Bacillus subtilis

Bacillus subtilis - также известная как сенная палочка или травяная палочка, представляет собой грамположительную, каталазоположительную бактерию, обычно встречающуюся в почве и желудочно-кишечном тракте жвачных животных и человека.

Основные Характеристики

Морфология:

Форма клетки:

• Палочковидная (бацилла), обычно длиной 2-6 мкм и диаметром менее 1 мкм.

Грам-окрашивание:

• Положительное (окрашивается в фиолетовый цвет).

Способность к спорообразованию:

• Образует стойкие, защитные эндоспоры, которые позволяют бактерии выживать в экстремальных условиях окружающей среды (высокие и низкие температуры, засуха, соленость, экстремальные значения pH, радиация, растворители).

Подвижность:

• Обычно подвижна благодаря перитрихиальным жгутикам (множественным жгутикам, расположенным по всей поверхности клетки).

Колонии:

• На питательном агаре образует колонии от кремового до белого цвета, круглой или неправильной формы, с неровными или зазубренными краями. Колонии могут быть плоскими или нитевидными, с гладкой или шероховатой поверхностью.

Физиология:

Тип дыхания:

• Традиционно считался облигатным аэробом (требует кислорода для роста), но существуют данные, свидетельствующие о том, что бактерия может быть факультативным анаэробом (способна расти как в присутствии, так и в отсутствии кислорода, особенно в присутствии глюкозы и нитратов).

Температурный оптимум:

• Оптимальная температура роста составляет около 30-35°C, при которой время удвоения может составлять всего 20 минут.

Питание:

• Способна утилизировать разнообразные источники углерода благодаря производству различных ферментов.

Каталаза:

• Положительная реакция на каталазу (фермент, разлагающий пероксид водорода).

Другие биохимические характеристики:

• Может давать положительные реакции на метилрот, реакцию Фогеса-Проскауэра и гидролиз липидов. Слабые реакции наблюдаются на каталазу и гидролиз желатина. Не способна утилизировать цитрат, продуцировать уреазу, гидролизовать аргинин или флуоресцировать на среде Кинга B.

Генетика:

• Содержит одну кольцевую двухцепочечную ДНК-молекулу, расположенную в цитоплазме.
• Широко изученный штамм 168 является ауксотрофом по триптофану.
• Геном штамма 168 имеет размер около 4,2 млн пар оснований и содержит около 4100 генов.
• Анализ геномов различных штаммов выявил "пан-геном" (общий набор генов) около 6250 генов и "кор-геном" (консервативный набор генов) около 2500 генов.

Экология:

• Широко распространена в окружающей среде, особенно в почве и сельскохозяйственных угодьях.
• Обитает в желудочно-кишечном тракте животных и человека.
• Участвует в круговороте питательных веществ благодаря своей способности продуцировать различные ферменты, разлагающие органические субстраты.

Значение и Применение

Модельный организм:

• Считается наиболее изученной грамположительной бактерией и является важным модельным организмом для изучения репликации хромосом и дифференцировки клеток.

Промышленное применение:

• Один из лидеров среди бактерий по продукции секретируемых ферментов (амилаз, протеаз) и используется в биотехнологической промышленности в больших масштабах. Применяется для производства инозина, рибозидов и аминокислот.

Пробиотик:

• Некоторые штаммы Bacillus subtilis используются в качестве пробиотиков для поддержания здоровья желудочно-кишечного тракта.

Сельское хозяйство:

• Используется в качестве фунгицида на растениях и как средство, способствующее росту растений.

Биоремедиация:

• Некоторые штаммы обладают способностью разлагать пластиковые полимеры (полиэтилен) и другие загрязняющие вещества.

Производство вакцин и адъювантов:

• Споры Bacillus subtilis используются для разработки рекомбинантных и нерекомбинантных вакцин, а также в качестве адъювантов для усиления иммунного ответа.

Белковый дисплей:

• Споры Bacillus subtilis используются для технологии белкового дисплея, находящей применение в медицине, катализе, очистке окружающей среды и белковой инженерии.

Производство специальных химических веществ:

• Используется для производства различных тонких химических веществ.

Патогенность

• Считается условно-патогенным микроорганизмом, то есть обычно не вызывает заболеваний у людей с нормальной иммунной системой.
• В редких случаях может вызывать оппортунистические инфекции у людей с ослабленным иммунитетом.

Заключение

Bacillus subtilis является универсальной и важной бактерией, играющей значительную роль как в фундаментальных научных исследованиях, так и в различных биотехнологических и промышленных процессах.