background image

M

ATERIAŁY DODATKOWE

 

 

Bacillus 

 

Wśród  bakterii  Bacillus  znane  są  gatunki  mezofilne,  termofilne,  psychrofile,  a 

nawet psychrotrofowe. Większość dobrze rośnie w temperaturze pokojowej oraz w 37ºC (B. 

licheniformis

B. subtilis). Gatunki termofilne nie rosną w temperaturze poniżej 45ºC, należą 

do  nich  m.in.  Bacillus  stearothermophilus,  Bacillus  thermoruber,  B.  acidocaldarius,  B. 

schlegelii.

  Do  typowych  psychrofilnych  bakterii  zalicza  się  Bacillus  macquariensis,  B. 

globisporus,  B.  insolitus,  B.  marinus  B.  megaterium,  B.  polymyxa,

  B.  psychrophilus  i  B. 

psychrosaccharolyticus

.  Liczne  gatunki  z  rodzaju  Bacillus  mogą  bez  wyraźnych  zmian 

metabolicznych  adaptować  się  do  warunków  środowiska,  np.  gatunki  mezofilne  (B. 

licheniformis

B. subtilis, B. coagulans, B. badius, B. smithii) mogą rosnąć w temperaturach 

sięgających 60-70ºC. Są to tzw. termotolerancyjne laseczki. 

 

Bakterie  Bacillus,  w  zależności  od  gatunku  wymagają  do  wzrostu  środowiska  o 

różnym  pH  (pH  1-11).  Grupa  laseczek  alkalofilnych  (B.  alkalophilus,  B.  firmus,  B. 

alcalphilus

B. lentusB. pasteurii) preferują pH zasadowe (pH 8-11), natomiast B. subtilisB. 

licheniformis

,  B.  circulans,  B.  laterosporus,  B.  pumilus  lepiej  rosną  w  pH  obojętnym

Ś

rodowisko kwaśne (acidofile) lubią B. acidocaldarius, B. coagulans i B. polymyxa. Niektóre 

laseczki  są  halofilne  (B.  pantothenticus,  B.  pasteurii,  B.  globisporus,  B.  marinus,  B. 

halophilus

), wytrzymują nawet 10% stężenie NaCl. 

 

Metabolizm Bacillus 

 

Bacillus

 należą do grupy wybitnie heterogennych chemoorganotrofów. Dobrze rosną 

na  podłożach  bulionowych  (wyj.  B.  larvae).  Na  agarze  rosną  w  postaci  dużych  kolonii  o 

rozmiarach 3-10 mm, płaskich, zwykle matowych, o postrzępionych brzegach (choć zdarzają 

się kolonie błyszczące i śluzowe). W płynnym bulionie rosną w postaci kożucha lub tworzą 

zmętnienie w całej objętości pożywki. 

 

Wymagania  pokarmowe  są  bardzo  zróżnicowane  gatunkowo.  Są  gatunki,  którym 

wystarczają pojedyncze źródła węgla, azotu i energii (B. cereus, B. licheniformis, B. pumilus, 

B.  subtilis

),  inne  potrzebują  kompleksowych  podłoży  z  dodatkowymi  czynnikami  wzrostu 

background image

(witaminy,  aminokwasy)  np.  B.  azotofixans,  B.  macerans,  B.  polymyxa,  B. 

psychrosaccharolyticus

.  

Wykorzystywane do wzrostu substancje organiczne, metabolizowane są w komórkach 

Bacillus

  w  procesach  tlenowych  i/lub  fermentacyjnych.  U  niektórych  gatunków tlen,  jako 

akceptor  elektronów,  może  być  zastąpiony  przez  jony  NO

3

-

  (NO

3

  do  NO

2

  redukują

 

bakterie  denitryfikujące:  B.  azotoformans,   B.  cereus,  B.  laterosporus,  B.  licheniformis,  B. 

pasteurii,  B.  stearothermophilus)

.  Niektóre  gatunki  (B.  polymyxa,  B.  macerans  i  B. 

azotofixans

) mogą wiązać azot atmosferyczny. 

 

Gatunki  oddychające  beztlenowo  przeprowadzają  fermentację  sacharydów.  B. 

cereus

 i B. licheniformis wytwarzają 2,3-butandiol, glicerol, CO

2

 i niewielkie ilości mleczanu 

oraz etanolu. B.

 polymyxa i B. macerans rozkładają skrobię i pektyny, przy czym B. polymyxa 

daje 2,3-butandiol, CO

2

 H

2

 i etanol, a B. macerans – etanol, aceton, octan i mrówczan, CO

2

 i 

H

2

.  Właśnie  na  podstawie  produktów  fermentacji  rozróżnia  się  poszczególne  gatunki  z 

rodzaju Bacillus. Alkalofilna bakteria B. pasteurii może rozkładać mocznik. 

 

Podczas  wzrostu  wegetatywnego  bakterie  Bacillus  gromadzą  kwasy  organiczne 

powodując  zakwaszanie  środowiska  nawet  do  pH  4,0-5,0.  Jest  to  spowodowane  tym,  ż

powstający  w  glikolizie  pirogronian  nie  jest  włączany  jako  acetylo-CoA  do  cyklu  Krebsa 

(niektóre  enzymy  tego  cyklu  są  zablokowane  –  represja  kataboliczna),  tylko  wchodzi  w  cykl 

glioksalowy.  Cykl  Krebsa  jest  uruchamiany  dopiero  w  trakcie  przygotowania  do  sporulacji. 

W  końcowej  fazie  wzrostu  wykładniczego,  gdy  wyczerpaniu  ulegają  łatwo  przyswajalne 

ź

ródła  węgla  i  energii,  a  komórki  zaczynają  się  przygotowywać  do  wytworzenia  endospor, 

odblokowywane są enzymy cyklu Krebsa i acetylo-CoA ulega całkowitemu utlenieniu do CO

2

Powstaje  też  wtedy  dużo  ATP  niezbędnego  przy  sporulacji.  Wtedy  też,  w  warunkach 

tlenowych,  zostają  utlenione  nagromadzone  wcześniej  kwasy  organiczne,  pH  środowiska 

wzrasta.  

 

Clostridium 

 

Nie  mają  wysokich  wymagań  pokarmowych.  Zwykle  hoduje  się  je  na  pożywkach 

agarowych z dodatkiem krwi – w celu obserwacji właściwości hemolitycznych (typ 

β) lub na 

pożywkach  zapewniających  niski  potencjał  redukcyjny  –  podłoże  VL  (do  badania  zdolności 

fermentacji cukrów, np. glukozy, maltozy, sacharozy), czasem na pożywkach wybiórczych z 

antybiotykami,  na  podłożu  Wilson-Blaira  (do  izolacji  i  wykrywania  beztlenowych  bakterii 

background image

przetrwalnikujących, redukujących siarczany).

 

Bakterie istotne z punktu widzenia klinicznego 

hoduje  się  w  temp.  35-37°C,  inne  30-40°C.  Kolonie  są  duże  3-8  mm,  płaskie,  okrągłe  lub 

nieregularne,  brzeg  może  być  postrzępiony,  powierzchnia  matowa,  szorstka,  barwa  szarawa 

do szarożółtawej. 

Do wykrywania aktywności metabolicznej stosuje się takie pożywki jak w przypadku innych bakterii, przy czym należy inkubować w 

warunkach beztlenowych (anaerostat). 

 agar z żółtkiem jaja kurzego – do analizy lecytynazy, lipazy i proteazy, 
 pożywka z żelatyną i kazeiną – właściwości proteolityczne, 
 testy komercyjne, 
 chromatografia gazowa – kwasy tłuszczowe. 
 

 
Fermentacja masłowa 

 

Fermentację  masłową  wywołują  gł.  bakterie  masłowe  należące  do  rodzaju  Clostridium

Jest  to  typowy  proces  beztlenowy  w  wyniku,  którego  przy  rozkładzie  węglowodanów 

powstaje  kwas  masłowy  (CH

3

CH

2

CH

2

COOH).  Jest  to  heterofermentacja,  mikroorganizm 

produkuje  więc  także  i  inne  związki.  Najczęściej  wytwarzane  są  również:  butanol,  aceton, 

metanol, propan, 2-propanol, kwas octowy i inne kwasy organiczne itp. 

Synteza  maślanu 



  powstaje  w  wyniku  kondensacji  dwóch  cząsteczek  acetylo-CoA  z 

wytworzeniem acetoacetylo-CoA (enzym tiolaza). Acetoacetylo-CoA jest w obecności NADH

2

 

redukowany  przez  dehydrogenazę 

β

-hydroksybutyrylową  do 

β

-hydroksybutyrylo-CoA,  który 

pod  wpływem  krotonazy  ulega  dehydratacji  i  powstaje  krotonylo-CoA.  Ten  jest  redukowany 

przez  dehydrogenazę  butyrylo-CoA  do  butyrylo-CoA,  a  następnie  transferaza  CoA  przenosi 

CoA  na  octan,  a  maślan  zostaje  usunięty  z  komórki.  Acetylo-CoA może  być  wykorzystywany 

do odtworzenia ATP z powstaniem octanu. W czystej fermentacji masłowej wodór pochodzący 

z utleniania pirogronianu do acetylo-CoA zostaje uwolniony w formie gazowej. 

 

Równanie sumaryczne fermentacji masłowej  

 

C

6

H

12

O

6

 + bakterie masłowe → CH

3

CH

2

CH

2

COOH + 2CO

2

 + 2H

2

 + ok. 15 kcal/mol 

       glukoza   

 

 

       kwas masłowy 

 

Jeśli fermentacja zachodzi zgodnie z tym równaniem to ustala się równowaga wodorowa i na 

każdy mol wykorzystanej glukozy przypadają powstające 3 mole ATP. 

 

background image

Wytwarzanie kwasu masłowego przez gatunki z rodzaju Clostridium 

  C. butyricum – kwas masłowy, octowy, CO

2

, H

(substraty – glukoza, skrobia, dekstryna), 

  C.  tyrobutyricum  –  kwas  masłowy,  octowy,  CO

2

,  H

2

  (substraty  –  glukoza  lub  mleczan, 

glicerol + octan), 

  C. pasteurianum – kwas masłowy, octowy, CO

2

  (substraty  –  glukoza,  skrobia,  mannoza, 

inulina), 

  C.  pectinovorum  –  kwas  masłowy,  octowy  (substraty  –  pektyna,  skrobia,  glikogen, 

dekstryna), 

  C.  felsineum

 

–  kwas  masłowy,  octowy,  CO

2

,  H

2

  (substraty  –  pektyna,  kwas 

galakturonowy), 

  C. acetobutylicum – kwas masłowy, octowy, CO

2

, H

2

, butanol, acetoina, etanol (substraty 

– glukoza, glicerol, pirogronian), 

  C. kluyveri – kwas kapronowy, H

2

, masłowy (substraty – etanol + octan + CO

2

), 

  C.  tetanomorphum  –  kwas  masłowy,  octowy,  NH

3

,  CO

2

,  H

2

  (substraty  –  glutaminian, 

histydyna).