BACILLUS: الخصائص والتكاثر والتغذية والأمراض - مادة الاحياء - 2025

Bacillus هو جنس من البكتيريا في قسم Firmicutes الذي يتميز بتكوين بوغ في ظل ظروف هوائية. وهي على شكل قضيب وتكون عمومًا موجبة الجرام (على الرغم من أن بعضها متغير الجرام) ، مع مستعمرات تحتوي على كائنات حية تلطخ باللون الوردي وأخرى تلون اللون الأرجواني.

في هذه الحالات ، وجد الباحثون أن عدد الكائنات الحية التي تستجيب لسالب الجرام يزداد مع تقدم عمر المستعمرة بسبب انخفاض سمك طبقة البيتيدوغليكان.

Bacillus flexus. مأخوذة وتحرير من: د. صاهي.

يمكن أن تكون البكتيريا من هذا الجنس الهوائية أو اللاهوائية الاختيارية. معظمها متنقل بسبب وجود الأسواط ، ومع ذلك ، هناك أيضًا ممثلون غير متنقلين. يمكن العثور عليها في أي بيئة على الأرض تقريبًا ، بما في ذلك البيئات القاسية ، من الارتفاعات العالية إلى قاع البحر.

تم استخدام الجنس في عام 1835 من قبل كريستيان جوتفريد إهرنبرغ لتعريف البكتيريا على شكل قضيب ، ولكن تم إعادة تعريفها لاحقًا من قبل فرديناند كوهن واستخدمت لتجميع العصيات المكونة للجراثيم تحت الظروف الهوائية أو اللاهوائية الموجبة الجرام.

بعض الأنواع ذات أهمية طبية لأنها يمكن أن تسبب أمراضًا مثل الجمرة الخبيثة (Bacillus anthracis) أو الأمراض المنقولة بالغذاء (Bacillus cereus). يستخدم البعض الآخر للحصول على المضادات الحيوية والإنزيمات والبروبيوتيك أو في عمليات التخمير وفي الزراعة.

الخصائص العامة

السمة الرئيسية المميزة للجنس هي القدرة على إنتاج الأبواغ تحت الظروف الهوائية. تتميز هذه الجراثيم بقدرتها على مقاومة درجات الحرارة العالية والجفاف وعمل المطهرات وحتى الإشعاع.

يتكون جدار الخلية من عدة طبقات من الببتيدوغليكان المتشابكة ، مكونة سقالة قوية تحافظ على شكل الخلية وتحتوي على أحماض تيكويك وأحماض دهنية.

إنها على شكل قضيب ، أو مستقيمة ، أو منحنية قليلاً ويمكن العثور عليها منفردة ، في أزواج ، وأحيانًا في سلاسل. الغالبية العظمى منهم متنقلون بسبب وجود سوط صخري ، أي أنهم يبرزون في جميع الاتجاهات. ومع ذلك ، تفتقر Bacillus anthracis إلى الأسواط.

معظم البكتيريا من هذا الجنس إيجابية الجرام ، ومع ذلك ، بعضها متغير الجرام ، أي أنها يمكن أن تلطخ اللون الوردي أو الأرجواني. وذلك لأن طبقة الببتيدوجليكان يمكن أن تصبح أقل سمكًا وتعقيدًا مع تقدم البكتيريا في العمر ، وعدم قدرتها على الاحتفاظ بالبنفسجي البلوري عند معالجتها بالكحول.

إنها كائنات منتشرة في كل مكان ومقاومة للغاية ، مع أنواع قادرة على مقاومة درجات الحرارة العالية جدًا (محبة للحرارة) أو منخفضة جدًا (محبة للقلق) ، وهناك أيضًا أنواع يمكنها تحمل البيئات شديدة الحموضة أو القلوية جدًا للأنواع الأخرى.

بعض الأنواع هوائية بشكل صارم ، وغير قادرة على البقاء في ظروف نقص الأكسجين ، في حين أن الأنواع الأخرى هي اللاهوائية الاختيارية.

علم التشكل المورفولوجيا

يمكن أن تكون بكتيريا Bacillus على شكل قضيب ، مستقيمة أو منحنية قليلاً ، بشكل عام بنهاية مستديرة ، على الرغم من وصف بعض الخلايا بأنها مربعة (على سبيل المثال ، Bacillus cereus).

يبلغ قطر الخلايا من 0.4 إلى 1.8 ميكرون وطولها من 0.9 إلى 10.0 ميكرون. تميل أبعاد الخلايا داخل كل نوع وداخل كل سلالة إلى اختلاف بسيط.

تحدث الخلايا منفردة وفي أزواج ، بعضها في سلاسل وأحيانًا في خيوط طويلة. اعتمادًا على الأنواع والسلالة وظروف الثقافة ، يمكن أن تنفصل الخلايا الوليدة.

وهكذا يبدو أن الثقافة تتكون من خلايا فردية وأزواج من الخلايا المنقسمة عند النظر إليها عن طريق الفحص المجهري الطوري. في حالات أخرى ، يمكن أن تظل الخلايا الوليدة مرتبطة ببعضها البعض ، وبالتالي تظهر سلاسل من الخلايا.

يعتبر مورفولوجيا الجراثيم خاصية تصنيفية ، على الرغم من وجود بعض الاختلاف داخل سلالات معينة. الأبواغ الأكثر شيوعًا هي بيضاوية الشكل أو بيضاوية الشكل ، لكن الأشكال تتراوح من أسطواني إلى بيضاوي الشكل أو كروي الشكل أو غير منتظم يشبه الكلية أو الموز.

التصنيف والتصنيف

من الناحية التصنيفية ، يقع جنس Bacillus في Firmicutes ، Class Bacilli ، Order Bacillales ، Family Bacillacea. استخدم كريستيان جوتفريد إهرنبرغ هذا الجنس في عام 1835 لتجميع البكتيريا على شكل قضيب.

ثم أعاد فرديناند كوهن ، في عام 1872 ، تعريف المجموعة على أنها بكتيريا مكونة للأبواغ ، ومقاومة للحرارة ، وموجبة لصبغة الجرام ، واختيارية ، وبكتيريا هوائية أو لاهوائية. نوع النوع من الجنس هو Bacillus subtilis.

قرر الباحثون في عام 1991 أن جنس Bacillus ، كما عولج حتى الآن ، كان متعدد الخلايا. لذلك ، قاموا بإعادة ترتيب مجموعة Bacillus sensu lato ، والتي تم استخراج خمسة أجناس جديدة منها.

ينقسم الجنس إلى مجموعتين ، من ناحية ، مجموعة B. subtilis والأنواع ذات الصلة ، ومن ناحية أخرى هناك مجموعة B. cereus. المجموعة الأولى تجمع الكائنات الحية التي يقل قطرها عن 1 ميكرومتر ، والسبورانجيوم غير المتورمة ، والجراثيم الإهليلجية.

المجموعة الثانية ، من ناحية أخرى ، تحتوي على أنواع يبلغ قطرها أكثر من 1 ميكرومتر ، مع sporangium غير منتفخة وجراثيم إبرية.

أين وجدوا؟

تم عزل بكتيريا Bacillus في الغالب من التربة والمياه والغذاء والعينات السريرية. ولكن تم العثور عليها أيضًا في أكثر البيئات غرابة ، مثل الرواسب المحيطية على عمق آلاف الأمتار تحت مستوى سطح البحر وفي عينات الهواء في الستراتوسفير ، وفي أحواض الطاقة الحرارية الجوفية الحمضية ، وفي المياه الجوفية شديدة القلوية ، وفي البحيرات شديدة الملوحة.

تم اكتشاف البعض الآخر في منافذ من صنع الإنسان ، من المقابر المكسيكية واللوحات الجدارية الرومانية المتداعية ، إلى غرف فائقة النظافة في مرافق تجميع المركبات الفضائية.

تعتبر النباتات أيضًا مصدرًا غنيًا لأنواع العصيات الجديدة ، بعضها نباتي داخلي وبعضها الآخر مرتبط بجذور الغلاف الجوي.

التكاثر

البكتيريا من جنس العصيات لها شكلان من أشكال التكاثر اللاجنسي: الانشطار الثنائي والتكاثر.

الانشطار الثنائي

الانشطار الثنائي هو نوع من التكاثر يحدث عندما تكون البكتيريا في بيئة مواتية لتطورها وتسمح بالنمو الأسي. يتضمن الانشطار الثنائي الانقسام الانقسامي ينتج عنه خليتان متطابقتان.

ثقافة Bacillus subtilis. مأخوذة وتحرير من: شك.

تكاثر الأبواغ

هذا النوع الثاني معروف أيضًا بتكوين البوغ. يظهر عندما يكون هناك نوع من الضغط في المستعمرة. أثناء عملية التبويض ، يحدث انقسام غير متماثل للخلايا ، مما يؤدي إلى تكوين خلية أكبر (خلية جذعية) وخلية أصغر (مسبقة).

تُحيط الخلايا الجذعية المسبق مسبقًا ومغطاة بعدة طبقات واقية ، مما يؤدي إلى فقد الماء ويسمح بنضجها. بعد ذلك ، يحدث تحلل الخلية الجذعية وإطلاق البوغ الداخلي ، والذي يمكن أن يظل كامنًا حتى يتم استعادة الظروف المواتية.

هذا البوغ ، كما ذكرنا سابقًا ، يقاوم درجات الحرارة الشديدة ، والجفاف ، وعمل المنظفات والإشعاع ، وهو السبب الرئيسي لمقاومة هذه البكتيريا وقدرتها على استعمار أي بيئة.

التغذية

تم العثور على معظم البكتيريا من جنس Bacillus تعيش في التربة وتغذيتها من النوع الرخامي ، أي أنها تتغذى على المواد العضوية المتحللة.

الأنواع الأخرى تشكل النباتات البكتيرية للحيوانات. في هذه الحالات ، ينشئون علاقة تكافلية يستفيدون فيها من الطعام الذي يتناوله مضيفهم وينتجون الإنزيمات التي تساعد في هضم هذه الأطعمة.

أخيرًا ، يمكن لبعض الأنواع أن تعمل كطفيليات انتهازية تتغذى مباشرة على مضيفها.

الأمراض

معظم أنواع العصيات غير مُمْرِضة ونادرًا ما ترتبط بمرض في البشر أو الحيوانات الأخرى. الجمرة الخبيثة هي الحالة الأكثر شهرة التي يسببها هذا النوع من البكتيريا ، على الرغم من أن التسمم الغذائي والالتهابات الانتهازية التي تسببها Bacillus cereus شائعة أيضًا.

الجمرة الخبيثة أو الجمرة الخبيثة

هذا المرض شديد العدوى وتسببه بكتيريا Bacillus anthracis. يمكن أن يؤثر على أجزاء مختلفة من الجسم وتعتمد إمراضه على الأنسجة المصابة وشكل العدوى والوقت المستغرق من الإصابة لبدء العلاج.

استزراع عصيات الجمرة الخبيثة ، سلالة تم جمعها في كايميدو ، طوكيو ، اليابان ، موقع حادثة الإرهاب البيولوجي عام 1993. مأخوذة وتحرير من: مراكز السيطرة على الأمراض ، الولايات المتحدة.

أكثر أشكال المرض عدوانية هو الجمرة الخبيثة الرئوية ، التي لديها معدل وفيات مرتفع. ويمكنه أيضًا مهاجمة الجلد (الجمرة الخبيثة الجلدية) أو الجهاز الهضمي. يمكن أن تهاجم الجمرة الخبيثة أي حيوان ذوات الدم الحار ، بما في ذلك الإنسان.

تشكل جثث الحيوانات المقتولة بالمرض ، وكذلك الأراضي الملوثة بالبراز ، أو دماء الحيوانات المصابة مستودعات للمرض.

متلازمة الأرز المقلي

إنها متلازمة هيكلي تظهر بشكل أساسي بسبب استهلاك الأرز الذي يتم التعامل معه بشكل سيئ ، على الرغم من أنه يمكن أن يحدث أيضًا بسبب استهلاك منتجات الألبان والأطعمة الأخرى. العامل المسبب هو بكتيريا Bacillus cereus.

تتميز هذه المتلازمة بوجود غثيان وقيء يظهران بعد 1 إلى 5 ساعات من تناول طعام ملوث. قد تحدث أيضًا تقلصات في البطن ، ولكن الإسهال نادر.

إنه مرض محدود ذاتيًا يستمر بشكل عام لمدة لا تزيد عن 48 ساعة ، ومن المهم تجنب الجفاف والراحة وتجنب استهلاك الألبان أثناء استمرار أعراض المتلازمة.

التهاب باطن المقلة

التهاب باطن المقلة هو عدوى تصيب العين بسبب كائنات ممرضة مختلفة. يمكن أن تسبب الاستجابة الالتهابية للعضو المصاب صدمة لنفس العين.

ترتبط أنواع مختلفة من البكتيريا بهذا المرض ، ومن أكثرها صلة بكتيريا Bacillus cereus ، التي تسبب عدوى العدوى بها آفات مع تشخيصات محفوظة.

يتكون علاج المرض من إعطاء المريض الكليندامايسين أو فانكومايسين ، كما يوصى باستخدام الديكساميثازون. في بعض الأحيان يمكن أن يضر المرض بالرؤية. في هذه الحالات ، يوصى بالاستئصال الجراحي للخلط الزجاجي.

أمراض أخرى

ترتبط بكتيريا Bacillus بأمراض مختلفة تؤثر بشكل أساسي على الأشخاص الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة. وتشمل هذه الأمراض التهاب الشغاف وتجرثم الدم والتهابات الجلد والعضلات الهيكلية والتهاب القرنية.

يمكن أن تسبب أنواع Bacillus megaterium ، وهي واحدة من أكبر أنواع البكتيريا ، خراجات الدماغ.

Bacillus megatierium. مأخوذة وتحرير من: Alexastely.

التطبيقات

البروبيوتيك

وفقًا لمنظمة الصحة العالمية ، فإن البروبيوتيك هي كائنات حية دقيقة لها آثار مفيدة على صحة الأشخاص أو الحيوانات التي تستهلكها بكميات كافية في نظامهم الغذائي.

تستخدم بعض أنواع العصيات كبروبيوتيك ، بما في ذلك ب. coagulans. ومن بين فوائد تناول هذه البكتيريا ، اقترح الباحثون أنها تخفف من أعراض متلازمة القولون العصبي. كما أنه يخفف من أعراض التهاب المفاصل الروماتويدي وانتفاخ البطن.

عضو آخر من الجنس يستخدم بروبيوتيك هو B. subtilis. ومن فوائد هذا الكائن الحي بروبيوتيك تخفيف الالتهابات المعوية والتهابات الجهاز البولي التناسلي ووقف الإسهال.

تعمل جراثيم هذه البكتيريا ، من جانبها ، ضد الإجهاد التأكسدي الناجم عن التهاب القرنية.

المتحكم البيولوجي

تنتج البكتيريا من جنس العصيات مجموعة متنوعة من المواد ذات خصائص المضادات الحيوية التي تمنع نمو الكائنات المسببة للأمراض النباتية ، مثل الببتيدات الدهنية الحلقية غير الريبوسومية والسموم الداخلية. كما أنها تستخدم في صناعة الأدوية للحصول على المضادات الحيوية ضد مسببات الأمراض البشرية.

يتم إنتاج ما يقرب من 75٪ من المبيدات الحيوية التي يتم تسويقها في جميع أنحاء العالم بناءً على Bacillus thuringiensis. الأنواع الأخرى ، مثل B. subtilis و B. pumilus و B. amyloliquefaciens تستخدم أيضًا تجاريًا ، بشكل رئيسي لتصنيع مبيدات الفطريات.

استخدامات اخرى

تستخدم الصناعة أيضًا بكتيريا من جنس Bacillus أيضًا للإنتاج التجاري للإنزيمات ولإنتاج المنظفات. بالإضافة إلى ذلك ، فهي من بين الكائنات الحية الدقيقة الأكثر استخدامًا في علم الأحياء الدقيقة أو البيولوجيا الجزيئية أو دراسات الهندسة الوراثية ، من بين أمور أخرى.

دورة الحياة

في ظل ظروف التغذية المناسبة ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة وتكوين الغلاف الجوي ، من بين أمور أخرى ، تنمو خلايا العصيات وتنقسم عن طريق الانشطار الثنائي ، وهو شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي الذي يتكون من تكرار الحمض النووي ، يليه تقسيم السيتوبلازم بواسطة الحاجز الحاجز الذي يعبر مركز الخلية ، وينتج عنه خليتان ابنتان.

ظروف مغايرة

ومع ذلك ، عندما تكون الظروف البيئية معاكسة ، تولد الخلايا النباتية الأبواغ ، وهي هياكل خلوية لا تحتوي على ATP والتي تحتوي على أيض كامن للغاية ، مما يمنح المقاومة.

تتشكل الإندوسبورات في نهاية مرحلة النمو الأسي. من المعروف أن العديد من العوامل الأخرى تؤثر على تكوين الأبواغ ، مثل درجة حرارة النمو ودرجة الحموضة البيئية والتهوية ووجود بعض المعادن ومصادر الكربون والنيتروجين والفوسفور وتركيزاتها. تأثير آخر هو الكثافة السكانية.

خطوات خاملة جراثيم - خلايا نباتية

يتضمن تحويل الأبواغ الخاملة إلى خلايا نباتية ثلاث خطوات: التنشيط والإنبات والنمو. يتم كسر الخمول عن طريق التغيرات الإيجابية في درجة الحرارة أو عن طريق شيخوخة الخلايا.

ومع ذلك ، فإن العديد من الأنواع لا تتطلب مثل هذا التنشيط. عند مغادرة السكون ، إذا واجهت الجراثيم ظروفًا بيئية مناسبة ، يتم تشغيل الإنبات ، من خلال فقدان الانكسار ، والتحلل المائي السريع للقشرة وتحلل البروتينات الحمضية الصغيرة القابلة للذوبان التي تمنحها مقاومة للعوامل. الكيميائية والإشعاعية.

يتضخم البروتوبلاست الخاص بالجراثيم النابتة بشكل واضح بسبب امتصاص الماء ، واستؤنف التخليق الحيوي ، وتظهر خلية نباتية جديدة من طبقة بوغ الروتام ، مما أدى إلى فترة جديدة من التكاثر الخضري.

الأنواع المميزة

بكتيريا سيريوس العصويه

هذا النوع من البكتيريا موجبة الجرام والتي توجد عادة في التربة والمياه والغذاء في جميع المناطق المعتدلة من العالم. إنه نوع من الأنواع اللاهوائية الاختيارية التي يمكن أن تتحرك من خلال عمل السوط الصفاقي.

هذه البكتيريا هي أحد المسببات الرئيسية للأمراض التي تنقلها الأغذية ، مع احتمال الإصابة بمتلازمة القيء أو متلازمة العدوى السامة. يمكن أن تسبب العصوية الدماغية أيضًا العديد من الأمراض غير المعدية المعوية ، مثل التهاب الشغاف أو تجرثم الدم أو التهاب باطن المقلة أو التهابات الجلد المزمنة وغيرها.

ولأنه يحتوي على أبواغ مقاومة للغاية ، فلا يتم القضاء عليه بالطهي ، ولا يتم التخلص منه بالتجميد ، لكن الأخير لا يوقف نموه ، لذلك يُنصح باستخدام درجات حرارة أقل من 6 درجات مئوية إذا كان سيتم تخزين الطعام. لفترات طويلة من الزمن.

عصيات الجمرة الخبيثة

إنه نوع من الجنس يتميز بأنه غير متحرك بسبب عدم وجود سوط ، على عكس ما يحدث مع بقية ممثلي الجنس. وهو اللاهوائي الموجب للجرام والاختياري.

هذه البكتيريا مسؤولة عن الجمرة الخبيثة وتعتمد إمراضها على عاملين من عوامل الضراوة ، وهما بولي ببتيد محفظي يسمى Substance P وبروتين سموم خارجي يسمى العامل B.

هناك العديد من سلالات هذه البكتيريا التي تختلف ضراوتها فيما بينها. تم استخدام أكثر السلالات ضراوة كأسلحة بيولوجية.

العصوية الرقيقة

البكتيريا موجبة الجرام وموجبة الكاتلاز التي تعيش في التربة. وهي على شكل قضيب بحواف مستديرة ويبلغ طولها 2-3 ميكرون وعرضها 1 ميكرون. هذه البكتيريا تكاد تكون هوائية بشكل حصري ، ولكن يمكنها البقاء على قيد الحياة في البيئات قليلة الأكسجين.

يعتبر آمنًا للإنسان ، ولكن هناك حالات تسمم متفرقة من طعام ملوث بهذا النوع. في هذه الحالات ، تتشابه الأعراض مع أعراض تسمم العصوية الشمعية.

إنها واحدة من أكثر أنواع البكتيريا التي تمت دراستها ، ويعتبرها الباحثون نسخة إيجابية الجرام من Escherichia coli. يعتبر أيضًا كائنًا نموذجيًا للدراسات المعملية ، خاصة في دراسات التلاعب الجيني.

ينتج Bacillus subtilis البكتريسين ، وهو مضاد حيوي مبيد للجراثيم وهو فعال في علاج البكتيريا موجبة الجرام ، مثل Staphylococcus aureus. كما أنه ينتج مركبات نشطة بيولوجيًا ذات نشاط مضاد للفطريات والمواد المستخدمة في إنتاج المنظفات.

Bacillus thuringiensis

عصية موجبة الجرام تعيش في التربة وأسطح النباتات وفي أمعاء اليرقات من أنواع مختلفة من الفراشات والعث. تتميز بأنها تنتج أثناء عملية التبويض بلورات البروتين التي تمتلك خصائص مبيدات الحشرات.

بفضل هذه البلورات ، المعروفة باسم δ السموم الداخلية ، تم استخدام جراثيم Bacillus thuringensis وبلورات البروتين كمبيدات حيوية لأكثر من 100 عام.

أدخل الباحثون المعلومات الجينية لهذا النبات ، من خلال الهندسة الوراثية ، إلى أنواع مختلفة من النباتات ، مثل البطاطس والقطن والذرة ، بحيث تنتج النباتات مواد ذات خصائص مبيدات حشرية.

المراجع

1. إي دبليو نيستر ، سي إي روبرتس ، إن إن بيرشال وبي جيه مكارثي (1978). علم الاحياء المجهري. الطبعة الثانية. هولت ورينهارت ونستون.
2. إس هوغ (2005). علم الأحياء الدقيقة الأساسي. شركة John Wiley & Sons، LTD.
3. جيم ليري. Bacillus cereus: الخصائص ، التشكل ، الموائل ، أعراض العدوى ، العلاج. تم الاسترجاع من: lifeder.com.
4. ب. لوبيز. Bacillus subtilis: الخصائص والتشكل والأمراض. تم الاسترجاع من: lifeder.com.
5. فريتز (2004). تصنيف جنس Bacillus والأجناس ذات الصلة: البكتيريا الهوائية المكونة للبكتيريا. فيتوباتولي
6. PCB Turnbull (1996). الفصل 15. عصية. في: Baron S ، محرر. علم الأحياء الدقيقة الطبية. الطبعة الرابعة. جالفيستون (تكساس): فرع جامعة تكساس الطبي في جالفيستون.
7. عصية. على ويكيبيديا. تعافى من en.wikipedia.org