Войти
| Bacillus | |
|---|---|
 | |
| Bacillus subtilis, окрашенный | |
Научная классификация  | |
| Домен: | Бактерии |
| Тип: | Firmicutes |
| Класс: | Bacilli |
| Порядок: | Bacillales |
| Семейство: | Bacillaceae |
| Род: | Bacillus. Cohn, 1872 |
| Виды | |
См. Текст | |
Bacillus (лат. «Палка») - это род из грамположительных, палочка -образные бактерии, член филума Firmicutes, с 266 названными видами. Этот термин также используется для описания формы (стержня) определенных бактерий; и множественное число Bacilli - это название класса бактерий, к которому принадлежит этот род. Виды Bacillus могут быть облигатными аэробами : кислородно зависимыми; или факультативные анаэробы : способность продолжать жить в отсутствие кислорода. Положительный результат теста культивированных видов Bacillus на фермент каталазу, если кислород был использован или присутствует.
Bacillus могут превратиться в овальные эндоспоры и могут оставаться в этом спящем состоянии годами. Сообщается, что эндоспора одного вида из Марокко выжила при нагревании до 420 ° C. Образование эндоспор обычно вызывается недостатком питательных веществ: бактерия делится внутри своей клеточной стенки, и одна сторона затем поглощает другую. Это не настоящие споры (т.е. не потомство). Формирование эндоспор первоначально определило род, но не все такие виды тесно связаны между собой, и многие виды были перемещены в другие роды Firmicutes. На клетку образуется только одна эндоспора. Споры устойчивы к жаре, холоду, радиации, сушке и дезинфицирующим средствам. Bacillus anthracis нуждается в кислороде для образования спор; это ограничение имеет важные последствия для эпидемиологии и контроля. In vivo B. anthracis производит капсулу полипептида (полиглутаминовой кислоты), которая защищает его от фагоцитоза. Роды Bacillus и Clostridium составляют семейство Bacillaceae. Виды идентифицируются по морфологическим и биохимическим критериям. Поскольку споры многих видов Bacillus устойчивы к нагреванию, радиации, дезинфицирующим средствам и сушке, их трудно удалить из медицинских и фармацевтических материалов, и они часто являются причиной заражения. Они не только устойчивы к теплу, радиации и т. Д., Но также устойчивы к химическим веществам, таким как антибиотики. Это сопротивление позволяет им выживать в течение многих лет, особенно в контролируемой среде. Виды Bacillus хорошо известны в пищевой промышленности как вредные организмы, вызывающие порчу.
Вездесущие в природе Bacillus включают как свободноживущие (непаразитарные) виды, так и два паразитарных патогенных вид. Эти два вида Bacillus имеют медицинское значение: B. сибирская язва вызывает сибирскую язву ; и Б. cereus вызывает пищевое отравление.
Многие виды Bacillus могут продуцировать большое количество ферментов, которые используются в различных отраслях промышленности, например, при производстве альфа-амилазы, используемой при гидролизе крахмала и протеиназа субтилизин, используемая в детергентах. Б. subtilis - ценная модель для бактериальных исследований. Некоторые виды Bacillus могут синтезировать и секретировать липопептиды, в частности сурфактины и микосубтилины.
Клеточная стенка Bacillus - это структура снаружи клетки, которая образует второй барьер между бактерией и окружающей средой., и в то же время сохраняет форму стержня и выдерживает давление, создаваемое тургором клетки. Клеточная стенка состоит из тейхоевой и тейхуроновой кислот. B. subtilis - первая бактерия, для которой была идентифицирована роль актинового -подобного цитоскелета в определении формы клеток и синтезе пептидогликана, и для которой был определен весь набор ферментов, синтезирующих пептидогликаны. Роль цитоскелета в формировании и поддержании формы важна.
Виды Bacillus представляют собой палочковидные, образующие эндоспоры аэробные или факультативно анаэробные грамположительные бактерии; у некоторых видов культуры с возрастом могут стать грамотрицательными. Многие виды этого рода демонстрируют широкий спектр физиологических способностей, которые позволяют им жить в любой естественной среде. На клетку образуется только одна эндоспора. Споры устойчивы к жаре, холоду, радиации, сушке и дезинфицирующим средствам.
Род Bacillus был назван в 1835 году Кристианом Готфридом Эренбергом, чтобы содержат палочковидные (палочковидные) бактерии. Семью годами ранее он назвал род Bacterium. Позднее Фердинанд Кон внес поправки в Bacillus, чтобы далее описать их как спорообразующие, грамположительные, аэробные или факультативно анаэробные бактерии. Подобно другим родам, связанным с ранней историей микробиологии, таким как Pseudomonas и Vibrio, 266 видов Bacillus распространены повсеместно. Род имеет очень большое рибосомное 16S разнообразие.
Простой способ выделить виды Bacillus - это поместить нестерильную почву в пробирку с водой, встряхнуть и поместить в расплавленную соль маннита. агар и инкубируют при комнатной температуре не менее суток. Культивируемые колонии обычно большие, разросшиеся и неправильной формы.
Под микроскопом клетки Bacillus выглядят как палочки, и значительная часть клеток обычно содержит овальные эндоспоры на одном конце, что делает их выпуклыми.
Три предложения были представлены как представляющие филогению рода Bacillus. Первое предложение, представленное в 2003 году, представляет собой исследование, посвященное Bacillus, с наибольшим разнообразием, охватываемым с использованием 16S и ITS регионов. Он делит род на 10 групп. Сюда входят вложенные роды Paenibacillus, Brevibacillus, Geobacillus, Marinibacillus и Virgibacillus.
. Второе предложение, представленное в 2008 году, сконструировало 16S ( и 23S, если имеется) дерево всех утвержденных видов. Род Bacillus содержит очень большое количество вложенных таксонов, в основном как 16S, так и 23S. Он парафилетичен по отношению к лактобацилл (Lactobacillus, Streptococcus, Staphylococcus, Listeria и т. Д.) Из-за Bacillus coahuilensis и других.
Третье предложение, представленное в 2010 году, представляло собой исследование конкатенации генов, в результате которого были получены результаты, аналогичные предложению 2008 года, но с гораздо более ограниченным числом видов с точки зрения групп. (В этой схеме Listeria использовалась как внешняя группа, поэтому в свете дерева ARB она может быть «наизнанку»).
Одна клада, образованная Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus mycoides, Bacillus pseudomycoides, Bacillus thuringiensis и Bacillus weihenstephanensis в соответствии со стандартами классификации 2011 г., должна быть одним видом (в пределах 97% идентичности 16S), но по медицинским причинам они считаются отдельными видами (проблема также присутствует для четырех видов Shigella и Escherichia coli ).
| Bacillus phylogenetics | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Филогения рода Bacillus согласно |
Виды Bacillus широко распространены в природе, например в почве. Они могут возникать в экстремальных условиях, таких как высокий pH (B. alcalophilus ), высокая температура () и высокие концентрации солей (B. halodurans ). Б. thuringiensis производит токсин, убивающий насекомых, поэтому его использовали в качестве инсектицида. B. siamensis содержит антимикробные соединения, которые подавляют патогены растений, такие как грибы Rhizoctonia solani и Botrytis cinerea, и они способствуют росту растений за счет выбросов летучих веществ. Некоторые виды Bacillus от природы компетентны для поглощения ДНК посредством трансформации.
Многие виды Bacillus способны секретировать большие количества ферментов. Bacillus amyloliquefaciens является источником природного антибиотика, протеина барназы (рибонуклеазы ), альфа-амилазы, используемой при гидролизе крахмала, протеаза субтилизин, используемая с детергентами, и рестрикционный фермент BamH1 , используемый в исследованиях ДНК.
Часть генома Bacillus thuringiensis была включена в посевы кукурузы (и хлопка). Полученные ГМО устойчивы к некоторым насекомым-вредителям. Виды Bacillus продолжают оставаться доминирующими бактериальными рабочими лошадками в микробной ферментации. Bacillus subtilis (натто) - ключевой микробный участник продолжающегося производства традиционной ферментации натто на основе сои, а некоторые виды Bacillus включены в список GRAS Управления по контролю за продуктами и лекарствами (который обычно считается безопасным). Способность отобранных штаммов Bacillus производить и секретировать большие количества (20-25 г / л) внеклеточных ферментов делает их одними из самых важных промышленных производителей ферментов. Способность различных видов ферментировать в кислых, нейтральных и щелочных диапазонах pH в сочетании с присутствием термофилов в этом роде привела к разработке множества новых коммерческих ферментных продуктов с желаемой температурой, pH-активностью и свойства стабильности для решения множества конкретных задач. Для разработки этих продуктов были использованы классические методы мутации и (или) отбора, а также передовые стратегии клонирования и белковой инженерии. Попыткам продуцировать и секретировать высокие выходы чужеродных рекомбинантных белков в хозяевах Bacillus первоначально, по-видимому, препятствовало расщепление продуктов протеазами хозяина. Недавние исследования показали, что медленное сворачивание гетерологичных белков на границе раздела мембрана-клеточная стенка грамположительных бактерий делает их уязвимыми для атак протеаз, связанных со стенками. Кроме того, присутствие тиолдисульфид оксидоредуктаз в B. subtilis может быть полезным для секреции белков, содержащих дисульфидные связи. Такие разработки, основанные на нашем понимании сложного механизма транслокации белков грамположительных бактерий, должны разрешить текущие проблемы секреции и сделать виды Bacillus выдающимися хозяевами для продукции гетерологичных белков. Штаммы Bacillus также были разработаны и спроектированы как промышленные продуценты нуклеотидов, витамина рибофлавина, ароматизатора рибозы и добавки полигамма-глутаминовой кислоты. С недавней характеристикой генома B. subtilis 168 и некоторых родственных штаммов, виды Bacillus готовы стать предпочтительными хозяевами для производства многих новых и улучшенных продуктов по мере того, как мы продвигаемся через геномную и протеомную эру.
Колонии модельных видов Bacillus subtilis на чашке с агаром. Bacillus subtilis - одни из наиболее изученных прокариот с точки зрения молекулярной и клеточной биологии. Его превосходная генетическая податливость и относительно большой размер предоставили мощные инструменты, необходимые для исследования бактерии со всех возможных аспектов. Недавние усовершенствования методов флуоресцентной микроскопии предоставили новое понимание динамической структуры одиночного клеточного организма. Исследования B. subtilis были в авангарде бактериальной молекулярной биологии и цитологии, и этот организм является моделью для дифференцировки, регуляции генов / белков и событий клеточного цикла у бактерий.
 | На Wikimedia Commons есть материалы, связанные с Bacillus. |
