Bacillus -Bacillus

Bacilus
Bacillus subtilis , festett
Tudományos osztályozás
Tartomány:	Baktériumok
Törzs:	Firmicutes
Osztály:	Bacilli
Rendelés:	Bacillales
Család:	Bacillaceae
Nemzetség:	Bacillus Cohn
Faj
Lásd a szöveget

Bacillus (latin "stick") egy nemzetség a Gram-pozitív , rúd alakú baktériumok , tagja a törzs Firmicutes , a 266 nevű faj . A kifejezést bizonyos baktériumok alakjának (rúdjának) leírására is használják; és a többes Bacillit a neve az osztály , a baktériumok, amelyek a nemzetség tartozik. Bacillus fajok lehetnek obligát aerob : oxigén -függő; vagy fakultatív anaerobok : képesek oxigén hiányában tovább élni. A tenyésztett Bacillus fajok pozitívnak bizonyulnak a kataláz enzimre, ha oxigént használtak vagy jelen vannak.

A Bacillus ovális endospórákká redukálhatja magát, és évekig ebben a nyugalmi állapotban maradhat. A hírek szerint egy marokkói faj endoszpórája túlélte, ha 420 ° C -ra hevítették. Az endospóraképződést általában a tápanyagok hiánya váltja ki: a baktérium a sejtfalán belül osztódik, majd az egyik oldal elnyeli a másikat. Nem valódi spórák (azaz nem utódok). Az endospóra kialakulása eredetileg meghatározta a nemzetséget, de nem minden ilyen faj áll szoros rokonságban, és sok fajt áthelyeztek a Firmicutes más nemzetségeibe . Sejtenként csak egy endospóra képződik. A spórák ellenállnak a hőnek, a hidegnek, a sugárzásnak, a kiszáradásnak és a fertőtlenítőszereknek. A Bacillus anthracis oxigénre van szüksége a sporulációhoz; ez a korlátozás fontos következményekkel jár a járványtanra és az ellenőrzésre. In vivo a B. anthracis polipeptid (poliglutaminsav) kapszulát állít elő, amely elpusztítja a fagocitózistól. A Bacillus és Clostridium nemzetségek a Bacillaceae családot alkotják . A fajokat morfológiai és biokémiai kritériumok alapján azonosítják. Mivel sok Bacillus faj spórája ellenáll a hőnek, a sugárzásnak, a fertőtlenítőszereknek és a kiszáradásnak, ezeket nehéz eltávolítani az orvosi és gyógyszerészeti anyagokból, és gyakran okoznak szennyeződést. Nemcsak ellenállnak a hőnek, sugárzásnak stb., Hanem ellenállnak a vegyi anyagoknak, például az antibiotikumoknak is. Ez az ellenállás lehetővé teszi számukra, hogy sok éven át fennmaradjanak, különösen ellenőrzött környezetben. A Bacillus fajok jól ismertek az élelmiszeriparban, mint zavaró rontó szervezetek.

A természetben mindenütt jelen lévő Bacillus magában foglalja a szabadon élő (nem parazita) fajokat és két parazita kórokozó fajt. Ez a két Bacillus -faj orvosi szempontból jelentős: B. anthracis lépfenefertőzést okoz ; és B. cereus okoz ételmérgezést .

A Bacillus számos faja bőséges mennyiségű enzimet képes előállítani, amelyeket különböző iparágakban használnak, például a keményítő hidrolízisében használt alfa -amiláz és a mosószerekben használt proteáz -szubtilizin előállításához . A B. subtilis értékes modell a baktériumkutatáshoz. Néhány Bacillus faj képes lipopeptidek , különösen felületaktinok és mikoszubtilinek szintézisére és kiválasztására .

Szerkezet

Sejtfal

Bacillus subtilis ( Gram -folt )

A Bacillus sejtfala a sejt külsején lévő szerkezet, amely a második gátat képezi a baktérium és a környezet között, és ugyanakkor megtartja a rúd alakját, és ellenáll a sejt turgorja által keltett nyomásnak . A sejtfal készült teichonsav és teichuronic savak. A B. subtilis az első olyan baktérium, amelyben azonosították az aktin -szerű citoszkeleton szerepét a sejtforma meghatározásában és a peptidoglikán szintézisében, és amelynél a peptidoglikánt szintetizáló enzimek teljes készlete lokalizálódott. A citoszkeleton szerepe az alak kialakításában és fenntartásában fontos.

A Bacillus fajok rúd alakú, endospóraképző aerob vagy fakultatívan anaerob, Gram-pozitív baktériumok; egyes fajokban a kultúrák az életkorral Gram-negatívra fordulhatnak. A nemzetség számos faja számos fiziológiai képességgel rendelkezik, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy minden természetes környezetben éljenek. Sejtenként csak egy endospóra képződik. A spórák ellenállnak a hőnek, a hidegnek, a sugárzásnak, a kiszáradásnak és a fertőtlenítőszereknek.

A név eredete

A Bacillus nemzetséget Christian Gottfried Ehrenberg 1835-ben nevezte el , hogy rúd alakú (bacillus) baktériumokat tartalmazjon. Hét évvel korábban a Bacterium nemzetséget nevezte el . A Bacillus- t később Ferdinand Cohn módosította, hogy tovább írja le őket spóraképző, Gram-pozitív, aerob vagy fakultatív anaerob baktériumokként. A mikrobiológia korai történetéhez kapcsolódó más nemzetségekhez, mint például a Pseudomonas és a Vibrio , a Bacillus 266 faja mindenütt jelen van. A nemzetség nagyon nagy riboszómás 16S diverzitással rendelkezik.

Izoláció és azonosítás

A Bacillus fajok izolálásának egyszerű módja az, ha a nem steril talajt vízzel ellátott kémcsőbe helyezzük , rázzuk, megolvasztott mannit -só agarba helyezzük , és szobahőmérsékleten legalább egy napig inkubáljuk. A tenyésztett telepek általában nagyok, elterjedtek és szabálytalan alakúak.

A mikroszkóp alatt a Bacillus sejtek pálcikaként jelennek meg, és a sejtek jelentős része általában ovális endospórákat tartalmaz az egyik végén, így domború.

A Bacillus spp. Jellemzői

SI Paul és mtsai. (2021) izolálták és azonosították több fajtája Bacillus fajok (törzsek WS1A , YBS29 , KSP163A , OA122 , ISP161A , OI6 , WS11 , KSP151E , S8 ) származó tengeri szivacsok a Szent Márton-sziget területe a Bengáli-öböl , Banglades . Tanulmányuk alapján a Bacillus spp. táblázatban láthatók.

Megjegyzés: + = pozitív, - = negatív, O = oxidatív, F = erjesztő

Törzsfejlődés

Három javaslatot terjesztettek elő, amelyek a Bacillus nemzetség filogenetikáját képviselik . Az első javaslat, amelyet 2003 -ban terjesztettek elő, egy Bacillus -specifikus tanulmány, amely a legtöbb változatosságot fedezi a 16S és az ITS régiók felhasználásával. A nemzetséget 10 csoportra osztja. Ez magában foglalja a beágyazott nemzetségek Paenibacillus , Brevibacillus , Geobacillus , Marinibacillus és Virgibacillus .

A második, 2008 -ban benyújtott javaslat 16S (és 23S, ha rendelkezésre áll) fát épített fel az összes validált fajból. A Bacillus nemzetség nagyon sok egymásba ágyazott taxont tartalmaz, elsősorban a 16S és a 23S. Ez parafiletikus a Lactobacillales ( Lactobacillus, Streptococcus, Staphylococcus, Listeria , stb) miatt Bacillus coahuilensis és mások.

A harmadik, 2010 -ben előterjesztett javaslat egy gén -összefűzési vizsgálat volt, és a 2008 -as javaslathoz hasonló eredményeket talált, de a csoportok tekintetében jóval korlátozottabb fajszámmal. (Ez a séma a Listeria- t használta outgroup-ként, így az ARB fa fényében "belülről kifelé" lehet).

Egy kládot által alkotott Bacillus anthracis , Bacillus cereus , Bacillus mycoidok , Bacillus pseudomycoides , Bacillus thuringiensis és a Bacillus weihenstephanensis a 2011. évi osztályozási szabványok, legyen egyetlen faj (ezen belül 97% 16S azonosság), de az egészségügyi okból, ezek külön fajnak tekintik (ez a kérdés négy Shigella és Escherichia coli faj esetében is fennáll ).

Faj

Ökológiai és klinikai jelentőség

A Bacillus fajok mindenütt jelen vannak, például a talajban. Előfordulhatnak szélsőséges környezetekben, mint például magas pH ( B. alcalophilus ), magas hőmérséklet ( B. thermophilus ) és magas sókoncentráció ( B. halodurans ). A B. thuringiensis toxint termel, amely elpusztíthatja a rovarokat, és ezért rovarölő szerként használták. A B. siamensis antimikrobiális vegyületeket tartalmaz, amelyek gátolják a növényi kórokozókat, például a Rhizoctonia solani és a Botrytis cinerea gombákat , és illékony kibocsátásokkal elősegítik a növények növekedését. A Bacillus egyes fajai természetesen alkalmasak a transzformációval történő DNS -felvételre .

• Két Bacillus -faj orvosi szempontból jelentős: a B. anthracis , amely lépfenét okoz ; és a B. cereus , amely ételmérgezést okoz , hasonló tünetekkel, mint a Staphylococcus .
  • A B. cereus toxinokat termel, amelyek két különböző tünetegyüttest okoznak
    • hányinger és hányinger
    • hasmenés
• A B. thuringiensis fontos rovar kórokozó, és néha rovar kártevők elleni védekezésre használják.
• A B. subtilis fontos modellszervezet . Ezenkívül figyelemre méltó élelmiszer -rontó, amely kenyeret és kapcsolódó élelmiszereket okoz.
  • A B. subtilis antibiotikumokat is képes előállítani és kiválasztani.
• A B. coagulans egyes környezeti és kereskedelmi törzsei szerepet játszhatnak az erősen savas, paradicsomalapú termékek élelmiszer-romlásában.

Ipari jelentősége

Sok Bacillus faj képes kiválasztó nagy mennyiségű enzimek. A Bacillus amyloliquefaciens egy természetes antibiotikum fehérje -barnáz ( ribonukleáz ), a keményítő hidrolízisében használt alfa -amiláz , a mosószerekkel használt proteáz -szubtilizin és a DNS -kutatásban használt BamH1 restrikciós enzim forrása .

A Bacillus thuringiensis genom egy részét beépítették a kukorica (és a gyapot) terményeibe. A kapott GMO -k ellenállnak egyes rovar kártevőknek. A Bacillus fajok továbbra is domináns bakteriális lóvá válnak a mikrobiális fermentációkban. A Bacillus subtilis (natto) a szója alapú hagyományos natto fermentáció folyamatban lévő termelésének legfontosabb mikrobiális résztvevője, és néhány Bacillus faj szerepel az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság GRAS (általában biztonságosnak tekintett) listáján. A kiválasztott Bacillus törzsek kapacitása nagy mennyiségű (20-25 g/l) extracelluláris enzimek előállítására és kiválasztására a legfontosabb ipari enzimtermelők közé sorolta őket. A különböző fajok savas, semleges és lúgos pH -tartományban történő fermentációs képessége, a termofilek jelenlétével együtt a nemzetségben számos új kereskedelmi enzimtermék kifejlesztéséhez vezetett, amelyek a kívánt hőmérsékletet, pH -aktivitást és Stabilitási tulajdonságok számos speciális alkalmazáshoz. A klasszikus mutációs és (vagy) szelekciós technikákat, valamint a fejlett klónozási és fehérjemérnöki stratégiákat alkalmazták e termékek kifejlesztésére. A Bacillus gazdaszervezetekben az idegen rekombináns fehérjék magas hozamának előállítására és kiválasztására irányuló erőfeszítéseket kezdetben gátolta a termékek gazdaproteázok általi lebomlása. A legújabb tanulmányok azt mutatták, hogy a heterológ fehérjék lassú hajtogatása a Gram-pozitív baktériumok membrán-sejtfal határfelületén sebezhetővé teszi őket a falhoz kapcsolódó proteázok támadásával szemben. Ezenkívül a tiol-diszulfid-oxidoreduktázok jelenléte a B. subtilis-ben előnyös lehet a diszulfidkötést tartalmazó fehérjék kiválasztásában. A Gram-pozitív baktériumok komplex fehérje-transzlokációs gépezetének megértéséből származó ilyen fejlemények lehetővé teszik a jelenlegi szekréciós kihívások megoldását, és a Bacillus fajok kiemelkedő gazdáivá teszik a heterológ fehérjetermelést. A Bacillus törzseket szintén nukleotidok, a riboflavin vitamin, az ízesítőszer ribóz és a poli-gamma-glutaminsav ipari termelőjeként fejlesztették ki és tervezték. A B. subtilis 168 genomjának és néhány kapcsolódó törzsnek a közelmúltbeli jellemzésével a Bacillus fajok számos új és továbbfejlesztett termék előállításának előnyben részesített gazdájává válnak a genomi és proteomikus korszak során.

Használja modell szervezetként

A Bacillus subtilis modellfaj kolóniái agarlemezen.

A Bacillus subtilis az egyik legjobban megértett prokarióta, molekuláris és sejtbiológiai szempontból. Kiváló genetikai alkalmassága és viszonylag nagy mérete biztosítja a hatékony eszközöket, amelyek szükségesek a baktériumok minden lehetséges szempontból történő vizsgálatához. A fluoreszcens mikroszkópos technikáklegújabb fejlesztéseiúj betekintést nyújtottak egyetlen sejtes szervezet dinamikus szerkezetébe. A B. subtilis kutatása abaktériumok molekuláris biológiájának és citológiájának élen járt, és a szervezet a baktériumok differenciálódásának, gén/fehérje szabályozásának és sejtciklus -eseményeinek modellje.

Lásd még

• Paenibacillus és Virgibacillus , a korábban a Bacillusba tartozó baktériumok nemzetségei.

Hivatkozások

Külső linkek

• Bacillus genomok és más kapcsolódó információk PATRIC , bioinformatikai Resource Center által támogatott NIAID