus, ale cărei infecții provoacă leziuni cu prognoze rezervate.

Tratamentul bolii constă în administrarea clindamicinei sau vancomicinei la pacient, dexametazona este de asemenea recomandată. Uneori, boala poate compromite vederea. În aceste cazuri, este recomandată îndepărtarea chirurgicală a umorului vitros.

Alte boli

Bacteriile Bacillus sunt legate de diferite boli care afectează în principal persoanele cu sisteme imunitare compromise. Aceste boli includ endocardita, bacteremia, infecțiile pielii și musculo-scheletice, precum și keratita.

Specia Bacillus megaterium, una dintre cele mai mari specii de bacterii, poate provoca abcese cerebrale.

Bacillus megatierium. Luate și editate din: Alexastely.

Aplicații

Probioticele

Potrivit Organizației Mondiale a Sănătății, probioticele sunt microorganisme vii care produc efecte benefice asupra sănătății oamenilor sau animalelor care le consumă în cantități adecvate în dieta lor.

Unele specii de Bacillus sunt utilizate ca probiotice, inclusiv B. coagulans. Printre beneficiile consumului acestei bacterii, cercetătorii au sugerat că ameliorează simptomele sindromului intestinului iritabil. De asemenea, ameliorează simptomele artritei reumatoide și flatulenței.

Un alt membru al genului care a folosit ca probiotic este B. subtilis. Printre beneficiile acestui organism ca probiotic se numără ameliorarea inflamațiilor intestinale și a infecțiilor urogenitale și oprirea diareei.

Sporii acestei bacterii, din partea lor, acționează împotriva stresului oxidativ cauzat de keratinocita.

Controler biologic

Bacteriile din genul Bacillus produc o varietate de substanțe cu proprietăți antibiotice care inhibă creșterea organismelor fitopatogene, cum ar fi lipopeptidele ciclice non-ribozomice și δ-endotoxine. De asemenea, este utilizat în industria farmacologică pentru a obține antibiotice împotriva agenților patogeni umani.

Aproximativ 75% din biopesticidele care sunt comercializate la nivel mondial sunt produse pe baza de Bacillus thuringiensis. Alte specii, cum ar fi B. subtilis, B. pumilus și B. amyloliquefaciens sunt, de asemenea, utilizate comercial, în principal pentru fabricarea fungicidelor.

Alte utilizări

Industria folosește, de asemenea, bacterii din genul Bacillus, de asemenea, pentru producția comercială de enzime și pentru producția de detergenți. În plus, acestea sunt printre cele mai utilizate microorganisme în microbiologie, biologie moleculară sau studii de inginerie genetică, printre altele.

Ciclu de viață

În condiții adecvate de nutriție, temperatură, pH, compoziție atmosferică, printre altele, celulele Bacillus cresc și se împart prin fisiune binară, o formă de reproducere asexuală care constă în duplicarea ADN-ului, urmată de divizarea citoplasmei de un sept. divizor care traversează centrul celulei, dând naștere la două celule fiice.

Condiții nefavorabile

Cu toate acestea, atunci când condițiile de mediu sunt adverse, celulele vegetative generează endospores, care sunt structuri celulare care nu conțin ATP și care au metabolizări extrem de latente, ceea ce conferă rezistență.

Endosporesele se formează la sfârșitul fazei de creștere exponențială. Se știe că mulți alți factori afectează formarea endosporelor, cum ar fi temperatura de creștere, pH-ul mediului, aerarea, prezența anumitor minerale și surse de carbon, azot și fosfor și concentrațiile acestora. O altă influență este densitatea populației.

Trece celulele spore-vegetative latente

Conversia sporilor în stare latentă în celule vegetative implică trei etape: activare, germinare și creștere. Inactivitatea este ruptă de modificările favorabile ale temperaturii sau de îmbătrânirea celulelor.

Cu toate acestea, multe specii nu necesită o astfel de activare. La ieșirea din dormit, dacă sporul întâlnește condiții de mediu adecvate, germinarea este declanșată, prin pierderea refractanței, o hidrolizare rapidă a cortexului și degradarea proteinelor mici de acid solubil care îi conferă rezistență agenților. chimice și radiații.

Protoplastul sporilor germinați se umflă vizibil datorită absorbției de apă, biosinteza este reluată și o nouă celulă vegetativă apare din stratul de spori rotam, dând naștere unei noi perioade de reproducere vegetativă.

Specie prezentată

Bacillus cereus

Această specie este o bacterie gram pozitivă care se găsește în mod obișnuit în soluri, apă și alimente în toate zonele temperate ale lumii. Este o specie anaerobă facultativă care se poate mișca prin acțiunea flagelelor peritrichoase.

Această bacterie este unul dintre principalii vinovați pentru bolile transmise de alimente, cu posibilitatea sindromului emetic sau a sindromului infecto-toxic. Bacillus cereus poate provoca, de asemenea, diverse boli non-gastro-intestinale, cum ar fi endocardita, bacteremia, endoftalmita sau infecții cronice ale pielii, printre altele.

Deoarece are endospores foarte rezistente, eliminarea sa nu se realizează odată cu gătirea și nici nu se elimină prin congelare, dar aceasta din urmă oprește creșterea acestuia, de aceea este recomandabil să se utilizeze temperaturi sub 6 ° C dacă alimentele vor fi păstrate. pentru perioade lungi de timp.

Bacillus anthracis

Este o specie a genului care se caracterizează prin a fi imobilă datorită absenței flagelelor, contrar celor întâmplate cu restul reprezentanților genului. Este anaerobic Gram pozitiv și facultativ.

Această bacterie este responsabilă de antrax și patogenitatea sa depinde de doi factori de virulență, un polipeptid capsular numit Substanța P și o exotoxină proteică numită Factorul B.

Există numeroase tulpini ale acestei bacterii, a căror virulență variază între ele. Cele mai virulente tulpini au fost folosite ca arme biologice.

Bacillus subtilis

Bacterii gram pozitive și catalazante pozitive care populează solul. Are forma de tijă cu marginile rotunjite și are o lungime de 2-3 microni cu 1 micron lățime. Această bacterie este aproape exclusiv aerobă, dar poate supraviețui în medii anoxice.

Este considerat sigur pentru oameni, dar există cazuri izolate de otrăvire din cauza ingestiei de alimente contaminate cu această specie. În aceste cazuri, simptomele sunt similare cu cele ale intoxicației cu Bacillus cereus.

Este una dintre cele mai studiate specii bacteriene, iar cercetătorii consideră că este versiunea gram pozitivă a Escherichia coli. Este, de asemenea, considerat ca un organism model pentru studii de laborator, în special în studiile de manipulare genetică.

Bacillus subtilis produce bactricină, un antibiotic bactericid care este eficient în tratarea bacteriilor Gram pozitive, cum ar fi Staphylococcus aureus. De asemenea, produce compuși bioactivi cu activitate antifungică și substanțe utilizate în producția de detergenți.

Bacillus thuringiensis

Bacilul gram pozitiv care locuiește în sol, pe suprafețele plantelor și în intestinele omizilor din diverse specii de fluturi și molii. Se caracterizează deoarece în timpul procesului de sporulare produc cristale de proteine care posedă proprietăți insecticide.

Datorită acestor cristale, cunoscute sub numele de δ endotoxine, sporii Bacillus thuringensis și cristale de proteine au fost folosite ca biopesticide de mai bine de 100 de ani.

Cercetătorii au introdus informațiile genetice ale acestei plante, prin intermediul ingineriei genetice, la diverse specii de plante, cum ar fi cartofii, bumbacul sau porumbul, astfel încât plantele produc substanțe cu proprietăți insecticide.

Referințe

EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall și BJ McCarthy (1978). Microbiologie. Ediția a II-a. Holt, Rinehart și Winston.
S. Hogg (2005). Microbiologie esențială. John Wiley & Sons, LTD.
C. Lyre. Bacillus cereus: caracteristici, morfologie, habitat, simptome de contagiune, tratament. Recuperat de la: lifeder.com.
B. López. Bacillus subtilis: caracteristici, morfologie, boli. Recuperat de la: lifeder.com.
D. Fritz (2004). Taxonomia genului Bacillus și generații conexe: Bacteriile care formează endosporul aerob. Phytopatoly
PCB Turnbull (1996). Capitolul 15. Bacillus. În: Baron S, editor. Microbiologie medicală. Ediția a 4-a. Galveston (TX): Filiala Medicală a Universității din Texas la Galveston.
Bacil. Pe Wikipedia. Recuperat de pe en.wikipedia.org

BACILLUS: CARACTERISTICI, REPRODUCERE, NUTRIȚIE, BOLI - BIOLOGIE - 2025