BACILLUS: CIRI, PEMBIAKAN, PEMAKANAN, PENYAKIT - BIOLOGI - 2026

Bacillus adalah gen bakteria di bahagian Firmicutes yang dicirikan oleh pembentukan spora dalam keadaan aerobik. Mereka berbentuk batang dan umumnya Gram positif (walaupun ada yang berubah-ubah Gram), dengan koloni yang menunjukkan organisma yang berwarna merah jambu dan yang lain berwarna noda ungu.

Dalam kes-kes ini, para penyelidik mendapati bahawa bilangan organisma yang bertindak balas sebagai Gram negatif meningkat dengan usia koloni kerana penurunan ketebalan lapisan petidoglikan.

Bacillus flexus. Diambil dan diedit dari: Dr. Sahay.

Bakteria genus ini boleh menjadi anaerobik aerobik atau fakultatif. Sebilangan besar bergerak kerana kehadiran flagella, namun ada juga wakil bukan bergerak. Mereka dapat ditemukan di hampir semua lingkungan di bumi, termasuk lingkungan yang ekstrem, dari ketinggian tinggi ke dasar laut.

Genus digunakan pada tahun 1835 oleh Christian Gottfried Ehrenberg untuk menentukan bakteria berbentuk batang, tetapi kemudiannya ditakrifkan semula oleh Ferdinand Cohn dan digunakan untuk mengelompokkan basil yang membentuk spora dalam keadaan aerobik, positif Gram, dan aerobik atau anaerobik fakultatif.

Beberapa spesies mempunyai kepentingan perubatan kerana boleh menyebabkan penyakit seperti anthrax (Bacillus anthracis) atau penyakit bawaan makanan (Bacillus cereus). Yang lain digunakan untuk mendapatkan antibiotik, enzim, sebagai probiotik atau dalam proses penapaian dan dalam pertanian.

Ciri umum

Ciri utama genus ialah keupayaan untuk menghasilkan endospora dalam keadaan aerobik. Spora ini dicirikan oleh kerana dapat menahan suhu tinggi, pengeringan, tindakan desinfektan, dan juga radiasi.

Dinding sel terdiri daripada beberapa lapisan peptidoglikan yang saling terkait, membentuk perancah kuat yang mengekalkan bentuk sel dan mengandungi asid teikoik dan lipotikik.

Mereka berbentuk batang, lurus, atau sedikit melengkung dan dapat ditemukan secara tunggal, berpasangan, dan kadang-kadang berantai. Sebilangan besar dari mereka bergerak kerana adanya flagella perit, iaitu, mereka memproyeksikan ke semua arah. Walau bagaimanapun, Bacillus anthracis tidak mempunyai flagella.

Sebilangan besar bakteria genus ini positif Gram, namun ada yang berubah-ubah Gram, iaitu, mereka boleh mengotorkan warna merah jambu atau ungu. Ini kerana lapisan peptidoglikan dapat menjadi kurang tebal dan kompleks seiring bertambahnya usia bakteria, sehingga tidak dapat menahan violet kristal ketika dirawat dengan alkohol.

Mereka adalah organisma di mana-mana dan sangat tahan, dengan spesies yang mampu menahan suhu yang sangat tinggi (termofilik) atau sangat rendah (psikrofilik), ada juga spesies yang dapat bertolak ansur dengan persekitaran yang sangat berasid atau sangat beralkali untuk spesies lain.

Sebilangan spesies bersifat aerobik, tidak dapat bertahan dalam keadaan anoksik, sementara spesies lain adalah anaerob fakultatif.

Morfologi

Bakteria Bacillus boleh berbentuk batang, lurus atau sedikit melengkung, umumnya dengan ujung bulat, walaupun beberapa sel telah digambarkan sebagai segi empat sama (misalnya, Bacillus cereus).

Sel mempunyai diameter yang bervariasi dari 0,4 hingga 1,8 mikron dan panjang 0,9 hingga 10,0 mikron. Dimensi sel dalam setiap spesies dan dalam setiap strain cenderung mempunyai sedikit perubahan.

Sel berlaku secara tunggal dan berpasangan, ada yang berantai dan kadang-kadang dalam filamen panjang. Bergantung pada spesies, ketegangan, dan keadaan kultur, sel anak perempuan dapat terpisah.

Oleh itu, kultur nampaknya terdiri dari sel-sel individu dan pasangan sel pembahagi apabila dilihat dengan mikroskopi kontras fasa. Dalam kes lain, sel anak boleh saling melekat, sehingga menunjukkan rantai sel.

Morfologi spora adalah ciri taksonomi, walaupun terdapat beberapa variasi dalam strain tertentu. Spora yang paling biasa berbentuk elipsoidal atau bujur, tetapi bentuknya terdiri dari silinder hingga elipsoidal, sfera, atau berbentuk tidak teratur yang mengingatkan pada buah pinggang atau pisang.

Taksonomi dan pengelasan

Secara taksonomi, genus Bacillus terletak di Phylum Firmicutes, Class Bacilli, Order Bacillales, Family Bacillacea. Genus ini digunakan oleh Christian Gottfried Ehrenberg pada tahun 1835 untuk mengelompokkan bakteria berbentuk batang.

Kemudian Ferdinand Cohn, pada tahun 1872, mentakrifkan semula kumpulan itu sebagai bakteria aerobik atau anaerobik yang membentuk spora, tahan panas, positif Gram, dan fakultatif. Jenis spesies genus adalah Bacillus subtilis.

Para penyelidik menentukan pada tahun 1991 bahawa genus Bacillus, seperti yang telah dirawat hingga kini, adalah poliflet. Oleh itu, mereka melakukan penyusunan semula kumpulan Bacillus sensu lato, dari mana lima genera baru diekstrak.

Genus dibahagikan kepada dua kumpulan, di satu pihak kumpulan B. subtilis dan spesies yang berkaitan, sementara di sisi lain terdapat kumpulan B. cereus. Yang pertama mengelompokkan organisma dengan diameter kurang dari 1 μm, sporangium yang tidak bengkak, dan spora elipsoid.

Kumpulan kedua, sebaliknya, mengandungi spesies berdiameter lebih dari 1 μm, dengan sporaium dan spora elpsoidal yang tidak bengkak.

Di mana mereka dijumpai?

Bakteria Bacillus telah diasingkan kebanyakannya dari sampel tanah, air, makanan, dan klinikal. Tetapi mereka juga dijumpai di lingkungan yang paling tidak biasa, seperti sedimen lautan beribu-ribu meter di bawah permukaan laut dan dalam sampel udara stratosfera, di kolam panas bumi berasid, di air bawah tanah yang sangat beralkali, dan di tasik hipersalin.

Yang lain telah ditemukan di ceruk buatan manusia, dari makam Mexico dan lukisan dinding Rom yang bobrok, hingga bilik yang sangat bersih di kemudahan pemasangan kapal angkasa.

Tumbuhan juga merupakan sumber spesies Bacillus baru yang kaya, beberapa endofit dan lain-lain yang berkaitan dengan rizosfera.

Pembiakan

Bakteria genus Bacillus mempunyai dua bentuk pembiakan aseksual: pembelahan binari dan sporulasi.

Pembelahan binari

Pembelahan binari adalah sejenis pembiakan yang berlaku apabila bakteria berada dalam persekitaran yang baik untuk perkembangannya dan memungkinkan pertumbuhan yang eksponensial. Pembelahan binari melibatkan pembahagian mitotik yang menghasilkan dua sel anak yang sama.

Budaya Bacillus subtilis. Diambil dan diedit dari: Keraguan.

Pembiakan sporulasi

Jenis kedua ini juga dikenali untuk pembentukan spora. Ia muncul ketika terdapat semacam tekanan di koloni. Semasa sporulasi, pembelahan sel asimetri berlaku, mengakibatkan pembentukan sel yang lebih besar (sel induk) dan sel yang lebih kecil (prespore).

Prespore diliputi oleh sel induk dan ditutup dengan beberapa lapisan pelindung, yang menghasilkan kehilangan air dan memungkinkan kematangannya. Selepas itu, lisis sel induk berlaku dan pelepasan endospor, yang dapat tetap tidak aktif sehingga keadaan yang baik dapat dibuat semula.

Endospora ini, seperti yang telah disebutkan, tahan terhadap suhu yang melampau, pengeringan, tindakan detergen dan radiasi, dan merupakan penyebab utama ketahanan bakteria ini dan kemampuan mereka untuk menjajah persekitaran apa pun.

Pemakanan

Sebilangan besar bakteria genus Bacillus dijumpai hidup di dalam tanah dan khasiatnya adalah saprofit, iaitu, mereka memakan bahan organik yang terurai.

Spesies lain membentuk flora bakteria haiwan. Dalam kes ini, mereka menjalin hubungan simbiotik di mana mereka memanfaatkan makanan yang dimakan oleh inang mereka dan menghasilkan enzim yang membantu pencernaan makanan ini.

Akhirnya, beberapa spesies boleh bertindak sebagai parasit oportunis, memberi makan langsung kepada inangnya.

Penyakit

Sebilangan besar spesies Bacillus tidak patogen dan jarang dikaitkan dengan penyakit pada manusia atau haiwan lain. Anthrax adalah keadaan yang paling terkenal disebabkan oleh bakteria jenis ini, walaupun keracunan makanan dan jangkitan oportunistik yang disebabkan oleh Bacillus cereus juga biasa.

Anthrax atau anthrax

Penyakit ini sangat berjangkit dan disebabkan oleh bakteria Bacillus anthracis. Ia boleh mempengaruhi bahagian tubuh yang berlainan dan patogenikasinya bergantung pada tisu yang terkena, bentuk jangkitan dan masa yang diperlukan dari jangkitan untuk memulakan rawatan.

Budaya Bacillus anthracis, strain yang dikumpulkan di Kaimedo, Tokyo, Jepun, tempat kejadian bioterorisme 1993. Diambil dan diedit dari: Centers for Disease Control, Amerika Syarikat.

Bentuk penyakit yang paling agresif adalah antraks paru, yang mempunyai kadar kematian yang tinggi. Ia juga boleh menyerang kulit (antraks kulit) atau sistem pencernaan. Anthrax boleh menyerang mana-mana haiwan berdarah panas, termasuk manusia.

Bangkai haiwan yang dibunuh oleh penyakit ini, serta tanah yang tercemar oleh tinja, atau darah haiwan yang dijangkiti merupakan takungan penyakit.

Sindrom nasi goreng

Ini adalah sindrom hemetik yang muncul terutamanya disebabkan oleh pengambilan beras yang kurang ditangani, walaupun ia juga boleh berlaku kerana penggunaan produk tenusu dan makanan lain. Ejen penyebabnya adalah bakteria Bacillus cereus.

Sindrom ini dicirikan oleh kehadiran loya dan muntah, yang muncul 1 hingga 5 jam setelah pengambilan makanan yang tercemar. Kekejangan perut juga mungkin berlaku, tetapi cirit-birit jarang berlaku.

Ini adalah penyakit terhad diri yang biasanya berlangsung tidak lebih dari 48 jam, di mana penting untuk mengelakkan dehidrasi, berehat, dan mengelakkan pengambilan susu sementara gejala sindrom itu berterusan.

Endofthalmitis

Endophthalmitis adalah jangkitan mata kerana organisma patogen yang berbeza. Tindak balas keradangan pada organ yang dijangkiti boleh menyebabkan trauma pada mata yang sama.

Berbagai spesies bakteria berkaitan dengan penyakit ini, salah satu yang paling relevan adalah Bacillus cereus, yang jangkitannya menyebabkan lesi dengan prognosis yang disediakan.

Rawatan penyakit ini terdiri daripada pemberian clindamycin atau vancomycin kepada pesakit, dexamethasone juga disyorkan. Kadang kala penyakit ini boleh menjejaskan penglihatan. Dalam kes ini, pembedahan membuang humor vitreous adalah disyorkan.

Penyakit lain

Bakteria Bacillus berkaitan dengan penyakit yang berlainan yang terutama mempengaruhi orang dengan sistem kekebalan tubuh yang terganggu. Penyakit ini termasuk endokarditis, bakteremia, jangkitan kulit dan muskuloskeletal, serta keratitis.

Spesies Bacillus megaterium, salah satu spesies bakteria terbesar, boleh menyebabkan abses otak.

Bacillus megatierium. Diambil dan diedit dari: Alexastely.

Permohonan

Probiotik

Menurut Pertubuhan Kesihatan Sedunia, probiotik adalah mikroorganisma hidup yang menyebabkan kesan yang baik terhadap kesihatan orang atau haiwan yang memakannya dalam jumlah yang mencukupi dalam makanan mereka.

Beberapa spesies Bacillus digunakan sebagai probiotik, termasuk B. coagulans. Antara faedah memakan bakteria ini, para penyelidik telah menyarankan agar ia dapat menghilangkan gejala sindrom iritasi usus. Ia juga melegakan simptom artritis reumatoid dan perut kembung.

Anggota genus lain yang telah digunakan sebagai probiotik ialah B. subtilis. Antara kebaikan organisma ini sebagai probiotik adalah melegakan radang usus dan jangkitan urogenital dan menghentikan cirit-birit.

Spora bakteria ini, bertindak melawan tekanan oksidatif yang disebabkan oleh keratinocyitis.

Pengawal biologi

Bakteria genus Bacillus menghasilkan pelbagai bahan dengan sifat antibiotik yang menghalang pertumbuhan organisma fitopatogenik, seperti lipopeptida siklik bukan ribosom dan δ-endotoksin. Ia juga digunakan dalam industri farmakologi untuk mendapatkan antibiotik terhadap patogen manusia.

Kira-kira 75% biopestisida yang dikomersialkan di seluruh dunia dihasilkan berdasarkan Bacillus thuringiensis. Spesies lain, seperti B. subtilis, B. pumilus dan B. amyloliquefaciens juga digunakan secara komersial, terutamanya untuk pembuatan racun kulat.

Kegunaan lain

Bakteria Bacillus juga digunakan oleh industri untuk pengeluaran enzim komersial dan untuk pengeluaran deterjen. Selain itu, mereka adalah antara mikroorganisma yang paling banyak digunakan dalam mikrobiologi, biologi molekul, atau kajian kejuruteraan genetik, antara lain.

Kitaran hidup

Dalam keadaan pemakanan, suhu, pH, komposisi atmosfera yang mencukupi, antara lain, sel Bacillus tumbuh dan dibahagi dengan pembelahan binari, suatu bentuk pembiakan aseksual yang terdiri daripada penduaan DNA, diikuti dengan pembelahan sitoplasma oleh septum pembahagi yang melintasi pusat sel, menimbulkan dua sel anak perempuan.

Keadaan buruk

Walau bagaimanapun, apabila keadaan persekitaran merugikan, sel vegetatif menghasilkan endospora, yang merupakan struktur sel yang tidak mengandungi ATP dan yang mempunyai metabolisme laten, yang memberikan daya tahan.

Endospora terbentuk pada akhir fasa pertumbuhan eksponensial. Banyak faktor lain yang diketahui mempengaruhi pembentukan endospora, seperti suhu pertumbuhan, pH persekitaran, pengudaraan, kehadiran mineral dan sumber karbon, nitrogen dan fosfor tertentu serta kepekatannya. Pengaruh lain adalah kepadatan penduduk.

Melangkah sel spora-vegetatif yang tidak aktif

Penukaran spora dorman menjadi sel vegetatif melibatkan tiga langkah: pengaktifan, percambahan, dan pertumbuhan. Ketidakaktifan dipecahkan oleh perubahan suhu yang baik atau penuaan sel.

Walau bagaimanapun, banyak spesies tidak memerlukan pengaktifan sedemikian. Semasa meninggalkan dorman, jika spora menghadapi keadaan persekitaran yang sesuai, percambahan dipicu, melalui kehilangan biasan, hidrolisis cepat korteks dan degradasi protein asid larut kecil yang memberikan ketahanan terhadap agen. kimia dan sinaran.

Protoplas spora yang bercambah kelihatan membengkak kerana pengambilan air, biosintesis disambung semula, dan sel vegetatif baru muncul dari lapisan spora rotam, sehingga menimbulkan masa baru pembiakan vegetatif.

Spesies pilihan

Bacillus cereus

Spesies ini adalah bakteria positif Gram yang biasanya terdapat di tanah, air dan makanan di semua zon sederhana di dunia. Ia adalah spesies anaerob fakultatif yang dapat bergerak melalui tindakan flagella peritrichous.

Bakteria ini adalah salah satu penyebab utama penyakit bawaan makanan, dengan kemungkinan sindrom emetik atau sindrom berjangkit toksik. Bacillus cereus juga boleh menyebabkan pelbagai penyakit bukan gastrointestinal, seperti endokarditis, bakteremia, endophthalmitis atau jangkitan kulit kronik antara lain.

Oleh kerana mempunyai endospora yang sangat tahan, penghapusannya tidak dapat dicapai dengan memasak, juga tidak dihilangkan dengan pembekuan, tetapi yang terakhir menghentikan pertumbuhannya, jadi disarankan untuk menggunakan suhu di bawah 6 ° C jika makanan akan disimpan. untuk jangka masa yang panjang.

Bacillus anthracis

Ia adalah spesies genus yang dicirikan sebagai tidak bergerak kerana ketiadaan flagella, bertentangan dengan apa yang berlaku dengan perwakilan genus yang lain. Ia adalah Gram positif dan anaerob fakultatif.

Bakteria ini bertanggungjawab untuk antraks dan patogenikasinya bergantung pada dua faktor virulensi, polipeptida kapsul yang disebut Substance P dan eksotoksin protein yang disebut Factor B.

Terdapat banyak jenis bakteria ini, yang virulensinya berbeza di antara mereka. Strain yang paling ganas telah digunakan sebagai senjata biologi.

Bacillus subtilis

Gram positif dan katalase positif bakteria yang mendiami tanah. Ia berbentuk batang dengan tepi bulat dan panjang 2-3 mikron selebar 1 mikron. Bakteria ini hampir secara eksklusif bersifat aerobik, tetapi boleh bertahan dalam persekitaran anoksik.

Ia dianggap selamat untuk manusia, tetapi terdapat kes keracunan terpencil dari makanan yang tercemar dengan spesies ini. Dalam kes ini, gejalanya serupa dengan keracunan Bacillus cereus.

Ia adalah salah satu spesies bakteria yang paling banyak dikaji dan penyelidik menganggapnya sebagai versi positif Gram dari Escherichia coli. Ia juga dianggap sebagai model organisma untuk kajian makmal, terutama dalam kajian manipulasi genetik.

Bacillus subtilis menghasilkan bakteria, antibiotik bakteria yang berkesan dalam merawat bakteria Gram positif, seperti Staphylococcus aureus. Ia juga menghasilkan sebatian bioaktif dengan aktiviti antijamur dan bahan yang digunakan dalam pengeluaran bahan pencuci.

Bacillus thuringiensis

Bakam positif gram yang mendiami tanah, permukaan tanaman dan di usus ulat pelbagai spesies rama-rama dan rama-rama. Ia dicirikan kerana semasa proses sporulasi mereka menghasilkan kristal protein yang mempunyai sifat racun serangga.

Terima kasih kepada kristal ini, yang dikenali sebagai δ endotoksin, spora Bacillus thuringensis dan kristal protein telah digunakan sebagai biopestisida selama lebih dari 100 tahun.

Para penyelidik telah memperkenalkan maklumat genetik tumbuhan ini, melalui teknik genetik, kepada pelbagai spesies tanaman, seperti kentang, kapas atau jagung, sehingga tanaman menghasilkan bahan dengan sifat racun serangga.

Rujukan

1. EW Nester, CE Roberts, NN Pearshall & BJ McCarthy (1978). Mikrobiologi. Edisi ke-2. Holt, Rinehart & Winston.
2. S. Hogg (2005). Mikrobiologi penting. John Wiley & Sons, LTD.
3. C. Lyre. Bacillus cereus: ciri, morfologi, habitat, gejala penularan, rawatan. Dipulihkan dari: lifeder.com.
4. B. López. Bacillus subtilis: ciri, morfologi, penyakit. Dipulihkan dari: lifeder.com.
5. D. Fritz (2004). Taksonomi Genus Bacillus dan Genera Berkaitan: Bakteria Pembentuk Endospora Aerobik. Fitopatoly
6. PCB Turnbull (1996). Bab 15. Bacillus. Dalam: Baron S, penyunting. Mikrobiologi Perubatan. Edisi ke-4. Galveston (TX): Cawangan Perubatan Universiti Texas di Galveston.
7. Bacillus. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org