BACILLUS: ĐẶC ĐIỂM, SINH SẢN, DINH DƯỠNG, BỆNH TẬT - SINH HỌC

Bacillus là một chi vi khuẩn trong bộ phận Firmicutes có đặc điểm là hình thành bào tử trong điều kiện hiếu khí. Chúng có hình que và nói chung là Gram dương (mặc dù một số là Gram biến đổi), với các khuẩn lạc có các sinh vật nhuộm màu hồng và các khuẩn lạc khác có màu tím.

Trong những trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng số lượng sinh vật phản ứng với Gram âm tăng lên theo tuổi của thuộc địa do sự giảm độ dày của lớp petdoglycan.

Bacillus flexus. Lấy và biên tập từ: Tiến sĩ Sahay.

Vi khuẩn thuộc chi này có thể là loại kỵ khí hoàn toàn hoặc kỵ khí. Hầu hết di động do sự hiện diện của trùng roi, tuy nhiên, cũng có những đại diện không di động. Chúng có thể được tìm thấy trong hầu hết mọi môi trường trên trái đất, bao gồm cả những môi trường khắc nghiệt, từ độ cao đến đáy biển.

Chi này được Christian Gottfried Ehrenberg sử dụng vào năm 1835 để xác định vi khuẩn hình que, nhưng sau đó được Ferdinand Cohn xác định lại và được sử dụng để nhóm các trực khuẩn sinh bào tử trong các điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí hiếu khí, Gram dương, và hiếu khí.

Một số loài được quan tâm y tế vì chúng có thể gây ra các bệnh như bệnh than (Bacillus anthracis) hoặc các bệnh do thực phẩm (Bacillus cereus). Một số khác được sử dụng để thu nhận chất kháng sinh, enzym, làm chế phẩm sinh học hoặc trong quá trình lên men và nông nghiệp.

Đặc điểm chung

Đặc điểm xác định chính của chi là khả năng tạo ra nội bào tử trong điều kiện hiếu khí. Các bào tử này có đặc điểm là có thể chống lại nhiệt độ cao, sự hút ẩm, tác động của chất khử trùng và thậm chí cả bức xạ.

Thành tế bào được tạo thành từ nhiều lớp peptidoglycans đan xen với nhau, tạo thành một giàn giáo vững chắc để duy trì hình dạng tế bào và chứa các axit teichoic và lipotheichoic.

Chúng có hình que, thẳng hoặc hơi cong và có thể được tìm thấy đơn lẻ, từng cặp và đôi khi thành chuỗi. Phần lớn chúng di động do sự hiện diện của trùng roi phúc mạc, tức là chúng phóng chiếu theo mọi hướng. Tuy nhiên, Bacillus anthracis thiếu trùng roi.

Hầu hết các vi khuẩn thuộc giống này là Gram dương, tuy nhiên, một số vi khuẩn Gram biến đổi, tức là chúng có thể nhuộm màu hồng hoặc tím. Điều này là do lớp peptidoglycan có thể trở nên ít dày và phức tạp hơn khi vi khuẩn già đi, không thể giữ được màu tím pha lê khi xử lý bằng cồn.

Chúng là những sinh vật có mặt ở khắp nơi và có sức đề kháng rất tốt, có loài có khả năng chịu nhiệt độ rất cao (ưa nhiệt) hoặc rất thấp (psychrophilic), cũng có loài có thể chịu được môi trường rất chua hoặc rất kiềm đối với các loài khác.

Một số loài rất hiếu khí, không thể tồn tại trong điều kiện thiếu khí, trong khi các loài khác thì kỵ khí.

Hình thái học

Vi khuẩn Bacillus có thể hình que, thẳng hoặc hơi cong, nói chung là có đầu tròn, mặc dù một số tế bào đã được mô tả là hình vuông (ví dụ, Bacillus cereus).

Các tế bào có đường kính thay đổi từ 0,4 đến 1,8 micron và chiều dài từ 0,9 đến 10,0 micron. Kích thước của các tế bào trong mỗi loài và trong mỗi dòng có xu hướng ít thay đổi.

Tế bào xảy ra đơn lẻ và thành từng cặp, một số thành chuỗi và đôi khi có dạng sợi dài. Tùy thuộc vào loài, chủng và điều kiện nuôi cấy mà các tế bào con có thể phân li.

Do đó, nuôi cấy dường như bao gồm các tế bào riêng lẻ và các cặp tế bào đang phân chia khi quan sát bằng kính hiển vi tương phản pha. Trong các trường hợp khác, các tế bào con vẫn có thể gắn vào nhau, do đó hiển thị các chuỗi tế bào.

Hình thái của bào tử là một đặc điểm phân loại, mặc dù một số biến thể có thể tồn tại trong các chủng cụ thể. Các bào tử phổ biến nhất có hình elip hoặc hình bầu dục, nhưng hình dạng từ hình trụ đến hình elip, hình cầu hoặc hình dạng bất thường gợi nhớ đến quả thận hoặc quả chuối.

Phân loại và phân loại

Về mặt phân loại, chi Bacillus nằm trong Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Chi này được Christian Gottfried Ehrenberg sử dụng vào năm 1835 để phân nhóm vi khuẩn hình que.

Sau đó, Ferdinand Cohn, vào năm 1872, đã định nghĩa lại nhóm này là vi khuẩn tạo bào tử, chịu nhiệt, Gram dương và vi khuẩn hiếu khí hoặc kỵ khí đa dạng. Loài của chi này là Bacillus subtilis.

Các nhà nghiên cứu đã xác định vào năm 1991 rằng chi Bacillus, như đã được xử lý cho đến nay, là đa thể. Do đó, họ đã tiến hành sắp xếp lại nhóm Bacillus sensu lato, từ đó 5 chi mới được chiết xuất.

Chi được chia thành hai nhóm, một mặt là nhóm B. subtilis và các loài liên quan, mặt khác có nhóm B. cereus. Nhóm đầu tiên nhóm các sinh vật có đường kính nhỏ hơn 1 μm, bào tử không sưng và bào tử hình elip.

Mặt khác, nhóm thứ hai bao gồm các loài có đường kính trên 1 μm, với bào tử không sưng và bào tử elpsoidal.

Chúng được tìm thấy ở đâu?

Vi khuẩn Bacillus đã được phân lập hầu hết từ đất, nước, thực phẩm và các mẫu lâm sàng. Nhưng chúng cũng đã được tìm thấy trong các môi trường khác thường nhất, chẳng hạn như trầm tích đại dương hàng nghìn mét dưới mực nước biển và trong các mẫu không khí ở tầng bình lưu, trong các bể địa nhiệt có tính axit, trong nước ngầm có tính kiềm cao và trong các hồ siêu kiềm ở đầu cuối.

Những người khác đã được phát hiện trong các hốc do con người tạo ra, từ các ngôi mộ Mexico và những bức tranh tường đổ nát của người La Mã, cho đến những căn phòng siêu sạch trong các cơ sở lắp ráp tàu vũ trụ.

Thực vật cũng là một nguồn phong phú của các loài Bacillus mới, một số loài nội sinh và những loài khác có liên quan đến sinh quyển.

Sinh sản

Vi khuẩn thuộc chi Bacillus có hai hình thức sinh sản vô tính là phân hạch nhị phân và sinh bào tử.

Phân hạch nhị phân

Phân hạch nhị phân là kiểu sinh sản xảy ra khi vi khuẩn ở trong môi trường thuận lợi cho sự phát triển của nó và cho phép phát triển theo cấp số nhân. Sự phân hạch nhị phân liên quan đến sự phân chia nguyên phân tạo ra hai tế bào con giống hệt nhau.

Nuôi cấy Bacillus subtilis. Được lấy và chỉnh sửa từ: Một sự nghi ngờ.

Sinh sản bào tử

Loại thứ hai này cũng được biết đến với sự hình thành bào tử. Nó xuất hiện khi có một số loại căng thẳng trong thuộc địa. Trong quá trình bào tử, sự phân chia tế bào không đối xứng xảy ra, dẫn đến việc hình thành một tế bào lớn hơn (tế bào gốc) và một tế bào nhỏ hơn (tiền bào tử).

Tiền bào tử được bao bọc bởi tế bào gốc và được bao phủ bởi một số lớp bảo vệ, làm mất nước và cho phép nó trưởng thành. Sau đó, quá trình ly giải tế bào gốc xảy ra và giải phóng nội bào tử, có thể nằm im cho đến khi các điều kiện thuận lợi được thiết lập lại.

Nội bào tử này, như đã đề cập, có khả năng chống lại nhiệt độ khắc nghiệt, sự hút ẩm, tác động của chất tẩy rửa và bức xạ, và là nguyên nhân chính gây ra sức đề kháng của những vi khuẩn này và khả năng sinh sống của chúng trong bất kỳ môi trường nào.

Dinh dưỡng

Hầu hết các vi khuẩn thuộc giống Bacillus được tìm thấy sống trong đất và dinh dưỡng của chúng là hoại sinh, tức là chúng ăn các chất hữu cơ phân hủy.

Các loài khác tạo nên hệ vi khuẩn của động vật. Trong những trường hợp này, chúng thiết lập một mối quan hệ cộng sinh, trong đó chúng tận dụng thức ăn mà vật chủ ăn vào và tạo ra các enzym giúp tiêu hóa những thức ăn này.

Cuối cùng, một số loài có thể hoạt động như ký sinh trùng cơ hội, ăn trực tiếp vật chủ của chúng.

Bệnh tật

Hầu hết các loài Bacillus không gây bệnh và hiếm khi liên quan đến bệnh ở người hoặc động vật khác. Bệnh than là tình trạng được biết đến nhiều nhất do loại vi khuẩn này gây ra, mặc dù ngộ độc thực phẩm và các bệnh nhiễm trùng cơ hội do Bacillus cereus gây ra cũng rất phổ biến.

Anthrax hoặc bệnh than

Bệnh này rất dễ lây và do vi khuẩn Bacillus anthracis gây ra. Nó có thể ảnh hưởng đến các bộ phận khác nhau của cơ thể và khả năng gây bệnh của nó phụ thuộc vào mô bị ảnh hưởng, hình thức nhiễm trùng và thời gian từ khi nhiễm trùng đến khi bắt đầu điều trị.

Vi khuẩn Bacillus anthracis được nuôi cấy, chủng được thu thập ở Kaimedo, Tokyo, Nhật Bản, nơi xảy ra vụ khủng bố sinh học năm 1993. Lấy và chỉnh sửa từ: Trung tâm Kiểm soát Dịch bệnh, Hoa Kỳ.

Thể mạnh nhất của bệnh là bệnh than phổi, có tỷ lệ tử vong cao. Nó cũng có thể tấn công da (bệnh than ở da) hoặc hệ tiêu hóa. Bệnh than có thể tấn công bất kỳ động vật máu nóng nào, kể cả con người.

Xác động vật bị chết vì bệnh, cũng như đất bị ô nhiễm bởi phân, hoặc máu của động vật bị nhiễm bệnh là những ổ chứa dịch bệnh.

Hội chứng cơm chiên

Đây là một hội chứng nôn nao xuất hiện chủ yếu do tiêu thụ gạo được xử lý kém, mặc dù nó cũng có thể xảy ra do tiêu thụ các sản phẩm từ sữa và các loại thực phẩm khác. Tác nhân gây bệnh là vi khuẩn Bacillus cereus.

Hội chứng này được đặc trưng bởi sự xuất hiện của buồn nôn và nôn, xuất hiện từ 1 đến 5 giờ sau khi ăn phải thực phẩm bị ô nhiễm. Đau quặn bụng cũng có thể xảy ra, nhưng hiếm khi bị tiêu chảy.

Đây là một bệnh tự giới hạn, thường kéo dài không quá 48 giờ, trong đó điều quan trọng là tránh mất nước, nghỉ ngơi và tránh tiêu thụ sữa trong khi các triệu chứng của hội chứng vẫn còn.

Viêm nội nhãn

Viêm nội nhãn là một bệnh nhiễm trùng mắt do các sinh vật gây bệnh khác nhau. Phản ứng viêm của cơ quan bị nhiễm trùng có thể gây chấn thương cho mắt cùng loại.

Các loài vi khuẩn khác nhau có liên quan đến bệnh này, một trong những loài có liên quan nhất là Bacillus cereus, loại vi khuẩn này gây ra các tổn thương với tiên lượng dè dặt.

Điều trị bệnh bằng cách cho bệnh nhân dùng clindamycin hoặc vancomycin, dexamethasone cũng được khuyến cáo. Đôi khi bệnh có thể làm giảm thị lực. Trong những trường hợp này, nên phẫu thuật cắt bỏ thủy tinh thể.

Những căn bệnh khác

Vi khuẩn Bacillus có liên quan đến các bệnh khác nhau chủ yếu ảnh hưởng đến những người có hệ thống miễn dịch bị tổn thương. Những bệnh này bao gồm viêm nội tâm mạc, nhiễm khuẩn huyết, nhiễm trùng da và cơ xương, cũng như viêm giác mạc.

Loài Bacillus megaterium, một trong những loài vi khuẩn lớn nhất, có thể gây áp xe não.

Bacillus megatierium. Lấy và chỉnh sửa từ: Alexastely.

Các ứng dụng

Probiotics

Theo Tổ chức Y tế Thế giới, probiotics là những vi sinh vật sống gây ra những tác động có lợi cho sức khỏe của con người hoặc động vật tiêu thụ chúng với lượng vừa đủ trong chế độ ăn uống của họ.

Một số loài Bacillus được sử dụng làm chế phẩm sinh học, bao gồm B. coagulans. Trong số những lợi ích của việc ăn vi khuẩn này, các nhà nghiên cứu đã gợi ý rằng nó làm giảm các triệu chứng của hội chứng ruột kích thích. Nó cũng làm giảm các triệu chứng của viêm khớp dạng thấp và đầy hơi.

Một thành viên khác của chi được sử dụng như một chế phẩm sinh học là B. subtilis. Trong số những lợi ích của sinh vật này như một chế phẩm sinh học là giảm viêm đường ruột và nhiễm trùng niệu sinh dục và ngăn chặn tiêu chảy.

Về phần chúng, các bào tử của vi khuẩn này hoạt động chống lại stress oxy hóa do viêm tế bào sừng gây ra.

Bộ điều khiển sinh học

Vi khuẩn thuộc giống Bacillus sản xuất nhiều chất có đặc tính kháng sinh ức chế sự phát triển của các sinh vật thực vật gây bệnh, chẳng hạn như lipopeptide vòng không ribosome và-endotoxin. Nó cũng được sử dụng trong công nghiệp dược phẩm để thu được chất kháng sinh chống lại các mầm bệnh ở người.

Khoảng 75% thuốc trừ sâu sinh học được thương mại hóa trên toàn thế giới được sản xuất dựa trên Bacillus thuringiensis. Các loài khác, chẳng hạn như B. subtilis, B. pumilus và B. amyloliquefaciens cũng được sử dụng thương mại, chủ yếu để sản xuất thuốc diệt nấm.

Sử dụng khác

Ngành công nghiệp cũng sử dụng vi khuẩn thuộc giống Bacillus để sản xuất thương mại các enzym và sản xuất chất tẩy rửa. Ngoài ra, chúng là một trong những vi sinh vật được sử dụng rộng rãi nhất trong vi sinh vật học, sinh học phân tử hoặc nghiên cứu kỹ thuật di truyền, trong số những vi sinh vật khác.

Vòng đời

Trong điều kiện đầy đủ về dinh dưỡng, nhiệt độ, pH, thành phần khí quyển, trong số những điều kiện khác, tế bào Bacillus phát triển và phân chia bằng cách phân hạch nhị phân, một hình thức sinh sản vô tính bao gồm nhân đôi DNA, sau đó là sự phân chia tế bào chất bằng vách ngăn. chất phân chia đi qua tâm tế bào, tạo ra hai tế bào con.

Điều kiện khắc nghiệt

Tuy nhiên, khi điều kiện môi trường bất lợi, các tế bào sinh dưỡng tạo ra nội bào tử, là cấu trúc tế bào không chứa ATP và có các chuyển hóa cực kỳ tiềm ẩn, tạo ra khả năng kháng thuốc.

Nội bào tử hình thành vào cuối giai đoạn tăng trưởng theo cấp số nhân. Nhiều yếu tố khác được biết là ảnh hưởng đến sự hình thành nội bào tử, chẳng hạn như nhiệt độ tăng trưởng, pH môi trường, sự thông khí, sự hiện diện của một số khoáng chất và nguồn cacbon, nitơ và phốt pho và nồng độ của chúng. Một ảnh hưởng khác là mật độ dân số.

Các bước bào tử ngủ đông-tế bào sinh dưỡng

Quá trình chuyển đổi bào tử không hoạt động thành tế bào sinh dưỡng bao gồm ba bước: kích hoạt, nảy mầm và phát triển. Sự bất hoạt bị phá vỡ bởi những thay đổi thuận lợi về nhiệt độ hoặc do sự lão hóa của tế bào.

Tuy nhiên, nhiều loài không yêu cầu kích hoạt như vậy. Khi rời khỏi trạng thái ngủ đông, nếu bào tử gặp điều kiện môi trường thích hợp, sự nảy mầm sẽ được kích hoạt, thông qua sự mất khúc xạ, sự thủy phân nhanh chóng của vỏ và sự phân hủy của các protein axit hòa tan nhỏ giúp nó kháng lại các tác nhân. hóa chất và bức xạ.

Nguyên sinh của các bào tử nảy mầm phồng lên rõ ràng do hút nước, quá trình sinh tổng hợp được tiếp tục và một tế bào sinh dưỡng mới xuất hiện từ lớp bào tử thối rữa, dẫn đến một thời kỳ sinh sản sinh dưỡng mới.

Các loài đặc trưng

Bacillus cereus

Loài này là một loại vi khuẩn Gram dương thường được tìm thấy trong đất, nước và thực phẩm ở tất cả các vùng ôn đới trên thế giới. Nó là một loài kỵ khí dễ nuôi có thể di chuyển nhờ hoạt động của trùng roi phúc mạc.

Loại vi khuẩn này là một trong những thủ phạm chính gây ra các bệnh truyền qua thực phẩm, với khả năng gây ra hội chứng nôn hoặc hội chứng nhiễm độc. Bacillus cereus cũng có thể gây ra các bệnh ngoài đường tiêu hóa khác nhau, chẳng hạn như viêm nội tâm mạc, nhiễm khuẩn huyết, viêm nội nhãn hoặc nhiễm trùng da mãn tính trong số những bệnh khác.

Bởi vì nó có nội bào tử rất bền, việc loại bỏ nó không đạt được khi nấu chín, cũng không bị loại bỏ bằng cách đông lạnh, nhưng sau này sẽ ngăn cản sự phát triển của nó, vì vậy bạn nên sử dụng nhiệt độ dưới 6 ° C nếu thực phẩm sẽ được bảo quản. trong thời gian dài.

Bacillus anthracis

Nó là một loài của chi có đặc điểm là bất động do không có lông roi, trái ngược với những gì xảy ra với các đại diện còn lại của chi. Nó là vi khuẩn Gram dương và kỵ khí.

Vi khuẩn này là nguyên nhân gây ra bệnh than và khả năng gây bệnh của nó phụ thuộc vào hai yếu tố độc lực, một polypeptide dạng mũ được gọi là Chất P và một ngoại độc tố protein được gọi là Yếu tố B.

Có rất nhiều chủng vi khuẩn này, độc lực của chúng khác nhau. Các chủng độc nhất đã được sử dụng như vũ khí sinh học.

Bacillus subtilis

Vi khuẩn Gram dương và catalase dương sống trong đất. Nó có hình que với các cạnh tròn và dài 2-3 micron x rộng 1 micron. Vi khuẩn này hầu như chỉ hiếu khí, nhưng có thể tồn tại trong môi trường thiếu khí.

Nó được coi là an toàn cho con người, nhưng có một số trường hợp bị say do thực phẩm bị nhiễm loài này. Trong những trường hợp này, các triệu chứng tương tự như khi ngộ độc Bacillus cereus.

Nó là một trong những loài vi khuẩn được nghiên cứu nhiều nhất và các nhà nghiên cứu coi nó là phiên bản Gram dương của Escherichia coli. Nó cũng được coi là một sinh vật mẫu cho các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, đặc biệt là trong các nghiên cứu thao tác di truyền.

Bacillus subtilis sản xuất bactricin, một loại kháng sinh diệt khuẩn có hiệu quả trong việc điều trị vi khuẩn Gram dương, chẳng hạn như Staphylococcus aureus. Nó cũng tạo ra các hợp chất hoạt tính sinh học có hoạt tính kháng nấm và các chất được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa.

Bacillus thuringiensis

Trực khuẩn gram dương sống trong đất, bề mặt thực vật và trong ruột của sâu bướm của nhiều loài bướm và bướm đêm khác nhau. Nó được đặc trưng bởi vì trong quá trình bào tử, chúng tạo ra các tinh thể protein có đặc tính diệt côn trùng.

Nhờ những tinh thể này, được gọi là δ endotoxins, các bào tử Bacillus thuringensis và các tinh thể protein đã được sử dụng làm thuốc trừ sâu sinh học trong hơn 100 năm.

Các nhà nghiên cứu đã đưa thông tin di truyền của loài thực vật này thông qua kỹ thuật di truyền vào các loài thực vật khác nhau, chẳng hạn như khoai tây, bông hoặc ngô, để cây tạo ra các chất có đặc tính diệt côn trùng.

Người giới thiệu

EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall & BJ McCarthy (1978). Vi trùng học. Ấn bản lần 2. Holt, Rinehart và Winston.
S. Hogg (2005). Vi sinh thiết yếu. John Wiley & Sons, LTD.
C. Lyre. Bacillus cereus: đặc điểm, hình thái, môi trường sống, triệu chứng lây nhiễm, cách điều trị. Phục hồi từ: liveseder.com.
B. López. Bacillus subtilis: đặc điểm, hình thái, bệnh tật. Phục hồi từ: liveseder.com.
D. Fritz (2004). Phân loại các chi Bacillus và các chi liên quan: Vi khuẩn hình thành nội bào tử hiếu khí. Phytopatoly
PCB Turnbull (1996). Chương 15. Trực khuẩn. Trong: Baron S, biên tập viên. Vi sinh y tế. Phiên bản thứ 4. Galveston (TX): Chi nhánh Y tế Đại học Texas tại Galveston.
Trực khuẩn. Trên Wikipedia. Khôi phục từ en.wikipedia.org

BACILLUS: ĐẶC ĐIỂM, SINH SẢN, DINH DƯỠNG, BỆNH TẬT - SINH HỌC - 2026