Bacillus – määritelmä, ominaisuudet, endosporit ja tärkeimmät lajit
Bacillus — sauvabakteerien suku: grampositiiviset, aerobeja ja endosporit muodostavat selviytyjät. Tutustu tärkeimpiin lajeihin: B. anthracis, B. subtilis, B. cereus.
Bacillus on sauvamaisten bakteerien suku. Ne ovat grampositiivisia eli niillä on paksu peptidoglykaanikerros soluseinän ulkopuolella. Bacillukset ovat tyypillisesti sauvamaisia, usein yksittäisinä tai ketjumaisina soluina; monet lajit ovat myös liikkuvia ja niillä on peritrikiaaliset (ympäröivät) lipat.
Morfologia ja taksonomia
Bacillus-suku kuuluu Bacillaceae-heimoon. Solut ovat sauvamaisia ja kooltaan yleensä muutamasta kymmenestä nanometristä muutamaan mikrometriin. Useimmat lajit ovat katalaasipositiivisia, mikä erottaa niitä joistakin muista grampositiivisista bakteereista. Perinteisesti Bacilluksia tutkitaan morfologian, biokemiallisten ominaisuuksien ja nykyisin myös DNA-sekvenssin perusteella.
Metabolia ja elinympäristöt
Bakteerit ovat osittain tai kokonaan aerobisia ja tekevät pääosin aerobista hengitystä, mutta joukossa on myös fakultatiivisia anaerobeja, jotka voivat käyttää vaihtelevia aineenvaihduntareittejä. Bacilluksia esiintyy laajasti maaperässä, vedessä, kasvien pinnalla, eläimissä ja elintarvikkeissa. Ne osallistuvat orgaanisen aineen hajotukseen ja ravinteiden kiertoon luonnossa.
Endosporit — selviytymiskapselit
Stressiolosuhteissa monet Bacillus-lajit tuottavat endosporeita. Endosporit eivät ole suvullisia itiöitä vaan erittäin kestäviä lepotiloja, jotka sietävät kuumuutta, kuivumista, säteilyä ja kemiallisia desinfiointeja paljon paremmin kuin aktiiviset solut. Sporulaatio käynnistyy ympäristötekijöiden, kuten ravinnon puutteen tai äärilämpötilan vuoksi, ja prosessi sisältää solun sisäisen monimutkaisen erilaistumisen. Kun olosuhteet muuttuvat suotuisiksi, spori voi itää takaisin vegetatiiviseksi soluksi (germinaatio).
Merkittävät lajit
Eräät Bacillus-lajit ovat erityisen huomionarvoisia sekä taudinaiheuttajina että hyötykäytössä:
- Bacillus anthracis, joka aiheuttaa pernaruttoa. B. anthracis tuottaa kapselin (poly-D-glutamaatti) ja toksiinikompleksin (edema- ja lethal toksiinia), jotka ovat taudin päätoksentekijöitä. Lajilla on merkittävä historiallinen ja lääketieteellinen asema; se luokitellaan patogeeniksi ja vaatii erityistoimia laboratoriokäsittelyssä.
- Bacillus subtilis -bakteeria pidetään malliorganismina. Sitä käytetään usein geenitekniikassa, bioteknologiassa ja entsyymien tuotannossa. B. subtilis on helposti kasvatettava, hyvin karakterisoitu ja se muodostaa myös kestäviä endosporeita.
- Bacillus cereus, joka aiheuttaa eräänlaisen ruokamyrkytyksen. B. cereus voi tuottaa kahta päätyyppistä toksiinia: lämpöstabiili emesiaa aiheuttava cereulidi ja lämpöherkät enterotoksiinit, jotka aiheuttavat ripulia. Tartuntalähteitä ovat usein riisi, keitetyt kasvikset ja muut ruokatuotteet, joissa bakteeri voi kasvaa ja tuottaa toksiineja.
- Bacillus thuringensis, jota käytetään tuholaistorjunnassa. Se tuottaa toksiinia, joka voi tappaa joitakin perhosia ja tiettyjä perhosia. Bt:n (B. thuringiensis) tuottamat Cry- ja Cyt-proteiinit ovat laji- ja heittokohtaisia suolistotoksiineja, joita käytetään biologisina torjunta-aineina sekä maissin ja muiden kasvien geenimuunnelluissa muodoissa tuholaistorjuntaan.
Teollinen ja lääketieteellinen merkitys
Bacillukset ovat tärkeitä bioteknologiassa. Niitä käytetään entsyymien (esim. amylaasit, proteaasit), antibioottien ja probioottien tuotannossa sekä tutkimusmalleina solubiologisissa tutkimuksissa. Joitakin lajeja hyödynnetään maataloudessa ja ympäristönsuojelussa, esimerkiksi kasvien juuriston hyötybakteereina tai bioinsektiiseinä kuten B. thuringiensis.
Resistenssi, diagnostiikka ja turvallisuus
Endosporien vuoksi Bacillus-sporit kestävät monia tavallisia desinfiointimenetelmiä ja korkeita lämpötiloja, mikä tekee elintarvikehygieniasta haastavampaa. Useimmat vegetatiiviset Bacillus-solut ovat herkkiä useille antibiooteille, mutta herkkyys vaihtelee lajeittain ja kannoittain; B. anthracis vaatii erityisen hoidon ja se on tärkeä diagnosoida nopeasti. Laboratoriotyössä monet Bacillus-lajit käsitellään biosafety-ohjeiden mukaisesti: tavalliset ympäristölajit luokitellaan usein BSL-1/2, kun taas patogeeniset lajit (esim. B. anthracis) vaativat tiukempaa BSL-3-tason käsittelyä.
Ennaltaehkäisy elintarvikkeissa ja ympäristössä
Elintarvikealan toimenpiteet, kuten oikea lämpökäsittely, jäähdytys, hygieeninen käsittely ja säilytys, vähentävät Bacillus-ruokamyrkytyksen riskiä. Koska endosporit voivat selviytyä tavanomaisista käsittelyistä, korostuvat myös suunnittelun ja hyvien kylmäketjukäytäntöjen merkitys sekä pinnan puhdistus ja desinfiointi oikeilla aineilla ja protokollilla.
· 
Bacillus antracis
· 
Bacillus subtilis
· 
Bacillus cereus
Aiheeseen liittyvät sivut
- Listeria
- Bacillus (muoto)
Kysymyksiä ja vastauksia
Q: Mikä on bacillus?
V: Bacillus on sauvamaisten bakteerien suku.
K: Ovatko bacillukset grampositiivisia?
V: Kyllä, ne ovat grampositiivisia, mikä tarkoittaa, että niillä on ylimääräinen ulkoinen solukerros.
K: Miten bacillit hengittävät?
V: Ne hengittävät aerobisesti.
K: Missä niitä esiintyy luonnossa?
V: Niitä on kaikkialla luonnossa.
K: Mitä tapahtuu, kun ympäristöstä tulee bakteereille stressaava?
V: Stressaavissa olosuhteissa ne tuottavat endosporeita, jotka voivat pysyä lepotilassa pitkiä aikoja.
K: Mitkä Bacillus-lajit ovat huomionarvoisia? V: Huomionarvoisia bacilluslajeja ovat Bacillus anthracis (joka aiheuttaa pernaruttoa), Bacillus subtilis (jota pidetään malliorganismina, jota käytetään usein geenitekniikassa), Bacillus cereus (joka aiheuttaa eräänlaisen ruokamyrkytyksen) ja Bacillus thuringensis (jota käytetään tuholaistorjunnassa tuottamaan toksiineja, jotka voivat tappaa joitakin yöperhosia ja tiettyjä perhosia).
Etsiä