Bacil

4848
Alexander Pearson
Bacil
Illustratie van bacteriën van het geslacht Bacillus

Wat is het Bacil?

Bacil is een bacteriegeslacht van de Firmicutes-divisie dat wordt gekenmerkt door sporenvormend onder aerobe omstandigheden. Ze zijn staafvormig en over het algemeen Gram-positief (hoewel sommige Gram-variabel zijn), met kolonies die organismen vertonen die roze kleuren en andere die paars kleuren..

In deze gevallen hebben onderzoekers ontdekt dat het aantal organismen dat reageert als Gram-negatief toeneemt met de leeftijd van de kolonie als gevolg van een afname van de dikte van de petidoglycaanlaag..

Bacteriën van dit geslacht kunnen strikt aëroob of facultatief anaëroob zijn. De meeste zijn mobiel vanwege de aanwezigheid van flagellen, maar er zijn ook niet-mobiele vertegenwoordigers. Ze zijn te vinden in vrijwel elke omgeving op aarde, inclusief extreme omgevingen, van grote hoogte tot de zeebodem..

Sommige soorten zijn van medisch belang, omdat ze ziekten kunnen veroorzaken zoals miltvuur (Bacillus anthracis) of door voedsel overgedragen ziekten (Bacillus cereus​Andere worden gebruikt om antibiotica, enzymen, als probiotica of in fermentatieprocessen en in de landbouw te verkrijgen..

Geslachtskenmerken Bacil

Bacillus subtilis-cultuur. Genomen en bewerkt uit: A twijfel [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Endospore-productie

Het belangrijkste kenmerkende kenmerk van het geslacht is het vermogen om endosporen te produceren onder aërobe omstandigheden. Deze sporen worden gekenmerkt doordat ze bestand zijn tegen hoge temperaturen, uitdroging, de werking van ontsmettingsmiddelen en zelfs straling..

Celwand

De celwand bestaat uit verschillende lagen peptidoglycanen die daartussen zijn verknoopt, waardoor een sterk skelet wordt gevormd dat de celvorm behoudt en teichoïnezuur en lipoteichonzuur bevat..

Morfologie

Ze zijn staafvormig, recht of licht gebogen en kunnen afzonderlijk, in paren en soms in kettingen worden aangetroffen. De overgrote meerderheid van hen is mobiel vanwege de aanwezigheid van peritrichous flagella, dat wil zeggen, ze projecteren in alle richtingen. Echter, Bacillus anthracis mist flagella.

Gram-positief

De meeste bacteriën van dit geslacht zijn Gram-positief, maar sommige zijn Gram-variabel, dat wil zeggen dat ze roze of paars gekleurd kunnen zijn. Dit komt omdat de peptidoglycaanlaag minder dik en complex kan worden naarmate de bacteriën ouder worden, waardoor het kristalviolet niet kan worden vastgehouden bij behandeling met alcohol..

Uithoudingsvermogen

Het zijn alomtegenwoordige en zeer resistente organismen, met soorten die bestand zijn tegen zeer hoge temperaturen (thermofiel) of zeer laag (psychrofiel), er zijn ook soorten die zeer zure of zeer basische omgevingen kunnen verdragen voor andere soorten.

Sommige soorten zijn strikt aëroob en kunnen niet overleven in zuurstofarme omstandigheden, terwijl andere soorten facultatief anaëroob zijn..

Geslachtsmorfologie Bacil

Bacteriën van het geslacht Bacil Ze kunnen staafvormig, recht of licht gebogen zijn, meestal rond, ook al zijn sommige cellen beschreven als vierkant (bijvoorbeeld Bacillus cereus​.

Cellen hebben een diameter variërend van 0,4 tot 1,8 micron en een lengte van 0,9 tot 10,0 micron. De afmetingen van de cellen binnen elke soort en binnen elke stam vertonen meestal weinig variabiliteit.

Cellen komen afzonderlijk en in paren voor, sommige in ketens en soms in lange filamenten. Afhankelijk van de soort, stam en kweekomstandigheden kunnen dochtercellen worden gescheiden.

De kweek lijkt dus te zijn samengesteld uit enkele cellen en paren delende cellen, gezien door fasecontrastmicroscopie. In andere gevallen kunnen de dochtercellen aan elkaar gehecht blijven, waardoor ze celketens vertonen..

De morfologie van de sporen is een taxonomisch kenmerk, hoewel er binnen bepaalde stammen enige variatie kan zijn. De meest voorkomende sporen zijn ellipsvormig of ovaal van vorm, maar vormen variëren van cilindrisch tot ellipsvormig, bolvormig of onregelmatig van vorm die doet denken aan een nier of banaan..

Taxonomie en classificatie

Taxonomisch gezien is het geslacht Bacil Het is gelegen in de Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Dit geslacht werd in 1835 door Christian Gottfried Ehrenberg gebruikt om staafvormige bacteriën te groeperen.

Vervolgens definieerde Ferdinand Cohn in 1872 de groep opnieuw als sporenvormende, hittebestendige, grampositieve en facultatieve aërobe of anaërobe bacteriën. Het type soort van het geslacht is Bacillus subtilis.

Onderzoekers stelden in 1991 vast dat het geslacht Bacil, zoals het tot nu toe was behandeld, was het polyfyletisch. Waarvoor ze een herschikking van de groep hebben uitgevoerd Bacil sensu lato, waaruit vijf nieuwe geslachten werden gewonnen.

Het geslacht is onderverdeeld in twee groepen, enerzijds de groep B. subtilis en verwante soorten, terwijl aan de andere kant de groep is B. cereus. De eerste groep groepeert organismen met een diameter kleiner dan 1 μm, niet-gezwollen sporangium en ellipsvormige sporen..

De tweede groep bevat daarentegen soorten met een diameter van meer dan 1 μm, met een niet-gezwollen sporangium en elpsoidale sporen..

Waar is het geslacht Bacil?

Bacteriën van het geslacht Bacil ze zijn voornamelijk geïsoleerd uit aarde, water, voedsel en klinische monsters. Maar ze zijn ook aangetroffen in de meest ongewone omgevingen, zoals in oceanische sedimenten duizenden meters onder zeeniveau en in stratosferische luchtmonsters, in zure geothermische poelen, in sterk alkalisch grondwater en in terminale hypersaline meren..

Anderen zijn ontdekt in door mensen gemaakte nissen, van Mexicaanse graven en rottende Romeinse muurschilderingen tot schone kamers in vergaderruimten voor ruimtevaartuigen..

Planten zijn ook een rijke bron van nieuwe soorten Bacil, sommige endofytisch en andere geassocieerd met de rhizosfeer.

Reproductie

Bacteriën van het geslacht Bacil hebben twee vormen van ongeslachtelijke voortplanting: binaire splitsing en sporulatie.

Binaire splitsing

Binaire splitsing is een soort reproductie die optreedt wanneer de bacterie zich in een gunstige omgeving bevindt voor zijn ontwikkeling en exponentiële groei mogelijk maakt. Binaire splitsing omvat mitotische deling resulterend in twee identieke dochtercellen.

Reproductie van sporulatie

Dit tweede type staat ook bekend om de vorming van sporen. Het verschijnt als er een soort stress is in de kolonie. Tijdens sporulatie treedt een asymmetrische celdeling op, resulterend in de vorming van een grotere cel (stamcel) en een kleinere cel (prespore).

De prespore wordt omsloten door de stamcel en bedekt met verschillende beschermende lagen, die waterverlies genereren en zijn rijpheid mogelijk maken. Daarna vindt de lysis van de stamcel plaats en de afgifte van de endospore, die inactief kan blijven totdat de gunstige omstandigheden zijn hersteld..

Deze endospore is, zoals eerder opgemerkt, bestand tegen extreme temperaturen, uitdroging, de werking van detergentia en straling, en is de belangrijkste oorzaak van de resistentie van deze bacteriën en hun vermogen om elke omgeving te koloniseren..

Voeding

De meeste bacteriën van het geslacht Bacil Ze leven in de bodem en hun voeding is van het saprofytische type, dat wil zeggen, ze voeden zich met ontbindend organisch materiaal.

Andere soorten vormen de bacteriële flora van dieren. In deze gevallen bouwen ze een symbiotische relatie op waarin ze profiteren van het voedsel dat door hun gastheer wordt ingenomen en enzymen produceren die helpen bij de vertering van dit voedsel..

Ten slotte kunnen sommige soorten optreden als opportunistische parasieten, die zich rechtstreeks op hun gastheer voeden..

Ziekten

De meeste soorten Bacil ze zijn niet pathogeen en zijn zelden in verband gebracht met ziekten bij mensen of andere dieren. Anthrax is de bekendste aandoening die wordt veroorzaakt door dit type bacteriën, hoewel voedselvergiftiging en opportunistische infecties worden veroorzaakt door Bacillus cereus

Anthrax of miltvuur

Deze ziekte is zeer besmettelijk en wordt veroorzaakt door de bacterie Bacillus anthracis. Het kan verschillende delen van het lichaam aantasten en de pathogeniteit ervan hangt af van het aangetaste weefsel, de vorm van infectie en de tijd die nodig is van infectie tot behandeling..

Bacillus anthracis-cultuur, stam verzameld in Kaimedo, Tokio, Japan, plaats van het bioterrorisme-incident in 1993. Genomen en bewerkt uit: Centers for Disease Control, Verenigde Staten [Public domain].

De meest agressieve vorm van de ziekte is pulmonale miltvuur, die een hoog sterftecijfer heeft. Het kan ook de huid (cutane miltvuur) of het spijsverteringsstelsel aantasten. Anthrax kan elk warmbloedig dier aanvallen, inclusief de mens.

De karkassen van dieren die door de ziekte zijn gedood, evenals land dat is verontreinigd met uitwerpselen, of bloed van geïnfecteerde dieren, vormen reservoirs van de ziekte.

Fried Rice-syndroom

Het is een hemetisch syndroom dat voornamelijk optreedt als gevolg van de consumptie van slecht behandelde rijst, maar het kan ook optreden als gevolg van de consumptie van zuivelproducten en ander voedsel. De veroorzaker is bacteriën Bacillus cereus.

Dit syndroom wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van misselijkheid en braken, die 1 tot 5 uur na het eten van besmet voedsel optreden. Buikkrampen kunnen ook voorkomen, maar diarree is zeldzaam..

Het is een zelfbeperkte ziekte die over het algemeen niet langer duurt dan 48 uur, waarbij het belangrijk is om uitdroging, rust en zuivelconsumptie te vermijden zolang de symptomen van het syndroom aanhouden..

Endoftalmitis

Endoftalmitis is een ooginfectie die wordt veroorzaakt door verschillende pathogene organismen. De ontstekingsreactie van het geïnfecteerde orgaan kan trauma aan hetzelfde oog veroorzaken.

Verschillende soorten bacteriën zijn gerelateerd aan deze aandoening, een van de meest relevante is Bacillus cereus, wiens infecties laesies veroorzaken met gereserveerde prognoses.

De behandeling van de ziekte bestaat uit het geven van clindamycine of vancomycine aan de patiënt, dexamethason wordt ook aanbevolen. Soms kan de ziekte het gezichtsvermogen aantasten. In deze gevallen wordt chirurgische verwijdering van het glasvocht aanbevolen..

Andere ziekten

Bacteriën van het geslacht Bacil Ze zijn gerelateerd aan verschillende ziekten die vooral mensen met een verzwakt immuunsysteem treffen. Deze ziekten omvatten endocarditis, bacteriëmie, huid- en musculoskeletale infecties, evenals keratitis..

De soorten Bacillus megaterium, een van de grootste soorten bacteriën die er bestaan, kan hersenabcessen veroorzaken.

Bacillus megatierium. Genomen en bewerkt uit: Alexastely [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)].

Gebruik / toepassingen

Probiotica

Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie zijn probiotica levende micro-organismen die gunstige effecten hebben op de gezondheid van mensen of dieren die ze in voldoende hoeveelheden via hun dieet consumeren..

Sommige soorten Bacil worden gebruikt als probiotica, inclusief B. coagulans. Onder de voordelen van het inslikken van deze bacterie, hebben onderzoekers gesuggereerd dat het de symptomen van het prikkelbare darmsyndroom verlicht. Verlicht ook symptomen van reumatoïde artritis en winderigheid.

Een ander lid van het geslacht dat als probioticum wordt gebruikt, is B. subtilis. Een van de voordelen van dit organisme als probioticum zijn de verlichting van darmontstekingen en urogenitale infecties en het stoppen van diarree.

De sporen van deze bacterie werken op hun beurt tegen oxidatieve stress veroorzaakt door keratinocytis.

Biologische controller

Bacteriën van het geslacht Bacil ze produceren een verscheidenheid aan stoffen met antibiotische eigenschappen die de groei van fytopathogene organismen remmen, zoals niet-ribosomale cyclische lipopeptiden en δ-endotoxinen. Het wordt ook gebruikt in de farmacologische industrie om antibiotica tegen menselijke ziekteverwekkers te verkrijgen..

Ongeveer 75% van de biopesticiden die wereldwijd op de markt worden gebracht, wordt geproduceerd op basis van Bacil thuringiensis. Andere soorten, zoals B. subtilis, B. pumilus Y B. amyloliquefaciens Ze worden ook commercieel gebruikt, voornamelijk voor de productie van fungiciden.

Andere gebruiken

De industrie gebruikt ook bacteriën van het geslacht Bacil voor de commerciële productie van enzymen en voor de productie van wasmiddelen. Bovendien behoren ze tot de meest gebruikte micro-organismen in onder meer microbiologie, moleculaire biologie of genetische manipulatie..

Levenscyclus van soorten van het geslacht Bacil

Onder adequate omstandigheden van onder meer voeding, temperatuur, pH, atmosferische samenstelling kunnen de cellen van Bacil groeien en delen door binaire splitsing, een vorm van ongeslachtelijke voortplanting die bestaat uit DNA-duplicatie, gevolgd door deling van het cytoplasma door een deelseptum dat door het midden van de cel loopt, waardoor twee dochtercellen ontstaan.

Tegenvallende situaties

Wanneer de omgevingsomstandigheden echter ongunstig zijn, produceren vegetatieve cellen endosporen, dit zijn cellulaire structuren die geen ATP bevatten en een extreem latent metabolisme hebben, wat resistentie verleent..

Endosporen vormen zich aan het einde van de exponentiële groeifase. Van vele andere factoren is bekend dat ze de vorming van endosporen beïnvloeden, zoals groeitemperatuur, pH in de omgeving, beluchting, de aanwezigheid van bepaalde mineralen en bronnen van koolstof, stikstof en fosfor en hun concentraties. Een andere invloed is de bevolkingsdichtheid.

Stappen slapende sporen-vegetatieve cellen

De omzetting van slapende sporen in vegetatieve cellen omvat drie stappen: activering, ontkieming en uitgroei. Inactiviteit wordt onderbroken door gunstige temperatuurveranderingen of door veroudering van cellen.

Veel soorten hebben een dergelijke activering echter niet nodig. Bij het verlaten van de kiemrust, als de sporen voldoen aan de juiste omgevingsomstandigheden, wordt kieming teweeggebracht door het verlies van refractantie, snelle hydrolyse van de cortex en de afbraak van kleine in zuur oplosbare eiwitten die het bestand maken tegen stoffen. Chemicaliën en straling..

De protoplast van de ontkiemde sporen zwelt zichtbaar op door de opname van water, de biosynthese wordt hervat en een nieuwe vegetatieve cel komt tevoorschijn uit de rotamsporenlaag, wat aanleiding geeft tot een nieuwe periode van vegetatieve voortplanting..

Voorbeelden van soorten van het geslacht Bacil

Bacillus cereus

Bacillus cereus

Deze soort is een Gram-positieve bacterie die veel voorkomt in bodem, water en voedsel in alle gematigde streken van de wereld. Het is een facultatieve anaërobe soort die kan bewegen door de werking van peritrichous flagella.

Deze bacterie is een van de belangrijkste boosdoeners van door voedsel overgedragen ziekten, met de mogelijkheid van braak- of toxisch-infectieus syndroom.. Bacillus cereus Het kan ook verschillende niet-gastro-intestinale ziekten veroorzaken, zoals endocarditis, bacteriëmie, endoftalmitis of chronische huidinfecties..

Omdat het zeer resistente endosporen heeft, wordt de eliminatie ervan niet bereikt door te koken, noch wordt het geëlimineerd door bevriezing, maar de laatste stopt de groei ervan, dus het is raadzaam om temperaturen onder de 6 ° C te gebruiken als het voedsel wordt bewaard. voor langere tijd.

Bacillus anthracis

Bacillus anthracis

Het is een soort van het geslacht dat wordt gekenmerkt door immobiel te zijn vanwege de afwezigheid van flagella, in tegenstelling tot wat er gebeurt met de rest van de vertegenwoordigers van het geslacht. Het is grampositief en facultatief anaëroob.

Deze bacterie is verantwoordelijk voor miltvuur en de pathogeniteit ervan hangt af van twee virulentiefactoren, een capsulair polypeptide genaamd Substance P en een proteïne-exotoxine genaamd Factor B..

Er zijn talrijke stammen van deze bacterie, waarvan de virulentie tussen hen varieert. De meest virulente stammen zijn gebruikt als biologische wapens.

Bacillus subtilis

Bacillus subtilis

Gram-positieve en catalase-positieve bacteriën die in de bodem leven. Het is staafvormig met afgeronde randen en is 2-3 micron lang en 1 micron breed. Deze bacterie is bijna uitsluitend aëroob, maar kan overleven in zuurstofarme omgevingen..

Het wordt als veilig voor mensen beschouwd, maar er zijn geïsoleerde gevallen van voedselvergiftiging die met deze soort is besmet. In deze gevallen zijn de symptomen vergelijkbaar met die van vergiftiging door Bacillus cereus.

Het is een van de meest bestudeerde bacteriesoorten en onderzoekers beschouwen het als de Gram-positieve versie van Escherichia coli. Het wordt ook beschouwd als een modelorganisme voor laboratoriumstudies, vooral in genetische manipulatiestudies..

Bacillus subtilis produceert bactricine, een bacteriedodend antibioticum dat effectief is bij de behandeling van grampositieve bacteriën, zoals Staphilococcus aureus. Het produceert ook bioactieve stoffen met schimmelwerende werking en stoffen die worden gebruikt bij de productie van wasmiddelen..

Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis

Grampositieve bacil die leeft in de grond, plantoppervlakken en in de darmen van de rupsen van verschillende soorten vlinders en motten. Het wordt gekenmerkt doordat ze tijdens het sporulatieproces eiwitkristallen produceren die insecticide eigenschappen hebben.

Dankzij deze kristallen, bekend als δ endotoxinen, kunnen de sporen van Bacillus thuringensis en eiwitkristallen worden al meer dan 100 jaar als biopesticiden gebruikt.

Onderzoekers hebben de genetische informatie van deze plant door middel van genetische manipulatie geïntroduceerd in verschillende plantensoorten, zoals aardappelen, katoen of maïs, zodat de planten stoffen produceren met insecticide eigenschappen.

Referenties

  1. E.W. Nester, C.E. Roberts, N.N. Pearshall & B.J. McCarthy (1978). Microbiologie. 2e editie. Holt, Rinehart en Winston.
  2. S. Hogg (2005). Essentiële microbiologie. John Wiley & Sons, LTD.
  3. C. Lira. Bacillus cereus: kenmerken, morfologie, habitat, besmettingsverschijnselen, behandeling. Hersteld van: lifeder.com.
  4. B. López. Bacillus subtilis: kenmerken, morfologie, ziekten. Hersteld van: lifeder.com.
  5. D. Fritz (2004). Taxonomie van het geslacht Bacillus en verwante geslachten: de aerobe endospore-vormende bacteriën. Fytopatolie
  6. P.C.B. Turnbull (1996). Hoofdstuk 15. Bacillus. In: Baron S, redacteur. Medische microbiologie. 4e editie. Galveston (TX): Medische afdeling van de Universiteit van Texas in Galveston.
  7. Bacil. Op Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.