BACILLUS: מאפיינים, רבייה, תזונה, מחלות - ביולוגיה - 2025

Bacillus הוא סוג של חיידקים בחטיבת Firmicutes המאופיינים בכך שהם יוצרים נבגים בתנאים אירוביים. הם בצורת מוט ובדרך כלל הם חיוביים Gram (אם כי חלקם משתנים Gram), עם מושבות המציגות אורגניזמים שמכתים ורוד ואחרים שמכתים סגול.

במקרים אלה, החוקרים מצאו שמספר האורגניזמים המגיבים כשלילי גראם עולה עם גיל המושבה עקב ירידה בעובי שכבת הפטידוגליקן.

Bacillus flexus. צולם ונערך מתוך: ד"ר סהאי.

חיידקים של סוג זה יכולים להיות אנאירוביים אירוביים או אפקטיביים לחלוטין. רובם ניידים בגלל נוכחות סמלונים, עם זאת, ישנם גם נציגים שאינם ניידים. ניתן למצוא אותם כמעט בכל סביבה על פני כדור הארץ, כולל סביבות קיצוניות, מגובה רב עד קרקעית הים.

הסוג שימש בשנת 1835 על ידי כריסטיאן גוטפריד ארנברג להגדרת חיידקים בצורת מוט, אך לאחר מכן הוגדר מחדש על ידי פרדיננד כהן ושימש לקבוצת בילידי יצור נבגים בתנאים אירוביים, חיוביים לגרם, וארוביים או אנאירוביים.

מינים מסוימים הם בעלי עניין רפואי מכיוון שהם יכולים לגרום למחלות כמו אנתרקס (Bacillus anthracis) או מחלות הנישאות במזון (Bacillus cereus). אחרים משמשים להשגת אנטיביוטיקה, אנזימים, כפרוביוטיקה או בתהליכי תסיסה ובחקלאות.

מאפיינים כלליים

המאפיין המכונן העיקרי של הסוג הוא היכולת לייצר אנדוספוריות בתנאים אירוביים. נבגים אלה מאופיינים בכך שהם מסוגלים לעמוד בפני טמפרטורות גבוהות, ייבוש, פעולת חומרי חיטוי ואפילו קרינה.

דופן התא מורכבת מכמה שכבות של פפטידוגליקנים שזורים זה בזה, ויוצרים פיגום חזק השומר על צורת התא ומכיל חומצות טיכואיות וליפוטיכואיות.

הם בצורת מוט, ישר, או מעט מעוקלים וניתן למצוא אותם ביחיד, בזוגות, ומדי פעם בשרשראות. הרוב המוחלט של אלה הם ניידים בגלל נוכחותם של סמלונים פריטריים, כלומר הם מקרינים לכל הכיוונים. עם זאת, Bacillus anthracis חסר סמלונים.

מרבית החיידקים בסוג זה הם חיוביים Gram, עם זאת, חלקם משתנים Gram, כלומר הם יכולים להכתים ורוד או סגול. הסיבה לכך היא ששכבת הפפטידוגליקן יכולה להיות פחות סמיכה ומורכבת ככל שמתבגרים החיידקים, משום שאינה מסוגלת לשמור על סגול הגביש כאשר מטופלים באלכוהול.

מדובר באורגניזמים בכל מקום ועמידים מאוד, עם מינים המסוגלים להתנגד לטמפרטורות גבוהות מאוד (תרמופיליות) או נמוכות מאוד (פסיכו-פרופיליות), ישנם גם מינים שיכולים לסבול סביבות חומציות מאוד או מאוד אלקליות עבור מינים אחרים.

מינים מסוימים הם אירוביים בהחלט, אינם מסוגלים לשרוד בתנאים אנוקסיים, בעוד שמינים אחרים הם אנאירוביים פולטטיביים.

מוֹרפוֹלוֹגִיָה

חיידקי Bacillus יכולים להיות בצורת מוט, ישר או מעט מעוקלים, בדרך כלל עם קצה עגול, למרות שתאים מסוימים תוארו ככיכר (למשל, Bacillus cereus).

לתאים קוטר שמשתנה בין 0.4 ל 1.8 מיקרון ואורך של 0.9 עד 10.0 מיקרון. לממדי התאים בתוך כל זן ובתוך כל זן יש נטייה להשתנות מועטה.

תאים מופיעים באופן יחיד ובזוגות, חלקם בשרשראות ומדי פעם בחוטים ארוכים. תלוי במין, במתח, בתנאי התרבות, תאי בת יכולות להיפרד.

לפיכך נראה שהתרבות מורכבת מתאים בודדים וזוגות של תאים המפרידים כשמסתכלים על ידי מיקרוסקופיית ניגודיות שלב. במקרים אחרים, תאי הבת יכולים להישאר צמודים זה לזה, וכך להציג שרשראות של תאים.

המורפולוגיה של הנבגים היא מאפיין טקסונומי, אם כי שונות עשויה להתקיים בתוך זנים מסוימים. הנבגים הנפוצים ביותר הם בצורת אליפסואיד או סגלגל, אך צורות נעות בין גליליות לאליפסואידיות, כדוריות או בצורת סדירה המזכירות כליה או בננה.

טקסונומיה ומיון

באופן טקסונומי, הסוג Bacillus נמצא ב- Firmicutes Firumicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. סוג זה שימש את כריסטיאן גוטפריד ארנברג בשנת 1835 לקבוצת חיידקים בצורת מוט.

ואז, פרדיננד קון, בשנת 1872, הגדיר מחדש את הקבוצה כחיידקים יוצרי נבגים, עמידים בחום, חיוביים לגרם, ופונקטיביים אירוביים או אנאירוביים. סוג הסוג של הסוג הוא Bacillus subtilis.

החוקרים קבעו בשנת 1991 כי הסוג Bacillus, כפי שהוא טופל עד היום, היה פוליפילטי. לכן הם ביצעו ארגון מחדש של קבוצת Bacillus sensu lato, שממנה חולצו חמש ז'אנרים חדשים.

הסוג מחולק לשתי קבוצות, מצד אחד קבוצת B. subtilis ומינים קשורים, ומצד שני יש את הקבוצה של B. cereus. הראשון מקבץ אורגניזמים בקוטר של פחות מ- 1 מיקרומטר, ספורנגיום לא נפוח ונבבים אליפסואידים.

הקבוצה השנייה, לעומת זאת, מכילה מינים בקוטר של יותר מ- 1 מיקרומטר, עם ספורנגיום ספורנגיום ולא נבגים elpsoidal.

היכן הם נמצאים?

חיידקי Bacillus מבודדים בעיקר מדגימות אדמה, מים, מזון ומדגם קליני. אך הם נמצאו גם בסביבות הלא שגרתיות ביותר, כמו למשל במשקעים אוקיאניים, אלפי מטרים מתחת לפני הים ובדגימות אוויר סטרטוספיריות, בבריכות גיאותרמיות חומציות, במי תהום אלקליין ביותר ובאגמים היפרסאליים סופניים.

אחרים התגלו בגומחות מעשה ידי אדם, מקברים מקסיקניים וציורי קיר רומיים מבולבלים, ועד חדרים נקיים במיוחד במתקני הרכבה של חללית.

צמחים הם גם מקור עשיר למינים חדשים של Bacillus, חלקם אנדופיטיים ואחרים הקשורים לרקוספירה.

שִׁעתוּק

לחיידקים של הסוג Bacillus יש שתי צורות של רבייה א-מינית: ביקוע בינארי וספורולציה.

פיצול בינארי

ביקוע בינארי הוא סוג של רבייה המתרחשת כאשר החיידק נמצא בסביבה חיובית להתפתחותו ומאפשרת צמיחה מעריכית. ביקוע בינארי כרוך בחלוקה מיטוטית וכתוצאה מכך שני תאי בת זהים.

תרבות Bacillus subtilis. צולם ונערך מתוך: ספק.

רבייה של ספורולציה

סוג זה ידוע גם כתוצאה מהיווצרות נבגים. זה מופיע כשיש מתח כלשהו במושבה. במהלך ספורולציה מתרחשת חלוקת תאים א-סימטרית, וכתוצאה מכך נוצרת תא גדול יותר (תא גזע) ותא קטן יותר (נקבובית מראש).

תעלת הגזע מוקפת את תאי הגזע ומכוסה בכמה שכבות הגנה, מה שמייצר אובדן מים ומאפשר לו להתבגר. לאחר מכן, מתרחשת התמוגה בתא הגזע ושחרור האנדוספור, שיכול להישאר רדום עד שתתקיים מחדש תנאים נוחים.

אנדוספורט זה, כאמור, עמיד בפני טמפרטורות קיצוניות, ייבוש, פעולת חומרי ניקוי וקרינה, והוא הגורם העיקרי להתנגדותם של חיידקים אלה וליכולתם להשבת כל סביבה.

תְזוּנָה

מרבית החיידקים מסוג הסוג Bacillus נמצאים חיים באדמה ותזונתם היא מהסוג הספרופי, כלומר הם ניזונים מפירוק חומר אורגני.

מינים אחרים מהווים את פלורת החיידקים של בעלי החיים. במקרים אלה, הם יוצרים קשר סימביוטי בו הם מנצלים את המזון שנטל מארחו ומייצרים אנזימים המסייעים בעיכול המזונות הללו.

לבסוף, כמה מינים יכולים לפעול כטפילים אופורטוניסטיים, וניזונים ישירות מארחיהם.

מחלות

מרבית מיני הבזילוסים אינם פתוגניים ולעתים נדירות נקשרו למחלות אצל בני אדם או בעלי חיים אחרים. אנתרקס הוא המצב הידוע ביותר הנגרם על ידי סוג זה של חיידקים, אף כי הרעלת מזון וזיהומים אופורטוניסטיים הנגרמים כתוצאה מ Bacillus cereus נפוצים אף הם.

אנתרקס או אנתרקס

מחלה זו מדבקת מאוד ונגרמת על ידי החיידק Bacillus anthracis. זה יכול להשפיע על חלקים שונים בגוף והפתוגניות שלו תלויה ברקמה הפגועה, בצורה של הזיהום ובזמן שלוקח מהזיהום ועד התחלת הטיפול.

תרבות Bacillus anthracis, זן שנאסף בקיימדו, טוקיו, יפן, אתר אירוע הביטרור בשנת 1993. צולם ונערך מ: מרכזים לבקרת מחלות, ארצות הברית.

הצורה האגרסיבית ביותר של המחלה היא אנתרקס ריאות, עם שיעור תמותה גבוה. זה יכול גם לתקוף את העור (אנתרקס עור) או את מערכת העיכול. אנתרקס יכול לתקוף כל חיה בעלת דם חם, כולל אדם.

פגרי בעלי החיים שנהרגו על ידי המחלה, כמו גם אדמות שזוהמו בצואה, או בדם של בעלי חיים נגועים, מהווים מאגרי מחלה.

תסמונת אורז מטוגן

זוהי תסמונת המטטית המופיעה בעיקר כתוצאה מצריכת אורז מטופל בצורה לא טובה, אם כי היא יכולה להתרחש גם כתוצאה מצריכת מוצרי חלב ומזונות אחרים. הסוכן הסיבתי הוא החיידק Bacillus cereus.

תסמונת זו מאופיינת בנוכחות בחילות והקאות, המופיעות כשעה עד 5 שעות לאחר נטילת מזון מזוהם. התכווצויות בטן עשויות להופיע גם הן, אך שלשול הוא נדיר.

זוהי מחלה מוגבלת עצמית שנמשכת בדרך כלל לא יותר מ- 48 שעות, בה חשוב להימנע מהתייבשות, מנוחה ולהימנע מצריכת חלב בזמן שתסמיני התסמונת נמשכים.

אנדופטלמיטיס

דלקת אנדופטלמיטיס היא זיהום בעיניים כתוצאה מאורגניזמים פתוגניים שונים. התגובה הדלקתית של האיבר הנגוע יכולה לגרום לטראומה לאותה עין.

מינים שונים של חיידקים קשורים למחלה זו, אחת הרלוונטיות ביותר היא Bacillus cereus, שהזיהומים שלהן גורמים לנגעים בעלי תחזית שמורה.

הטיפול במחלה מורכב ממתן קלינדמיצין או וונקומיצין לחולה, מומלץ גם dexamethasone. לפעמים המחלה יכולה לסכן את הראייה. במקרים אלה, מומלץ לבצע הסרה כירורגית של ההומור הזגוגי.

מחלות אחרות

חיידקי בזילוס קשורים למחלות שונות הפוגעות בעיקר באנשים עם מערכת חיסון נפגעת. מחלות אלה כוללות דלקת אנדוקרדיטיס, חיידק בדם, דלקות עור ושלד, כמו גם דלקת קרנית.

זן המטרריום Bacillus, אחד המינים הגדולים ביותר של חיידקים, יכול לגרום למורסות מוחיות.

Bacillus megatierium. צולם ונערך מתוך: Alexastely.

יישומים

פרוביוטיקה

על פי נתוני ארגון הבריאות העולמי, פרוביוטיקה הם מיקרואורגניזמים חיים הגורמים להשפעות מועילות על בריאותם של אנשים או בעלי חיים הצורכים אותם בכמויות נאותות בתזונתם.

מינים מסוימים של Bacillus משמשים כפרוביוטיקה, כולל B. coagulans. בין היתרונות שבאכילת חיידק זה, החוקרים הציעו שהוא מקל על הסימפטומים של תסמונת המעי הרגיז. זה גם מקל על תסמינים של דלקת מפרקים שגרונית ו גזים במערכת העיכול.

חבר אחר בסוג שיש בו שימוש כפרוביוטיקה הוא B. subtilis. בין היתרונות של אורגניזם זה כפרוביוטיקה ניתן למצוא הקלה בדלקות מעיים וזיהומים אורוגניים והפסקת השלשול.

נבגי החיידק הזה, מצדם, פועלים כנגד לחץ חמצוני הנגרם כתוצאה מקרטינוציטיס.

בקר ביולוגי

חיידקים של הסוג Bacillus מייצרים מגוון של חומרים בעלי תכונות אנטיביוטיות המעכבים את צמיחתם של אורגניזמים פיטופתוגניים, כמו ליפופפטידים מחזוריים שאינם ריבוזומליים ו-אנדוטוקסינים. הוא משמש גם בתעשייה הפרמקולוגית להשגת אנטיביוטיקה כנגד פתוגנים אנושיים.

בערך 75% מהחומרים הביולוגיים שממוסחרים ברחבי העולם מיוצרים על בסיס Bacillus thuringiensis. מינים אחרים, כמו B. subtilis, B. pumilus ו- B. amyloliquefaciens משמשים גם הם באופן מסחרי, בעיקר לייצור קוטלי פטריות.

שימושים אחרים

התעשייה משתמשת גם בחיידקים של הסוג Bacillus גם לייצור מסחרי של אנזימים ולייצור דטרגנטים. בנוסף, הם נמנים עם המיקרואורגניזמים הנפוצים ביותר במחקרים מיקרוביולוגיה, ביולוגיה מולקולרית או הנדסה גנטית, בין היתר.

מעגל החיים

בתנאים נאותים של תזונה, טמפרטורה, pH, הרכב אטמוספרי, בין היתר, תאי Bacillus צומחים ומתחלקים על ידי ביקוע בינארי, סוג של רבייה א-מינית המורכבת מכפילות DNA, ואחריה חלוקת הציטופלזמה על ידי מחצה. מחלק שחוצה את מרכז התא ומוליד שני תאי בת.

תנאים שליליים

עם זאת, כאשר התנאים הסביבתיים הם שליליים, תאים צמחיים מייצרים אנדוספוריות, שהן מבנים תאיים שאינם מכילים ATP ושיש להם מטבוליזם סמוי ביותר, המעניק התנגדות.

אנדוספוריות נוצרות בסוף שלב הצמיחה האקספוננציאלית. ידוע כי גורמים רבים אחרים משפיעים על היווצרות אנדוספוריות, כגון טמפרטורת צמיחה, pH סביבתי, אוורור, נוכחות של מינרלים ומקורות מסוימים של פחמן, חנקן וזרחן וריכוזם. השפעה נוספת היא צפיפות האוכלוסייה.

צעדים נבגים רדומים - תאים צמחיים

המרת נבגים רדומים לתאים צמחיים כרוכה בשלושה שלבים: הפעלה, נביטה וצמיחה. חוסר הפעילות נשבר על ידי שינויים חיוביים בטמפרטורה או על ידי הזדקנות התאים.

עם זאת, מינים רבים אינם דורשים הפעלה כזו. בעת יציאת הרדמה, אם הנבג נתקל בתנאים סביבתיים מתאימים, נביטה מופעלת, דרך אובדן שבירה, הידרוליזה מהירה של קליפת המוח והשפלת חלבוני חומצה מסיסים קטנים המעניקים לו עמידות לסוכנים. כימי וקרינה.

הפרוטופלסט של נבגי הנבטים מתנפח באופן גלוי עקב ספיגת מים, ביוסינתזה חוזרת, ותא צמחוני חדש יוצא משכבת ​​נבגי הרוטם, מה שמביא לתקופה חדשה של רבייה צמחית.

מינים מובילים

Bacillus cereus

מין זה הוא חיידק גראם חיובי הנפוץ בקרקעות, מים ומזון בכל אזורי המזון בעולם. זהו מין אנאירובי פקולטטיבי שיכול לנוע דרך פעולת סמל פריטריכלי.

חיידק זה הוא אחד האשמים העיקריים במחלות הניתנות במזון, עם אפשרות לתסמונת הרשת או תסמונת זיהומית רעילה. Cereus Bacillus יכול גם לגרום למחלות שונות שאינן בדרכי העיכול, כמו אנדוקרדיטיס, בקטרימיה, אנדופלמטיס או דלקות עור כרוניות בין היתר.

מכיוון שיש לו אנדוספוריות עמידות מאוד, חיסולו אינו מושג בבישול, והוא גם לא מבוטל על ידי הקפאה, אך האחרון אכן מפסיק את גידולו, ולכן רצוי להשתמש בטמפרטורות מתחת ל -6 מעלות צלזיוס אם האוכל יאוחסן. לפרקי זמן ארוכים.

Bacillus anthracis

זהו מין מהסוג שמתאפיין בכך שהוא אינו יכול לנייד בגלל היעדר סמלונים, בניגוד למה שקורה עם שאר נציגי הסוג. זהו אנאירובי גרם חיובי ופקולטטיבי.

חיידק זה אחראי לאנתרקס והפתוגניות שלו תלויה בשני גורמי נגיף, פוליפפטיד קפסולרי הנקרא חומר P ואקסוטוקסין חלבון הנקרא גורם B.

ישנם זנים רבים של חיידק זה, שגרסאותיו משתנות ביניהם. הזנים הארסיים ביותר שימשו כנשק ביולוגי.

Bacillus subtilis

גרם חיובי ומזרז חיידקים חיוביים המאכלסים את האדמה. הוא בצורת מוט עם קצוות מעוגלים ואורכו 2-3 מיקרון ברוחב של 1 מיקרון. חיידק זה כמעט אך ורק אירובי, אך יכול לשרוד בסביבות אנוקסיות.

זה נחשב בטוח לבני אדם, אך ישנם מקרים בודדים של שיכרון ממזון המזוהם עם מין זה. במקרים אלה התסמינים דומים לאלה של הרעלת Bacillus cereus.

זהו אחד המינים החיידקיים הנחקרים ביותר והחוקרים רואים שהוא הגרסה החיובית של Gram של Escherichia coli. זה נחשב גם כאורגניזם מודל למחקרי מעבדה, במיוחד במחקרי מניפולציה גנטית.

Bacillus subtilis מייצר בקטריצין, אנטיביוטיקה חיידקית אשר יעילה לטיפול בחיידקים גראם חיוביים, כגון Staphylococcus aureus. היא גם מייצרת תרכובות ביו-אקטיביות עם פעילות נגד פטריות וחומרים המשמשים לייצור חומרי ניקוי.

חיידק הטורגיינסיס

גראס חיובי חיובי המאכלס את האדמה, משטחי הצמח ובמעי הזחלים של מינים שונים של פרפרים ועשים. זה מאופיין מכיוון שבתהליך הספורולציה הם מייצרים גבישי חלבון בעלי תכונות הדברה.

בזכות גבישים אלה, המכונים δ אנדוטוקסינים, נבגי Bacillus thuringensis וקריסטלי חלבון משמשים כביו הדברה במשך יותר ממאה שנים.

החוקרים הציגו את המידע הגנטי של צמח זה באמצעות הנדסה גנטית למינים שונים של צמחים, כמו תפוחי אדמה, כותנה או תירס, כך שהצמחים מייצרים חומרים בעלי תכונות הדברה.

הפניות

1. EW Nester, CE רוברטס, NN Pearshall ו- BJ McCarthy (1978). מִיקרוֹבִּיוֹלוֹגִיָה. מהדורה שנייה. הולט, ריינהרט ווינסטון.
2. ש. הוג (2005). מיקרוביולוגיה חיונית. ג'ון וויילי ובניו, בע"מ.
3. ג. ליי. Bacillus cereus: מאפיינים, מורפולוגיה, בית גידול, תסמיני זיהום, טיפול. התאושש מ: lifeder.com.
4. ב. לופז. Bacillus subtilis: מאפיינים, מורפולוגיה, מחלות. התאושש מ: lifeder.com.
5. ד. פריץ (2004). טקסונומיה של הסוג Bacillus ושל סוגים קשורים: החיידקים האוויר-אנדוספוריים המתהווים. פיטופולי
6. PCB Turnbull (1996). פרק 15. Bacillus. בתוך: Baron S, עורך. מיקרוביולוגיה רפואית. מהדורה רביעית. גלווסטון (טקסס): סניף הרפואה של אוניברסיטת טקסס בגלווסטון.
7. Bacillus. בויקיפדיה. התאושש מ- en.wikipedia.org