Bacillus (bakteria) Metabolizm | Zastosowanie | Patogenność | Zobacz też | Uwagi | Przypisy |...
Firmicutes
łac.rodzajbakterii Gram-dodatnichprzetrwalnikówbakterie tlenoweotoczkępsychrofilnetermofilneacydofilnealkalofilnehalofilneśrodków dezynfekujacychchemoorganotrofówprototrofyauksotrofyfermentacjiglikolizypirogronianuenzymyhormony wzrostuinterferonyinterleukinyproinsulinaenzymy proteolityczneamylolityczneB. licheniformisB. pumilusB. amyloliquefaciensB. megateriumizomeraza glukozowaB. coagulansfosfataza alkalicznaB. cereusfosfolipaza Ckatalazabakteriocynykonserwacji żywnościbacytracynęgramicydynę Sδ-endotoksynylizybłonami komórkowymiD-rybozęnukleotydówryboflawinystreptawidynękwasu ferulowegowanilinykwas hialuronowybiotransformująestrysteroidybiodegradacjin-alkanówamidowychpestycydycyjanowodorubarwników azowychsoinattowąglikapatogennywirulentnymzatrucia pokarmowezakażenia oportunistyczneAgencję Żywności i Leków
 Bacillus subtilis barwiony metodą Grama | ||
Systematyka | ||
Królestwo | bakterie | |
Typ | Firmicutes | |
Klasa | Bacilli | |
Rząd | Bacillales | |
Rodzina | Bacillaceae | |
| Nazwa systematyczna | ||
Bacillus | ||
Cohn 1872 | ||
Bacillus (łac. bacillus, bacillum – pałeczka, laseczka[a]) – rodzaj bakterii Gram-dodatnich o walcowym kształcie, należących do typu Firmicutes, zdolnych do tworzenia przetrwalników[1][2].
Bacillus to bakterie tlenowe lub względnie beztlenowe. Mogą być ruchliwe dzięki urzęsieniu perytrychalnemu lub biegunowemu – albo nieruchliwe (np. B. anthracis, B. mycoides). Są katalazododatnie, szeroko rozpowszechnione w naturze[1][2]. Mogą wytwarzać otoczkę złożoną z kwasu poliglutaminowego lub z polisacharydów[1].
Występują pojedynczo, parami lub w formie łańcuszków[1]. Wykazują bardzo dużą różnorodność genetyczną, przez co charakteryzują się dużym zróżnicowaniem fizjologicznym i metabolicznym[2]. Można wyróżnić zarówno szczepy psychrofilne, jak i termofilne; acydofilne, jak i alkalofilne. Niektóre są odporne na zasolenie, inne są wręcz halofilne[1].
Endospory wytwarzane przez mikroorganizmy z rodzaju Bacillus są bardzo odporne na niekorzystne warunki środowiska (ciepło, wysuszenie), a także na wiele środków dezynfekujacych[1]. Przetrwalniki B. anthracis mogą przetrwać w glebie nawet dziesiątki lat[3]. Dzięki tym zdolnościom bakterie Bacillus są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie – izolowane są z gleby, wód słodkich i słonych, przewodu pokarmowego zwierząt czy psującej się żywności[2].
Metabolizm |
Bakterie Bacillus należą do chemoorganotrofów (z wyjątkiem dwóch gatunków będących fakultatywnymi chemolitotrofami)[1]. W zależności od gatunku mają bardzo zróżnicowane wymagania pokarmowe – można spotkać zarówno prototrofy, jak i auksotrofy[1][4]. Substancje organiczne są metabolizowane na drodze oddychania tlenowego, fermentacji lub obu tych procesów. Heksozy są rozkładane w wyniku glikolizy do pirogronianu[4].
Zastosowanie |
Komórki bakterii dzięki szybkiemu wzrostowi i wydzielaniu dużej ilości białek do pożywki można efektywnie wykorzystać do produkcji białek heterogenicznych (obcych białek kodowanych przez geny pochodzące od innych organizmów). Mogą to być enzymy lub białka o znaczeniu terapeutycznym (hormony wzrostu, interferony, interleukiny, proinsulina). Przykładem jest Bacillus subtilis[4].
Produkcja enzymów |
Najważniejszymi enzymami produkowanymi z wykorzystaniem bakterii z rodzaju Bacillus są enzymy proteolityczne i amylolityczne[4]. Sprzedaż proteaz stanowi około 60% światowego rynku enzymów, a najważniejszymi ich producentami są bakterie z rodzaju Bacillus[5]. Szacunkowo połowa preparatów enzymatycznych jest produkowana z udziałem tych bakterii[2]. Proteazy wytwarzane są przez B. subtilis, B. licheniformis, B. pumilus, B. amyloliquefaciens, B. megaterium[4], natomiast α-amylazy głównie przez B. amyloliquefaciens, B. licheniformis, B. subtilis[2].
Inne enzymy wytwarzane przez Bacillus to izomeraza glukozowa (B. coagulans), fosfataza alkaliczna (B. cereus, B. amyloliquefaciens), fosfolipaza C (B. cereus), katalaza (B. subtilis)[4].
Produkcja bakteriocyn i antybiotyków |
Bacillus produkują bakteriocyny oraz substancje podobne do bakteriocyn. Niektóre mogą potencjalnie znaleźć zastosowanie w konserwacji żywności, ponieważ są łatwo rozkładalne w przewodzie pokarmowym i w niskich stężeniach wykazują niski potencjał alergiczny[6]. Szczepy B. circulans, B. cereus, B. subtilis, B. licheniformis mogą wytwarzać antybiotyki bacytracynę i gramicydynę S[4].
Produkcja bioinsektycydów |
B. thuringiensis ma zdolność syntezy białkowych toksyn krystalicznych Cry i Cyt (tzw. δ-endotoksyny) wykazujących aktywność owadobójczą. Kryształy toksyn rozpuszczają się w środkowym odcinku przewodu pokarmowego owada i uwalniają prototoksynę, która uaktywnia się przez działanie peptydaz. Pocięte fragmenty wiążą się z receptorami komórek błon pokrywających przewód pokarmowy, zakłócają równowagę osmotyczną komórek i doprowadzają do ich lizy. W wyniku paraliżu jelita owady nie mogą spożywać pokarmu i większość ginie po kilku godzinach. Ich toksyczność zależy od stopnia powinowactwa wiązania z błonami komórkowymi[4][7].
Produkcja innych związków |
Wytwarzają D-rybozę, służąca do produkcji nukleotydów i ryboflawiny (B. subtilis, B. pumilus), kwas poliglutaminowy (PGA), streptawidynę (B. subtilis), substancje smakowe i zapachowe, na przykład przez przekształcanie kwasu ferulowego do 4-winylogwajakolu, przetwarzanego dalej do waniliny (B. pumilus)[4]; kwas hialuronowy, kwas poligalakturonowy[2].
Biotransformacja i biodegradacja i fermentacja żywności |
Bacillus biotransformują wielu związków, między innymi hydrolizują estry i transformują steroidy[4]. Dokonują także biodegradacji wielu związków, między innymi n-alkanów (B. subtilis), związków amidowych stosowanych jako pestycydy (B. firmus, B. sphaericus), cyjanowodoru (B. pumilus)[4], barwników azowych (B. subtilis)[8]. Nasiona soi fermentowane przez B. subtilis stosowane są do produkcji tradycyjnej japońskiej potrawy natto[4].
Patogenność |
Spośród bakterii rodzaju Bacillus jedynie B. anthracis (laseczka wąglika) jest uważany za gatunek silnie patogenny dla człowieka i innych ssaków. Innym szkodliwym gatunkiem, choć znacznie mniej wirulentnym, jest B. cereus, wywołujący zatrucia pokarmowe i infekcje ran. Niektóre gatunki (B. circulans, B. megaterium, B. sphaericus) mogą powodować zakażenia oportunistyczne[4]. Większość jednak to gatunki bezpieczne dla ludzi i zwierząt, mające status GRAS (od ang. generally recognized as safe), nadawany przez amerykańską Agencję Żywności i Leków[2].
Zobacz też |
laseczka oraz pałeczka
Uwagi |
↑ bacillum w en.wiktionary.org
Przypisy |
↑ abcdefgh Niall A. Logan, Paul De Vos: Bacillus. W: Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. George M. Garrity (red.) et al.. ohn Wiley & Sons, Inc., 2009, s. 41. DOI: 10.1002/9781118960608.gbm00530.
↑ abcdefgh Patrycja Pietraszek, Piotr Walczak. Charakterystyka i możliwości zastosowania bakterii z rodzaju Bacillus wyilozowanych z gleby. „Polish Journal of Agronomy”. 16, s. 37–44, 2014.
↑ Agata Bielawska-Drózd, Michał Bartoszcze. Występowanie przetrwalników Bacillus anthracis w środowisku. „Medycyna weterynaryjna”. 68 (8), s. 946–950, 2007.
↑ abcdefghijklm Mirosława Szczęsna-Antczak, Tadeusz Trzmiel: Bakterie rodzaju Bacillus. W: Mikrobiologia techniczna tom 2. Zdzisława Libudzisz (red.), Krystyna Kowal, Zofia Żakowska. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2009, s. 91–118. ISBN 978-83-01-15523-0.
↑ Udandi Boominadhan, Rajendran Rajakumar, Palanivel Karpaga Vinayaga Sivakumaar, Manoharan Melvin Joe. Optimization of Protease Enzyme Production Using Bacillus Sp. Isolated from Different Wastes. „Botany Research International”. 2 (2), s. 83–87, 2009.
↑ Juliana AbigailJ.A. Leite Juliana AbigailJ.A. i inni, Bacteriocin-like inhibitory substances (BLIS) produced by Bacillus cereus: Preliminary characterization and application of partially purified extract containing BLIS for inhibiting Listeria monocytogenes in pineapple pulp, „LWT – Food Science and Technology”, 72, 2016, s. 261–266, DOI: doi:10.1016/j.lwt.2016.04.058 .
↑ Alejandra Bravo, Sarjeet S. Gill, Mario Soberón. Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control. „Toxicon”. 49 (4), s. 423–435, 2007. DOI: doi:10.1016/j.toxicon.2006.11.022.
↑ Ewelina Węglarz-Tomczak, Łukasz Górecki. Barwniki azowe – aktywność biologiczna i strategie syntezy. „Chemik”. 66 (12), s. 1298–1307, 2012.
