PROFILPELAJAR.COM

Bacillus
	; Bacillus subtilis barwiony metodą Grama
	Systematyka
Domena	bakterie
Typ	Firmicutes
Klasa	Bacilli
Rząd	Bacillales
Rodzina	Bacillaceae
Rodzaj	Bacillus
	Nazwa systematyczna
	Bacillus ; Cohn 1872

Bacillus (łac. bacillus – laseczka^[1]) – rodzaj bakterii Gram-dodatnich o walcowym kształcie, należących do typu Firmicutes, zdolnych do tworzenia przetrwalników^[2]^[3].

Bacillus to zazwyczaj bakterie tlenowe lub względnie beztlenowe (choć Bacillus infernus jest bezwzględnym beztlenowcem^[4]). Mogą być ruchliwe dzięki urzęsieniu perytrychalnemu lub biegunowemu – albo nieruchliwe (np. B. anthracis, B. mycoides). Są katalazododatnie, szeroko rozpowszechnione w naturze^[2]^[3]. Mogą wytwarzać otoczkę złożoną z kwasu poliglutaminowego lub z polisacharydów^[2].

Występują pojedynczo, parami lub w formie łańcuszków^[2]. Wykazują bardzo dużą różnorodność genetyczną, przez co charakteryzują się dużym zróżnicowaniem fizjologicznym i metabolicznym^[3]. Można wyróżnić zarówno szczepy psychrofilne, jak i termofilne; acydofilne, jak i alkalofilne. Niektóre są odporne na zasolenie, inne są wręcz halofilne^[2].

Endospory wytwarzane przez mikroorganizmy z rodzaju Bacillus są bardzo odporne na niekorzystne warunki środowiska (ciepło, wysuszenie), a także na wiele środków dezynfekujacych^[2]. Przetrwalniki B. anthracis mogą przetrwać w glebie nawet dziesiątki lat^[5]. 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^[3].

Metabolizm

Bakterie Bacillus należą do chemoorganotrofów (z wyjątkiem dwóch gatunków będących fakultatywnymi chemolitotrofami)^[2]. W zależności od gatunku mają bardzo zróżnicowane wymagania pokarmowe – można spotkać zarówno prototrofy, jak i auksotrofy^[2]^[6]. Substancje organiczne są metabolizowane na drodze oddychania tlenowego, fermentacji lub obu tych procesów. Heksozy są rozkładane w wyniku glikolizy do pirogronianu^[6].

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^[6].

Produkcja enzymów

Najważniejszymi enzymami produkowanymi z wykorzystaniem bakterii z rodzaju Bacillus są enzymy proteolityczne i amylolityczne^[6]. Sprzedaż proteaz stanowi około 60% światowego rynku enzymów, a najważniejszymi ich producentami są bakterie z rodzaju Bacillus^[7]. Szacunkowo połowa preparatów enzymatycznych jest produkowana z udziałem tych bakterii^[3]. Proteazy wytwarzane są przez B. subtilis, B. licheniformis, B. pumilus, B. amyloliquefaciens, B. megaterium^[6], natomiast α-amylazy głównie przez B. amyloliquefaciens, B. licheniformis, B. subtilis^[3].

Inne enzymy wytwarzane przez Bacillus to izomeraza glukozowa (B. coagulans), fosfataza alkaliczna (B. cereus, B. amyloliquefaciens), fosfolipaza C (B. cereus), katalaza (B. subtilis)^[6].

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^[8]. Szczepy B. circulans, B. cereus, B. subtilis, B. licheniformis mogą wytwarzać antybiotyki bacytracynę i gramicydynę S^[6].

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^[6]^[9].

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)^[6]; kwas hialuronowy, kwas poligalakturonowy^[3].

Biotransformacja i biodegradacja i fermentacja żywności

Bacillus biotransformują wielu związków, między innymi hydrolizują estry i transformują steroidy^[6]. Dokonują także biodegradacji wielu związków, między innymi n-alkanów (B. subtilis), związków amidowych stosowanych jako pestycydy (B. firmus, B. sphaericus), cyjanowodoru (B. pumilus)^[6], barwników azowych (B. subtilis)^[10]. Nasiona soi fermentowane przez B. subtilis stosowane są do produkcji tradycyjnej japońskiej potrawy natto^[6].

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^[6]. 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^[3].

Zobacz też

laseczka oraz pałeczka

Przypisy

↑ laseczki, [w:] Słownik terminów biologicznych PWN [dostęp 2023-02-13] .
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Niall A.N.A. Logan Niall A.N.A., Paul DeP.D. Vos Paul DeP.D., Bacillus, [w:] William BarnabyW.B. Whitman (red.), Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria, Wiley, 2015, DOI: 10.1002/9781118960608.gbm00530, ISBN 978-1-118-96060-8 (ang.).
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Patrycja Pietraszek, Piotr Walczak. Charakterystyka i możliwości zastosowania bakterii z rodzaju Bacillus wyilozowanych z gleby. „Polish Journal of Agronomy”. 16, s. 37–44, 2014.
↑ D.R.D.R. Boone D.R.D.R. i inni, Bacillus infernus sp. nov., an Fe(III)- and Mn(IV)-Reducing Anaerobe from the Deep Terrestrial Subsurface, „International Journal of Systematic Bacteriology”, 45 (3), 1995, s. 441–448, DOI: 10.1099/00207713-45-3-441 (ang.).
↑ AgataA. Bielawska-Drózd AgataA., MichałM. Bartoszcze MichałM., Występowanie przetrwalników Bacillus anthracis w środowisku, „Medycyna weterynaryjna”, 68 (8), 2007, s. 946–950 [dostęp 2023-02-13] .
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m 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: 10.1016/j.lwt.2016.04.058 [dostęp 2023-02-13] (ang.).
↑ AlejandraA. Bravo AlejandraA., Sarjeet S.S.S. Gill Sarjeet S.S.S., MarioM. Soberón MarioM., Mode of action of Bacillus thuringiensis Cry and Cyt toxins and their potential for insect control, „Toxicon”, 49 (4), 2007, s. 423–435, DOI: 10.1016/j.toxicon.2006.11.022, PMID: 17198720, PMCID: PMC1857359 [dostęp 2023-02-13] (ang.).
↑ Ewelina Węglarz-Tomczak, Łukasz Górecki. Barwniki azowe – aktywność biologiczna i strategie syntezy. „Chemik”. 66 (12), s. 1298–1307, 2012.