Самую большую группу микроорганизмов составляют аэробные . Множество микробиологов заняты изучением рода бактерий Bacillus, о которых написано множество статей, научных трудов и книг. Это связано с особой устойчивостью спор этого рода к физическим и химическим воздействиям.
Общая характеристика рода Bacillus
Этот род включает в себя множество видов, общее у которых – это:
Люди приобретают болезнь непосредственно от контакта с зараженными травоядными животными или косвенно через их продукты. К клиническим формам относятся кожная сибирская язва, от обработки зараженного материала; кишечная сибирская язва, от употребления зараженного мяса; и легочная форма сибирской язвы, от вдыхания спор нагруженной пыли. Многие виды рода обладают широким спектром физиологических способностей, которые позволяют им жить в любой естественной среде. На каждую клетку формируется только один эндоспор.
Споры устойчивы к теплу, холоду, радиации, высыханию и дезинфицирующим средствам. Виды идентифицируются с использованием морфологических и биохимических критериев. Основными факторами вирулентности являются некротизирующий энтеротоксин и мощный гемолизин. Эмфическое пищевое отравление, вероятно, является следствием выделения рвотных факторов из определенных продуктов бактериальными ферментами. Причины различий в восприимчивости к сибирской язве у разных видов животных неизвестны. Защитные действия живой вакцины или химических вакцин человека основаны на индукции гуморального и клеточно-опосредованного иммунитета к компоненту защитного антигена токсина сибирской язвы.
- палочковидное строение клетки;
- образование спор;
- аэробное дыхание;
- гетеротрофный способ питания;
- нефотосинтезирующие.
Клетки этого рода встречаются как одиночные, так и расположенные цепочкой. В большинстве своем это подвижные формы. Исключение составляют бациллы сибирской язвы. Большинство видов способны вырабатывать крахмал, ферменты и другие субстраты, поэтому нашли широкое применение в пищевой и фармацевтической промышленности. Благодаря антагонистическим свойствам по отношению к другим видам бактерий бациллы применяют в производстве антибиотиков.
Лица, подверженные риску возникновения сибирской язвы, включают лиц, контактирующих с инфицированными животными или продуктами животного происхождения. Кожная сибирская язва диагностируется на основе характерной папулы или эшара с обширным окружающим отеком, подкрепленным историей воздействия животных или их продуктов.
Сибирская язва: контроль над животными необходим для контроля над людьми. В эндемичных районах животных, которые внезапно умирают, следует обращаться осторожно, а поголовье скота следует ежегодно прививать. Человеческая вакцина доступна для людей с повышенным риском. Сибирская язва легко лечится антибиотиками.
Многие виды для своего развития нуждаются в витаминах, аминокислотах и других субстратах.
В микробиологии хорошо изучены виды, имеющие такое практическое значение в жизни человека:
- продуценты инсектицидов;
- виды, участвующие в брожении;
- продуцирующие антибиотики и ферменты;
- продуценты биопрепаратов;
- патогенные формы.
Фармацевтическая, сельскохозяйственная и промышленная значимость
Пищевое отравление контролируется путем надлежащей кулинарии, предотвращения повторного заражения приготовленной пищи и надлежащего хранения. С другой стороны, устойчивость споров к стерилизации и дезинфекции делает их проблемными загрязнителями в пищевых продуктах, медицинских принадлежностях, хирургических процедурах и т.д. Сибирская язва поражает людей во всей истории. Пятая и шестая эпидемии Египта, описанные в Исходе, как считается, были сибирской язвой.
Несколько видов используются в качестве стандартов в медицинских и фармацевтических анализах. Некоторые из этих инфекций являются тяжелыми или смертельными. Сибирская язва - это прежде всего болезнь травоядных. Люди приобретают его в результате контакта с зараженными животными или продуктами животного происхождения. У людей заболевание принимает одну из трех форм, в зависимости от пути заражения.
В настоящее время изучаются с целью применения в различных отраслях: пищевой промышленности, генной инженерии, биотехнологиях.
Несмотря на широкое применение в различных отраслях, многие виды приводят к и зерновых культур. Так, например, B. Mesentericus, попадая вместе с мукой, приводит к порче хлеба.
С целью понимания неоценимого вклада бактерий этого рода в жизнь человека рассмотрим наиболее известных и значимых представителей этого рода.
Источники и факторы передачи инфекции
Кожная сибирская язва обычно возникает за счет загрязнения разреза или истирания, хотя в некоторых странах кусающие мухи также могут передавать болезнь. После 2 - и 3-дневного инкубационного периода на месте прививки появляется небольшой прыщ или папула. Развивается окружающее кольцо везикул. Повреждение безболезненно и окружено выраженным отеком, который может простираться на некоторое расстояние. Гной и боль появляются только в том случае, если поражение заражается гнойным организмом. Аналогично, отмеченный лимфангит и лихорадка обычно указывают на вторичную инфекцию.
Вид Bacillus subtilis
Bacillus subtilis более известна как сенная палочка, которую бактерия получила из-за того, что раньше ее могли культивировать только на сенном отваре. Бактерия имеет вид прямой палочки, не имеющей цвета. Может размножаться как спорами, так и делением. Практическое применение в промышленных целях этот вид нашел благодаря таким свойствам, как:
В большинстве случаев болезнь остается ограниченной начальным поражением и спонтанно разрешается. Основные опасности заключаются в том, что поражение на лице или шее может набухать, чтобы закупорить дыхательные пути или может вызвать вторичный менингит. Однако, если защита хозяина не содержит инфекцию, развивается грозная септицемия.
Примерно 20 процентов необработанных случаев развития кожной сибирской язвы до фатальной септицемии. Кишечная сибирская язва аналогична кожной сибирской язвы, но встречается на слизистой оболочке кишечника. Как и в кожной сибирской язве, организмы, вероятно, вторгаются в слизистую оболочку через ранее существовавшее поражение. Обобщенная болезнь развивается, когда организмы распространяются от поражения слизистой оболочки до лимфатической системы. В легочной сибирской язвы вдыхаемые споры переносятся альвеолярными макрофагами в средостенные лимфатические узлы, где они прорастают и размножаются, чтобы инициировать системное заболевание.
- антагонизм к патогенным бактериям: стафилококку, протею, сальмонелле, стрептококкам;
- продуцирование ферментов, препятствующих гнилостному распаду тканей;
- синтезирование аминокислот и витаминов.
Bacillus subtilis является составляющей таких лекарственных препаратов:
- «Споробактерин»;
- «Энзимтал»;
- «Бактиспорин».
Желудочно-кишечная и легочная сибирская язва являются более опасными, чем кожная форма, потому что они обычно опоздают, чтобы лечение было эффективным. Если споры попадают в поражение слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, они прорастают и попадают в кровоток и лимфатические сосуды, и, наконец, производят системную сибирскую язву, которая обычно смертельна. Симптомы до фульминантной системной сибирской язвы могут отсутствовать или быть мягкими, состоящими, например, в недомогании, низкой температуре и мягких желудочно-кишечных симптомах в случае желудочно-кишечного тракта.
Bacillus subtilis обладает высоким подавляющим действием на патогенные бактерии, вызывающие острые кишечные расстройства. Споры Bacillus subtilis активируются в толстом кишечнике, создают там кислую среду, тем самым подавляя бактерии, вызвавшие дисбактериоз.
Bacillus subtilis входит в состав таких пищевых добавок, как «Бактистатин», Супрадин Киндер гель», «Ветом». Широкое применение получили штаммы Bacillus subtilis в животноводстве, рыбной отрасли, птицеводстве, в качестве профилактики и лечения дисбактериоза, заболеваний желудочно-кишечного тракта, легочной инфекции, для улучшения продуктивности особей и получения здорового потомства.
На этом этапе организм размножается и продуцирует токсин в региональных лимфатических узлах и селезенке. Выпущенный токсин вызывает распад этих органов, вероятно, из селезенки в частности. Это вызывает внезапное начало гиперактивной болезни с одышкой, цианозом, высокой температурой и дезориентацией, которые через несколько часов прогрессируют до шока, комы и смерти. Хотя симптомы несколько различаются у видов-хозяев, эта заключительная острая фаза характеризуется полноценной бактериемией. У людей культура крови не всегда положительна.
В растениеводстве применяют для защиты растений от грибковых и инфекционных заболеваний.
Новшеством в косметологии являются ферментные пилинги. В пилинге используют ферменты как растительного происхождения, так и бактериального. Косметологами отмечено, что ферментные пилинги (субтилизин, протеаз), продуцентами которых являются Bacillus subtilis, более эффективны.
Методика выделения фагов бактерий вида bacillus cereus
Диареальный тип характеризуется диареей и болями в животе, происходящими через 8-16 часов после потребления зараженной пищи. Это связано с различными продуктами, включая мясные и овощные блюда, соусы, пасты, десерты и молочные продукты. При рвотном заболевании, с другой стороны, тошнота и рвота начинаются через 1-5 часов после того, как загрязненная пища будет съедена. Отварной рис, который содержится в течение длительного времени при температуре окружающей среды, а затем быстро обжаривается перед подачей на стол, является обычным нарушителем, хотя иногда производят молочные продукты или другие продукты.
Bacillus cereus
Бактерии В. Cereus считается условно патогенным микробом. В. Cereus распространены повсеместно и способны вызвать у человека пищевые отравления. Являются продуцентами двух видов энтеротоксинов, вызывающих пищевые отравления:
- термостабильный (вызывает рвоту);
- термолабильный (провоцирует диарею).
Морфология бактерий и колоний
В записанных случаях было доказано, что широкий выбор видов продуктов питания является ответственным. Штаммы, лишенные какой-либо из этих плазмид, значительно уменьшили вирулентность. По-видимому, защита, предоставляемая такими вакцинами, связана прежде всего с антителами, специфичными для защитного антигенного компонента токсина. Штаммы этого типа не вызывают защитного иммунитета; в настоящее время считается, что частичная эффективность вакцин Пастера связана с остаточными неотвержденными клетками, которые они содержали, и это также объясняет частичную вирулентность этих штаммов.
Оба вида пищевых отравлений, вызванных , имеют непродолжительный инкубационный период и протекают с умеренной интоксикацией. Микробы быстро размножаются на пищевых продуктах, образуя на них пленку сероватого цвета.
Несмотря на то что отравление энтеротоксинами Bacillus cereus носит легкий характер, при первых подозрениях необходимо обращаться к врачу. Диагностировать отравление Bacillus cereus можно только в лабораторных условиях.
На животных моделях был показан белковый комплекс от 38 до 46 кДа, вызывающий некроз слизистой оболочки кожи или слизистой оболочки кишечника, индуцировать накопление жидкости в кишечнике и быть летальным токсином. Мало что известно о другом гемолизине в настоящее время. Сибирская язва зарегистрирована у самых разных теплокровных животных. Некоторые виды, такие как крысы, куры и собаки, вполне устойчивы к заболеванию, тогда как другие очень восприимчивы. Люди имеют промежуточную восприимчивость. Специфические механизмы резистентности у более устойчивых видов неизвестны.
Bacillus cereus обладает такими ферментативными свойствами:
- свертываемость молока;
- разжижение желатина;
- способность оказывать ферментативное действие на сахарозу, мальтозу;
- расщепление лактозы, глицерина, инулина.
Некоторые штаммы Cereus рода Bacillus обладают антибактериальными действиями и способны к подавлению бактерий, вызывающих инфекционные заболевания. Так, препараты «Флонивин» и «Бактисубтил» сделаны на основе спор.
Защитный иммунитет против сибирской язвы требует антител против компонентов токсина сибирской язвы, прежде всего защитного антигена. Как неклеточные человеческие вакцины, так и живые противовоспалительные вакцины обеспечивают защиту, вызывая антитела к защитному антигену.
Эти виды инфекции редки, и эффективные вакцины против них не были разработаны. Травоядные животные, первичные хозяева, заражаются при кормлении в загрязненном регионе. Поскольку организм не зависит от животного водоема, его нельзя легко искоренить из региона, а сибирская язва остается эндемичной во многих странах. Люди заражаются почти исключительно путем контакта с зараженными животными или продуктами животного происхождения. Сибирская сибирская язва традиционно классифицируется как неиндустриальная или промышленная сибирская язва в зависимости от того, приобретается ли она непосредственно у животных или косвенно при обращении с зараженными животными продуктами.
В. Cereus устойчива к желудочной кислоте, ее применяют при таких заболеваниях:
- острая диарея;
- нарушение выработки ферментов;
- при колитах и энтероколитах;
- при лечении дисбактериоза.
Bacillus licheniformis является сапрофитом и играет важную роль в дезинфекции почвы. В организм человека попадает вместе с немытыми овощами и фруктами, с пылью. Bacillus licheniformis входит в состав многих лекарств.
Опасны или нет?
Непромышленная сибирская язва обычно поражает людей, которые работают с животными или тушами животных, такими как фермеры, ветеринары, ловцы и мясники и почти всегда кожные. Промышленная сибирская язва, полученная от обработки зараженных волос, шкурок, шерсти, костной муки или других продуктов животного происхождения, имеет более высокую вероятность быть легочной в результате вдыхания пыли, подверженной спору. Синдры человека в настоящее время очень редки в Соединенных Штатах. Тем не менее, основные эпидемии все еще вспыхивают в эндемичных странах, как правило, после вспышки скота.
В отличие от антибиотиков, убивающих все живые бактерии в организме, Bacillus licheniformis подавляют патогенные формы бактерий, давая возможность полезным микробам нормально развиваться.
Применение Bacillus licheniformis:
- при производстве ферментов: амилазы, протеазы, пенициллиназы;
- входит в состав многих удобрений;
- для очистки водоемов;
- изготовление лекарственных препаратов: «Депрекан», «Седолет» и другие.
Отдельное место занимает Bacillus licheniformis как продуцент термостабильных амилаз. Амилаза является ферментом, который расщепляет крахмал до полисахаридов. Амилаза есть в нашей слюне и именно ей мы обязаны сладковатому вкусу во рту, когда едим, например, картофель, хлеб, рис.
Ненендемические страны должны оставаться в курсе эпизодов сибирской язвы, возникающих из-за импортных продуктов животного происхождения. Клинический диагноз сибирской язвы подтверждается прямой визуализацией или культивированием сибирской язвы. Альтернативно, 2 мл крови, инокулированной количеством головного мозга из подозрительной колонии и инкубированной при 37 ° С, дает легко обнаруживаемые инкапсулированные бациллы через 6 часов.
Особенности бактерии турингиенсис
Культивирование может быть неудачным, если к пациенту обращаются с антибиотиками. До 2 мл образца вводят подкожно в мышь или внутримышечно или подкожно у морской свинки; инкапсулированные бациллы можно увидеть в мазке крови, аспирированной из сердца животного при смерти, и бактерии легко наблюдаются и выделяются из этой крови. Если используются образцы почвы, животных следует вводить на 24 часа раньше с помощью столбнячного и гангренового антитоксина. Чтобы понять стратегии, используемые для борьбы с сибирской язвой, важно понять цикл заражения у восприимчивых животных.
Амилазу применяют в таких отраслях:
- пищевой промышленности (при изготовлении сиропов, патоки, осахаривания крахмала, при изготовлении хлебобулочных изделий);
- текстильной (расшлихтовка тканей);
- в пивоваренной отрасли (вместо солода);
- в сельском хозяйстве (амилаза является одной из составляющих в пищевых добавках);
- в фармацевтической промышленности (амилаза входит в состав препаратов, содержащих ферменты).
В промышленных целях для получения термостабильной амилазы используют в качестве ее продуцентов таких Bacillus: B. amyloliquefaciens, Aspergillus oryzae, B. licheniformis, B.subtilis, B. Stearothermophilus.
В производстве термостабильной амилазы применяют два способа культивирования:
- поверхностный;
- глубинный.
Чаще всего применяют глубинный способ. Это обусловлено простотой получения амилазы и контроля над процессом. Применяя B. Licheniformis и другие виды в качестве продуцентов, используют в основном искусственные питательные среды. Но в последних разработках в качестве питательной среды для B. Licheniformis используют отходы сельского хозяйства. Применение в качестве продуцентов бактерий B. Licheniformis в промышленных целях с использованием поверхностного метода сокращает время культивирования на 2 суток.
B. Thuringiensis представляют собой палочковидную форму с закруглением на концах, могут существовать как одиночно, так и цепочкой.
Bacillus thuringiensis по морфологическим признакам близки к B. Cereus. Отличающей особенностью B. Thuringiensis является способность образовывать включения в виде кристаллов, отрицательно влияющие на вредных насекомых. На сегодняшний день выделено 12 серотипов B. Thuringiensis.
B. Thuringiensis является составляющей многих инсектицидных продуктов, применяемых в сельском хозяйстве и лесном для борьбы с вредителями. B. Thuringiensis при попадании в кишечник насекомого приводит к его повреждению и гибели.
Препараты на основе B. Thuringiensis наносят вред не только самим насекомым, а и потомству. Особенность препаратов с B. Thuringiensis в том, что они не токсичные для теплокровных животных и пчел. Также препараты на основе B. Thuringiensis не накапливаются в самих растениях и при попадании в почву быстро разлагаются.
Учитывая то, что этот род бактерий самый многообразный, его изучением занимаются многие микробиологи во всем мире. И на сегодняшний день осталось еще множество неизученных видов.
Бактерии - организмы мельчайшие, микроскопические, которые не видны невооруженным глазом. Они не имеют ограниченного оболочкою ядра. Таких микроорганизмов современной науке известно более 3000 видов, среди которых широкий сегмент занимают бациллы. Бацилла - это бактерия палочковидной формы. И ее название напрямую свидетельствует о внешнем виде (латинское: bacillum - палочка). Данные бактерии были названы ученым-немцем В. Коном по своей форме, напоминающей палочку.
Род бактерий
Что в бактериологии понимается под обобщающим названием «бацилла»? Это довольно обширный род характерной формы. И в первую очередь, кроме внешнего вида, их объединяет способность образовывать внутриклеточные споры, служащие для размножения и сохранения вида в неблагоприятных условиях. Не все, но некоторые из бацилл вызывают болезни и токсические инфекции у человека, а значит, являются болезнетворными (о них подробнее расскажем ниже). А еще многие из этих бактерий - сапрофиты, в основном обитающие в почве.
Условность классификации
Следует отметить, что «бактерии бациллы» - довольно условная классификация. Сегодня она используется в микробиологии достаточно редко. Эта условность связана с тем, что форма бацилл характерна для многих бактерий (кроме кокков, имеющих округлую), и великое множество микроорганизмов может быть охарактеризовано по внешнему виду как палочки. Но все же можно определить некоторые основные характеристики, обобщающие род.
Основные характеристики
- Большинство бацилл - сапрофиты. Они преобразуют органику в неорганические соединения в результате своей жизнедеятельности.
- Толерантность к кислороду. Для них он ядом не является, а многие используют его для дыхания (аэробные).
- Бациллы осуществляют свою жизнедеятельность за счет химических реакций.
- Эти бактерии подвижны и осуществляют движение с помощью жгутиков.
- Вирулентность: многие бациллы вызывают заболевание в организме человека.
Объединения
Многие палочковидные бациллы группируются в несколько клеток.
Споры
Бацилла - это бактерия, способная образовывать споры. Такое образование спор может служить одним из наиболее очевидных признаков для классификации. Причем форма бацилл меняется от положения спор в клетке бактерии. У палочки столбняка, например, споры сбиваются на окончания клеток, придавая им вид (клостридии). А у маслянокислых бацилл - в серединной части клеток, так что придают им веретенообразную форму (плектридии).
Споры бактерий признаны учеными самыми выносливыми образованиями из всех жизненных форм на планете Земля. Характерно, что в состоянии покоя у спор нет метаболизма. Они устойчивы к воздействию пара, высушиванию, излучению, отсутствию кислорода, кислотам. В состоянии покоя споры очень долговечны. Их обнаруживают в любых средах обитания на Земле. А если возникают благоприятные условия, то споры тут же оперативно реагируют на окружающую обстановку и прорастают, возобновляя активный рост.
Примеры болезнетворных бацилл
- Bacillus anthracis - возбудитель Отнесена ко второй группе патогенности.
- Bacillus cereus - возбудитель пищевых токсичных инфекций в организме у человека.
- Bordetella pertussis - обнаруживается в легких, вызывает коклюш.
- Коха бацилла - это причина туберкулезной инфекции и болезни.
- Столбнячная палочка - возбудитель столбняка.
Но не все бациллы являются вредоносными. Современная наука научилась использовать их положительные качества. Некоторые бациллы используются в производстве в качестве продуцентов протеиназ и амилаз. А токсины, ими вырабатываемые, применяются как инсектициды для защиты культурных растений.