BACILLUS: ÖZELLIKLERI, ÜREME, BESLENME, HASTALIKLAR - BIYOLOJI - 2024

Bacillus , Firmicutes bölümünde yer alan ve aerobik koşullar altında spor oluşturmasıyla karakterize edilen bir bakteri cinsidir. Çubuk şeklindedirler ve genellikle Gram pozitiftir (bazıları Gram değişken olsa da), pembeye boyayan organizmalar ve diğerlerini mor boyayan kolonilerle birlikte.

Bu durumlarda araştırmacılar, petidoglikan tabakasının kalınlığındaki azalmaya bağlı olarak koloninin yaşı ile Gram negatif olarak yanıt veren organizma sayısının arttığını bulmuşlardır.

Bacillus flexus. Alınan ve düzenleyen: Dr. Sahay.

Bu cinsin bakterileri kesinlikle aerobik veya fakültatif anaerobik olabilir. Çoğu, flagella'nın varlığı nedeniyle mobildir, ancak mobil olmayan temsilciler de vardır. Yüksek irtifalardan deniz tabanına kadar, aşırı ortamlar da dahil olmak üzere dünyadaki hemen hemen her ortamda bulunabilirler.

Cins, 1835'te Christian Gottfried Ehrenberg tarafından çubuk şeklindeki bakterileri tanımlamak için kullanıldı, ancak daha sonra Ferdinand Cohn tarafından yeniden tanımlandı ve aerobik, Gram pozitif ve fakültatif aerobik veya anaerobik koşullar altında spor oluşturan basilleri gruplamak için kullanıldı.

Bazı türler, şarbon (Bacillus anthracis) veya gıda kaynaklı hastalıklar (Bacillus cereus) gibi hastalıklara neden olabildikleri için tıbbi ilgi alanıdır. Diğerleri antibiyotikler, enzimler elde etmek için, probiyotik olarak veya fermantasyon işlemlerinde ve tarımda kullanılır.

Genel özellikleri

Cinsin ana tanımlayıcı özelliği, aerobik koşullar altında endospor üretme yeteneğidir. Bu sporlar, yüksek sıcaklıklara, kurumaya, dezenfektanların etkisine ve hatta radyasyona direnebilmeleriyle karakterize edilir.

Hücre duvarı, hücre şeklini koruyan ve teikoik ve lipoteikoik asitleri içeren güçlü bir yapı iskelesi oluşturan, iç içe geçmiş birkaç peptidoglikan katmanından oluşur.

Çubuk şeklindedirler, düz veya hafif kavislidirler ve tek başlarına, çiftler halinde ve bazen zincir halinde bulunabilirler. Bunların büyük çoğunluğu, peritrichous flagella'nın varlığı nedeniyle hareketlidir, yani her yöne yansıtırlar. Bununla birlikte, Bacillus anthracis flagella'dan yoksundur.

Bu cinsin bakterilerinin çoğu Gram pozitiftir, ancak bazıları Gram değişkendir, yani pembe veya mor boyayabilirler. Bunun nedeni, peptidoglikan tabakasının, bakteri yaşlandıkça daha az kalın ve karmaşık hale gelebilmesi ve alkolle muamele edildiğinde kristal viyole rengini tutamamasıdır.

Her yerde bulunan ve çok dirençli organizmalardır, çok yüksek sıcaklıklara (termofilik) veya çok düşük (psikrofilik) direnç gösterebilen türler ile diğer türler için çok asidik veya çok alkali ortamları tolere edebilen türler de vardır.

Bazı türler kesinlikle aerobiktir, anoksik koşullarda yaşayamaz, diğer türler ise fakültatif anaerobiktir.

morfoloji

Bacillus bakterileri, bazı hücreler kare olarak tanımlanmış olsa da (örneğin, Bacillus cereus), çubuk şeklinde, düz veya hafif kavisli, genellikle yuvarlak uçlu olabilir.

Hücreler, 0,4 ila 1,8 mikron arasında değişen bir çapa ve 0,9 ila 10,0 mikron uzunluğa sahiptir. Her tür içindeki ve her tür içindeki hücrelerin boyutları çok az değişkenliğe sahip olma eğilimindedir.

Hücreler tek başlarına ve çiftler halinde, bazıları zincirler halinde ve bazen de uzun lifler halinde oluşur. Türlere, suşa ve kültür koşullarına bağlı olarak yavru hücreler ayrılabilir.

Dolayısıyla, kültür, faz kontrast mikroskobu ile görüntülendiğinde, tek tek hücrelerden ve bölünen hücre çiftlerinden oluşuyor gibi görünmektedir. Diğer durumlarda, yavru hücreler birbirine bağlı kalabilir ve böylece hücre zincirlerini gösterir.

Sporların morfolojisi taksonomik bir özelliktir, ancak belirli türlerde bazı varyasyonlar olabilir. En yaygın sporlar elipsoidal veya oval şekildedir, ancak şekiller silindirikten elipsoidal, küresel veya düzensiz şekilli bir böbrek veya muzu andırır.

Taksonomi ve sınıflandırma

Taksonomik olarak, Bacillus cinsi Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea'da yer almaktadır. Bu cins, 1835'te Christian Gottfried Ehrenberg tarafından çubuk şeklindeki bakterileri gruplamak için kullanıldı.

Daha sonra Ferdinand Cohn, 1872'de grubu spor oluşturan, ısıya dayanıklı, Gram pozitif ve fakültatif aerobik veya anaerobik bakteri olarak yeniden tanımladı. Cinsin tür türü Bacillus subtilis'tir.

Araştırmacılar 1991 yılında, bugüne kadar tedavi edildiği şekliyle Bacillus cinsinin polifiletik olduğunu belirlediler. Bu nedenle, beş yeni cinsin çıkarıldığı Bacillus sensu lato grubunun yeniden düzenlenmesini gerçekleştirdiler.

Cins, bir yanda B. subtilis grubu ve ilgili türler olmak üzere iki gruba ayrılırken, diğer yanda B. cereus grubu vardır. İlki, çapı 1 um'den küçük organizmaları, şişmemiş sporangium ve elipsoidal sporları gruplandırır.

İkinci grup ise, şişmemiş bir sporangium ve elpsoidal sporlar ile çapı 1 um'den fazla olan türleri içerir.

Nerede bulunurlar?

Bacillus bakterileri çoğunlukla toprak, su, yiyecek ve klinik örneklerden izole edilmiştir. Ancak deniz seviyesinin binlerce metre altındaki okyanus çökellerinde ve stratosferik hava örneklerinde, asidik jeotermal havuzlarda, yüksek alkali yeraltı sularında ve aşırı tuzlu göllerde olduğu gibi en sıra dışı ortamlarda da bulunmuşlardır.

Diğerleri, Meksika mezarları ve çürüyen Roma duvar resimlerinden uzay gemisi montaj tesislerindeki ultra temiz odalara kadar insan yapımı nişlerde keşfedildi.

Bitkiler ayrıca, bazıları endofitik ve diğerleri rizosferle ilişkili olan yeni Bacillus türlerinin zengin bir kaynağıdır.

üreme

Bacillus cinsinin bakterileri iki eşeysiz üreme biçimine sahiptir: ikili fisyon ve sporülasyon.

İkiye bölünerek çoğalma

İkili fisyon, bakteri gelişimi için uygun bir ortamda olduğunda ortaya çıkan ve üstel büyümeye izin veren bir üreme türüdür. İkili fisyon, iki özdeş yavru hücre ile sonuçlanan mitotik bölünmeyi içerir.

Bacillus subtilis kültürü. Alındığı ve düzenlendiği yer: Bir şüphe.

Sporlanmanın çoğalması

Bu ikinci tip aynı zamanda spor oluşumuyla da bilinir. Kolonide bir tür stres olduğunda ortaya çıkar. Sporülasyon sırasında asimetrik hücre bölünmesi meydana gelir ve daha büyük bir hücre (kök hücre) ve daha küçük bir hücre (ön gözenek) oluşumuyla sonuçlanır.

Ön gözenek, kök hücre tarafından çevrelenir ve su kaybına neden olan ve olgunlaşmasını sağlayan birkaç koruyucu katmanla kaplanır. Bundan sonra, kök hücrenin parçalanması ve uygun koşullar yeniden sağlanana kadar uykuda kalabilen endospor salınımı gerçekleşir.

Bu endospor, daha önce de belirtildiği gibi, aşırı sıcaklıklara, kurumaya, deterjanların etkisine ve radyasyona karşı dirençlidir ve bu bakterilerin direncinin ve herhangi bir ortamı kolonileştirme yeteneklerinin ana nedenidir.

Beslenme

Bacillus cinsinin bakterilerinin çoğu toprakta bulunur ve beslenmeleri saprofitik tiptedir, yani ayrışan organik maddelerle beslenirler.

Diğer türler, hayvanların bakteri florasını oluşturur. Bu durumlarda, konakçıları tarafından yenen gıdalardan yararlandıkları ve bu yiyeceklerin sindirilmesine yardımcı olan enzimler ürettikleri bir simbiyotik ilişki kurarlar.

Son olarak, bazı türler fırsatçı parazitler gibi davranarak doğrudan konakçılarıyla beslenebilir.

Hastalıklar

Çoğu Bacillus türü patojenik değildir ve insanlarda veya diğer hayvanlarda nadiren hastalıkla ilişkilendirilmiştir. Şarbon, bu tür bakterilerin neden olduğu en iyi bilinen durumdur, ancak Bacillus cereus'un neden olduğu gıda zehirlenmesi ve fırsatçı enfeksiyonlar da yaygındır.

Şarbon veya şarbon

Bu hastalık oldukça bulaşıcıdır ve Bacillus anthracis bakterisinden kaynaklanır. Vücudun farklı bölgelerini etkileyebilir ve patojenitesi, etkilenen dokuya, enfeksiyonun şekline ve enfeksiyondan tedaviye başlaması için geçen süreye bağlıdır.

Bacillus anthracis kültürü, suş Kaimedo, Tokyo, Japonya, 1993 biyoterörizm olayının bulunduğu bölgede toplandı. Alınan ve düzenleyen: Centers for Disease Control, Amerika Birleşik Devletleri.

Hastalığın en agresif şekli, ölüm oranı yüksek olan pulmoner şarbondur. Ayrıca cilde (kutanöz şarbon) veya sindirim sistemine de saldırabilir. Şarbon, insan dahil herhangi bir sıcakkanlı hayvana saldırabilir.

Hastalık nedeniyle öldürülen hayvanların leşleri, dışkı ile kirlenmiş arazi veya enfekte hayvanların kanı hastalığın rezervuarını oluşturur.

Kızarmış pirinç sendromu

Süt ürünleri ve diğer gıdaların tüketimine bağlı olarak da ortaya çıkabilmesine rağmen, esas olarak kötü işlenmiş pirinç tüketiminden kaynaklanan hemetik bir sendromdur. Etken ajan, Bacillus cereus bakterisidir.

Bu sendrom, kontamine gıda alımından 1 ila 5 saat sonra ortaya çıkan bulantı ve kusmanın varlığı ile karakterizedir. Karın krampları da olabilir, ancak ishal nadirdir.

Sendromun semptomları devam ederken dehidratasyondan, dinlenmeden ve süt tüketiminden kaçınmanın önemli olduğu, genellikle 48 saatten fazla sürmeyen kendi kendini sınırlayan bir hastalıktır.

Endoftalmisi

Endoftalmi, farklı patojenik organizmalara bağlı bir göz enfeksiyonudur. Enfekte olmuş organın enflamatuar yanıtı aynı gözde travmaya neden olabilir.

Farklı bakteri türleri bu hastalıkla ilişkilidir, en ilgili olanlardan biri, enfeksiyonları rezerve edilmiş prognozlu lezyonlara neden olan Bacillus cereus'tur.

Hastalığın tedavisi hastaya klindamisin veya vankomisin verilmesinden ibarettir, deksametazon da önerilir. Bazen hastalık görmeyi tehlikeye atabilir. Bu durumlarda, vitröz mizahın cerrahi olarak çıkarılması önerilir.

Diğer hastalıklar

Bacillus bakterileri, esas olarak bağışıklık sistemi zayıflamış insanları etkileyen farklı hastalıklarla ilgilidir. Bu hastalıklar arasında endokardit, bakteremi, deri ve kas-iskelet sistemi enfeksiyonları ile keratit bulunur.

En büyük bakteri türlerinden biri olan Bacillus megaterium türü beyin apselerine neden olabilir.

Bacillus megatierium. Alexastely'den alınmış ve düzenlenmiştir.

Uygulamalar

Probiyotikler

Dünya Sağlık Örgütü'ne göre probiyotikler, diyetlerinde yeterli miktarda tüketen insan veya hayvanların sağlığı üzerinde faydalı etkilere neden olan canlı mikroorganizmalardır.

B. coagulans da dahil olmak üzere bazı Bacillus türleri probiyotik olarak kullanılır. Araştırmacılar, bu bakteriyi yemenin faydaları arasında, irritabl bağırsak sendromunun semptomlarını hafiflettiğini öne sürdüler. Aynı zamanda romatoid artrit ve şişkinlik semptomlarını da hafifletir.

Probiyotik olarak kullanılan cinsin bir başka üyesi de B. subtilis'tir. Bu organizmanın probiyotik olarak faydaları arasında bağırsak iltihaplarının ve ürogenital enfeksiyonların hafifletilmesi ve ishali durdurması yer alır.

Bu bakterinin sporları, keratinositin neden olduğu oksidatif strese karşı hareket eder.

Biyolojik denetleyici

Bacillus cinsinin bakterileri, ribozomal olmayan siklik lipopeptitler ve δ-endotoksinler gibi fitopatojenik organizmaların büyümesini engelleyen antibiyotik özelliklere sahip çeşitli maddeler üretir. Farmakoloji endüstrisinde insan patojenlerine karşı antibiyotik elde etmek için de kullanılır.

Dünya çapında ticareti yapılan biyopestisitlerin yaklaşık% 75'i Bacillus thuringiensis temel alınarak üretilmektedir. B. subtilis, B. pumilus ve B. amyloliquefaciens gibi diğer türler de ticari olarak, esas olarak fungisitlerin imalatı için kullanılmaktadır.

Diğer kullanımlar

Endüstri ayrıca enzimlerin ticari üretimi ve deterjan üretimi için de Bacillus cinsi bakterileri kullanır. Ek olarak, mikrobiyoloji, moleküler biyoloji veya genetik mühendisliği çalışmalarında en çok kullanılan mikroorganizmalar arasındadırlar.

Yaşam döngüsü

Yeterli beslenme, sıcaklık, pH, atmosferik bileşim koşulları altında, Bacillus hücreleri büyür ve ikili bölünme ile bölünür, DNA duplikasyonundan oluşan bir eşeysiz üreme biçimi, ardından sitoplazmanın bir septum ile bölünmesi bölücü hücrenin ortasından geçen ve iki yavru hücreye yol açan.

Olumsuz koşullar

Bununla birlikte, çevresel koşullar olumsuz olduğunda vejetatif hücreler, ATP içermeyen hücresel yapılar olan ve direnç kazandıran son derece gizli metabolizmalara sahip endosporlar üretir.

Endosporlar, üstel büyüme aşamasının sonunda oluşur. Büyüme sıcaklığı, çevresel pH, havalandırma, belirli minerallerin ve karbon, nitrojen ve fosfor kaynaklarının varlığı ve konsantrasyonları gibi endospor oluşumunu etkileyen birçok başka faktör olduğu bilinmektedir. Diğer bir etki nüfus yoğunluğudur.

Adımlar uykuda olan sporlar-vejetatif hücreler

Hareketsiz sporların vejetatif hücrelere dönüşümü üç adımı içerir: aktivasyon, çimlenme ve büyüme. Hareketsizlik, sıcaklıktaki olumlu değişiklikler veya hücrelerin yaşlanmasıyla bozulur.

Bununla birlikte, birçok türün böyle bir aktivasyona ihtiyacı yoktur. Dinlenme halinden ayrılırken, spor uygun çevresel koşullarla karşılaşırsa, kırılma kaybı, korteksin hızlı bir şekilde hidrolize olması ve ona ajanlara direnç kazandıran küçük çözünür asit proteinlerinin bozulması yoluyla çimlenme tetiklenir. kimyasal ve radyasyon.

Çimlenen sporların protoplastı, su alımına bağlı olarak gözle görülür şekilde şişer, biyosentez yeniden başlatılır ve rotam spor katmanından yeni bir bitkisel hücre ortaya çıkar ve yeni bir bitkisel üreme dönemine yol açar.

Öne çıkan türler

Bacillus cereus

Bu tür, dünyanın tüm ılıman bölgelerinde toprakta, suda ve yiyeceklerde yaygın olarak bulunan Gram pozitif bir bakteridir. Peritrichous flagella'nın etkisiyle hareket edebilen fakültatif anaerobik bir türdür.

Bu bakteri, emetik sendrom veya toksik-enfeksiyöz sendrom olasılığı ile gıda kaynaklı hastalıkların ana suçlularından biridir. Bacillus cereus, diğerlerinin yanı sıra endokardit, bakteremi, endoftalmi veya kronik deri enfeksiyonları gibi çeşitli gastrointestinal olmayan hastalıklara da neden olabilir.

Çok dirençli endosporlara sahip olması nedeniyle, ne pişirme ile ne de dondurularak ortadan kaldırılamaz, ancak ikincisi büyümesini durdurur, bu nedenle gıda depolanacaksa 6 ° C'nin altındaki sıcaklıklarda kullanılması tavsiye edilir. uzun süre.

Bacillus anthracis

Cinsin geri kalan temsilcilerinin aksine, flagella'nın yokluğundan dolayı hareketsiz olması ile karakterize edilen cinsin bir türüdür. Gram pozitif ve fakültatif anaerobiktir.

Bu bakteri şarbondan sorumludur ve patojenitesi iki virülans faktörüne bağlıdır; bir Kapsül polipeptidi olan Madde P ve Faktör B olarak adlandırılan bir protein ekzotoksini.

Virülansı aralarında değişen bu bakterinin çok sayıda suşu vardır. En öldürücü türler biyolojik silah olarak kullanılmıştır.

Bacillus subtilis

Toprakta yaşayan Gram pozitif ve katalaz pozitif bakteriler. Kenarları yuvarlatılmış çubuk şeklinde olup 2-3 mikron uzunluğunda 1 mikron genişliğindedir. Bu bakteri neredeyse tamamen aerobiktir, ancak anoksik ortamlarda hayatta kalabilir.

İnsanlar için güvenli kabul edilir, ancak bu türle kontamine olmuş gıdalardan izole edilmiş zehirlenme vakaları vardır. Bu durumlarda semptomlar Bacillus cereus zehirlenmesine benzerdir.

En çok çalışılan bakteri türlerinden biridir ve araştırmacılar, Escherichia coli'nin Gram pozitif versiyonu olduğunu düşünmektedir. Ayrıca özellikle genetik manipülasyon çalışmalarında laboratuvar çalışmaları için model organizma olarak kabul edilir.

Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus gibi Gram pozitif bakterilerin tedavisinde etkili olan bakterisidal bir antibiyotik olan bakterisin üretir. Aynı zamanda antifungal aktiviteye sahip biyoaktif bileşikler ve deterjan üretiminde kullanılan maddeler üretir.

Bacillus thuringiensis

Toprakta, bitki yüzeylerinde ve çeşitli kelebek ve güve türlerinin tırtıllarının bağırsaklarında yaşayan Gram pozitif basil. Karakterizedir çünkü sporülasyon işlemi sırasında böcek öldürücü özelliklere sahip protein kristalleri üretirler.

Δ endotoksinler olarak bilinen bu kristaller sayesinde Bacillus thuringensis sporları ve protein kristalleri 100 yılı aşkın süredir biyopestisit olarak kullanılmaktadır.

Araştırmacılar, bu bitkinin genetik bilgilerini, genetik mühendisliği yoluyla, patates, pamuk veya mısır gibi çeşitli bitki türlerine tanıttı, böylece bitkiler böcek öldürücü özelliklere sahip maddeler üretiyorlar.

Referanslar

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall ve BJ McCarthy (1978). Mikrobiyoloji. 2. Baskı. Holt, Rinehart ve Winston.
2. S. Hogg (2005). Temel mikrobiyoloji. John Wiley & Sons, LTD.
3. C. Lyre. Bacillus cereus: özellikleri, morfolojisi, habitat, bulaşma semptomları, tedavisi. Lifeder.com'dan kurtarıldı.
4. B. López. Bacillus subtilis: özellikleri, morfolojisi, hastalıkları. Lifeder.com'dan kurtarıldı.
5. D. Fritz (2004). Bacillus Cinsinin Taksonomisi ve İlgili Cinsler: Aerobik Endospor Oluşturan Bakteriler. Phytopatoly
6. PCB Turnbull (1996). Bölüm 15. Bacillus. İçinde: Baron S, editör. Tıbbi Mikrobiyoloji. 4. baskı. Galveston (TX): Galveston'daki Texas Üniversitesi Tıp Şubesi.
7. Bacillus. Wikipedia'da. En.wikipedia.org'dan kurtarıldı