BACILLUS: CARACTERÍSTICAS, REPRODUÇÃO, NUTRIÇÃO, DOENÇAS - BIOLOGIA - 2025

Bacillus é um gênero de bactéria da divisão Firmicutes que se caracteriza por formar esporos em condições aeróbias. Eles têm formato de bastonete e geralmente são Gram positivos (embora alguns sejam Gram variáveis), com colônias que apresentam organismos que se coram de rosa e outros que se coram de roxo.

Nestes casos, os pesquisadores descobriram que o número de organismos que respondem como Gram negativos aumenta com a idade da colônia devido a uma diminuição na espessura da camada de petidoglicano.

Bacillus flexus. Retirado e editado de: Dr. Sahay.

As bactérias desse gênero podem ser estritamente aeróbicas ou anaeróbias facultativas. A maioria é móvel devido à presença de flagelos, no entanto, também existem representantes não móveis. Eles podem ser encontrados em praticamente qualquer ambiente na Terra, incluindo ambientes extremos, de grandes altitudes ao fundo do mar.

O gênero foi usado em 1835 por Christian Gottfried Ehrenberg para definir bactérias em forma de bastonete, mas foi mais tarde redefinido por Ferdinand Cohn e usado para agrupar bacilos formadores de esporos em condições aeróbias, Gram-positivas e aeróbias facultativas ou anaeróbias.

Algumas espécies são de interesse médico, pois podem causar doenças como o antraz (Bacillus anthracis) ou doenças transmitidas por alimentos (Bacillus cereus). Outros são usados ​​para obter antibióticos, enzimas, como probióticos ou em processos de fermentação e na agricultura.

Características gerais

A principal característica definidora do gênero é a capacidade de produzir endosporos em condições aeróbias. Esses esporos são caracterizados por serem capazes de resistir a altas temperaturas, dessecação, ação de desinfetantes e até mesmo à radiação.

A parede celular é composta por várias camadas de peptidoglicanos entrelaçados, formando um forte arcabouço que mantém a forma celular e contém os ácidos teicóico e lipoteicoico.

Eles são em forma de bastão, retos ou ligeiramente curvos e podem ser encontrados sozinhos, em pares e, ocasionalmente, em correntes. A grande maioria deles é móvel devido à presença de flagelos peritricosos, ou seja, se projetam em todas as direções. No entanto, Bacillus anthracis carece de flagelos.

A maioria das bactérias desse gênero são Gram positivas, porém algumas são Gram variáveis, ou seja, podem se corar de rosa ou roxo. Isso porque a camada de peptidoglicano pode se tornar menos espessa e complexa com o envelhecimento da bactéria, sendo incapaz de reter o cristal violeta quando tratada com álcool.

São organismos ubíquos e muito resistentes, com espécies capazes de resistir a temperaturas muito altas (termofílicas) ou muito baixas (psicrofílicas), existem também espécies que podem tolerar ambientes muito ácidos ou muito alcalinos para outras espécies.

Algumas espécies são estritamente aeróbicas, incapazes de sobreviver em condições anóxicas, enquanto outras espécies são anaeróbias facultativas.

Morfologia

A bactéria Bacillus pode ser em forma de bastonete, reta ou ligeiramente curva, geralmente com uma extremidade arredondada, embora algumas células tenham sido descritas como quadradas (por exemplo, Bacillus cereus).

As células têm diâmetro que varia de 0,4 a 1,8 mícron e comprimento de 0,9 a 10,0 mícron. As dimensões das células dentro de cada espécie e dentro de cada cepa tendem a ter pouca variabilidade.

As células ocorrem individualmente e em pares, algumas em cadeias e, ocasionalmente, em longos filamentos. Dependendo da espécie, cepa e condições de cultura, as células-filhas podem se separar.

Assim, a cultura parece ser composta de células individuais e pares de células em divisão quando observada por microscopia de contraste de fase. Em outros casos, as células-filhas podem permanecer ligadas umas às outras, exibindo cadeias de células.

A morfologia dos esporos é uma característica taxonômica, embora algumas variações possam existir dentro de cepas específicas. Os esporos mais comuns têm formato elipsoidal ou oval, mas os formatos variam de cilíndrico a elipsoidal, esférico ou de formato irregular que lembra um rim ou banana.

Taxonomia e classificação

Taxonomicamente, o gênero Bacillus está localizado no Filo Firmicutes, Classe Bacilli, Ordem Bacillales, Família Bacillacea. Este gênero foi usado por Christian Gottfried Ehrenberg em 1835 para agrupar bactérias em forma de bastonete.

Então Ferdinand Cohn, em 1872, redefiniu o grupo como bactérias formadoras de esporos, resistentes ao calor, Gram-positivas e aeróbias facultativas ou anaeróbias. A espécie típica do gênero é Bacillus subtilis.

Os pesquisadores determinaram em 1991 que o gênero Bacillus, como tinha sido tratado até agora, era polifilético. Para tanto, realizaram um rearranjo do grupo Bacillus sensu lato, do qual foram extraídos cinco novos gêneros.

O gênero é subdividido em dois grupos, de um lado o grupo de B. subtilis e espécies relacionadas, enquanto do outro está o grupo de B. cereus. O primeiro agrupa organismos com menos de 1 μm de diâmetro, esporângio não inchado e esporos elipsoidais.

O segundo grupo, por outro lado, contém espécies de mais de 1 μm de diâmetro, com esporângio não inchado e esporos elpsoidais.

Onde se encontram?

A bactéria Bacillus foi isolada principalmente do solo, água, alimentos e amostras clínicas. Mas eles também foram encontrados nos ambientes mais incomuns, como em sedimentos oceânicos milhares de metros abaixo do nível do mar e em amostras de ar estratosférico, em piscinas geotérmicas ácidas, em águas subterrâneas altamente alcalinas e em lagos hipersalinos terminais.

Outros foram descobertos em nichos feitos pelo homem, desde tumbas mexicanas e pinturas de parede romanas dilapidadas, até salas ultra-limpas em instalações de montagem de espaçonaves.

As plantas também são uma rica fonte de novas espécies de Bacillus, algumas endofíticas e outras associadas à rizosfera.

Reprodução

As bactérias do gênero Bacillus têm duas formas de reprodução assexuada: fissão binária e esporulação.

Fissão binária

A fissão binária é um tipo de reprodução que ocorre quando a bactéria se encontra em um ambiente favorável ao seu desenvolvimento e permite um crescimento exponencial. A fissão binária envolve a divisão mitótica resultando em duas células-filhas idênticas.

Cultura de Bacillus subtilis. Tirado e editado de: Uma dúvida.

Reprodução da esporulação

Este segundo tipo também é conhecido pela formação de esporos. Aparece quando existe algum tipo de estresse na colônia. Durante a esporulação, ocorre divisão celular assimétrica, resultando na formação de uma célula maior (célula-tronco) e uma célula menor (pré-esporo).

O pré-esporo é circundado pela célula-tronco e coberto por várias camadas protetoras, o que gera perda de água e permite sua maturidade. Em seguida, ocorre a lise da célula-tronco e a liberação do endosporo, que pode permanecer dormente até que as condições favoráveis ​​sejam restabelecidas.

Este endosporo, como já mencionado, é resistente a temperaturas extremas, dessecação, ação de detergentes e radiação, sendo a principal causa da resistência dessas bactérias e sua capacidade de colonizar qualquer ambiente.

Nutrição

A maioria das bactérias do gênero Bacillus encontra-se viva no solo e sua alimentação é saprofítica, ou seja, alimentam-se de matéria orgânica em decomposição.

Outras espécies constituem a flora bacteriana dos animais. Nestes casos, estabelecem uma relação simbiótica na qual aproveitam os alimentos ingeridos pelo hospedeiro e produzem enzimas que auxiliam na digestão desses alimentos.

Finalmente, algumas espécies podem atuar como parasitas oportunistas, alimentando-se diretamente de seu hospedeiro.

Doenças

A maioria das espécies de Bacillus não são patogênicas e raramente foram associadas a doenças em humanos ou outros animais. O antraz é a doença mais conhecida causada por esse tipo de bactéria, embora intoxicações alimentares e infecções oportunistas causadas por Bacillus cereus também sejam comuns.

Antraz ou antraz

Esta doença é altamente contagiosa e é causada pela bactéria Bacillus anthracis. Pode afetar diferentes partes do corpo e sua patogenicidade depende do tecido afetado, da forma de infecção e do tempo que leva desde a infecção até o início do tratamento.

Cultura de Bacillus anthracis, cepa coletada em Kaimedo, Tóquio, Japão, local do incidente de bioterrorismo de 1993. Tirada e editada de: Centers for Disease Control, Estados Unidos.

A forma mais agressiva da doença é o antraz pulmonar, que apresenta alta mortalidade. Também pode atacar a pele (antraz cutâneo) ou o sistema digestivo. O antraz pode atacar qualquer animal de sangue quente, incluindo o homem.

As carcaças de animais mortos pela doença, bem como terras contaminadas por fezes, ou sangue de animais infectados constituem reservatórios da doença.

Síndrome do arroz frito

É uma síndrome hemética que surge principalmente pelo consumo de arroz mal manuseado, mas também pode ocorrer pelo consumo de laticínios e outros alimentos. O agente causador é a bactéria Bacillus cereus.

Essa síndrome é caracterizada pela presença de náuseas e vômitos, que aparecem 1 a 5 horas após a ingestão de alimentos contaminados. Também podem ocorrer cólicas abdominais, mas a diarreia é rara.

É uma doença autolimitada que geralmente dura no máximo 48 horas, na qual é importante evitar a desidratação, o repouso e o consumo de laticínios enquanto os sintomas da síndrome persistirem.

Endoftalmite

A endoftalmite é uma infecção ocular causada por diferentes organismos patogênicos. A resposta inflamatória do órgão infectado pode causar traumas no mesmo olho.

Diferentes espécies de bactérias estão relacionadas a esta doença, uma das mais relevantes é o Bacillus cereus, cujas infecções causam lesões com prognóstico reservado.

O tratamento da doença consiste na administração de clindamicina ou vancomicina ao paciente, sendo também recomendada dexametasona. Às vezes, a doença pode comprometer a visão. Nestes casos, a remoção cirúrgica do humor vítreo é recomendada.

Outras doenças

As bactérias Bacillus estão relacionadas a diferentes doenças que afetam principalmente pessoas com sistema imunológico comprometido. Essas doenças incluem endocardite, bacteremia, infecções cutâneas e musculoesqueléticas, bem como ceratite.

A espécie Bacillus megaterium, uma das maiores espécies de bactérias, pode causar abcessos cerebrais.

Bacillus megatierium. Tirado e editado de: Alexastely.

Formulários

Probióticos

Segundo a Organização Mundial de Saúde, os probióticos são microrganismos vivos que causam efeitos benéficos à saúde de pessoas ou animais que os consomem em quantidades adequadas em sua dieta.

Algumas espécies de Bacillus são usadas como probióticos, incluindo B. coagulans. Entre os benefícios de comer essa bactéria, os pesquisadores sugeriram que ela alivia os sintomas da síndrome do intestino irritável. Também alivia os sintomas de artrite reumatóide e flatulência.

Outro membro do gênero que tem uso como probiótico é B. subtilis. Entre os benefícios desse organismo como probiótico estão o alívio de inflamações intestinais e infecções urogenitais e a interrupção da diarréia.

Os esporos dessa bactéria, por sua vez, atuam contra o estresse oxidativo causado pela queratinocite.

Controlador biológico

As bactérias do gênero Bacillus produzem uma variedade de substâncias com propriedades antibióticas que inibem o crescimento de organismos fitopatogênicos, como os lipopeptídeos cíclicos não ribossomais e as δ-endotoxinas. Também é usado na indústria farmacológica para obter antibióticos contra patógenos humanos.

Aproximadamente 75% dos biopesticidas comercializados mundialmente são produzidos com base no Bacillus thuringiensis. Outras espécies, como B. subtilis, B. pumilus e B. amyloliquefaciens também são utilizadas comercialmente, principalmente para a fabricação de fungicidas.

Outros usos

A indústria também utiliza bactérias do gênero Bacillus também para a produção comercial de enzimas e para a produção de detergentes. Além disso, eles estão entre os microrganismos mais amplamente usados ​​em estudos de microbiologia, biologia molecular ou engenharia genética, entre outros.

Ciclo de vida

Em condições adequadas de nutrição, temperatura, pH, composição atmosférica, entre outros, as células Bacillus crescem e se dividem por fissão binária, uma forma de reprodução assexuada que consiste na duplicação do DNA, seguida da divisão do citoplasma por um septo divisor que cruza o centro da célula, dando origem a duas células-filhas.

Condições adversas

Porém, quando as condições ambientais são adversas, as células vegetativas geram endosporos, estruturas celulares que não contêm ATP e que apresentam metabolismos extremamente latentes, o que confere resistência.

Os endosporos se formam no final da fase de crescimento exponencial. Muitos outros fatores são conhecidos por afetar a formação de endosporos, como temperatura de crescimento, pH ambiental, aeração, a presença de certos minerais e fontes de carbono, nitrogênio e fósforo e suas concentrações. Outra influência é a densidade populacional.

Passa esporos dormentes - células vegetativas

A conversão de esporos dormentes em células vegetativas envolve três etapas: ativação, germinação e crescimento. A inatividade é interrompida por mudanças favoráveis ​​na temperatura ou pelo envelhecimento das células.

No entanto, muitas espécies não requerem tal ativação. Ao sair da dormência, se o esporo encontra condições ambientais adequadas, a germinação é desencadeada, por meio da perda de refratância, uma rápida hidrólise do córtex e a degradação de pequenas proteínas ácidas solúveis que lhe dão resistência aos agentes. química e radiação.

O protoplasto dos esporos germinados incha visivelmente devido à absorção de água, a biossíntese é retomada e uma nova célula vegetativa emerge da camada de esporos do rotam, dando origem a um novo período de reprodução vegetativa.

Espécies apresentadas

Bacillus cereus

Esta espécie é uma bactéria Gram positiva comumente encontrada no solo, água e alimentos em todas as zonas temperadas do mundo. É uma espécie anaeróbia facultativa que pode se mover pela ação de flagelos peritricosos.

Essa bactéria é uma das principais responsáveis ​​por doenças de origem alimentar, podendo ser síndrome emética ou síndrome tóxico-infecciosa. O Bacillus cereus também pode causar várias doenças não gastrointestinais, como endocardite, bacteremia, endoftalmite ou infecções crônicas da pele, entre outras.

Por possuir endosporos muito resistentes, sua eliminação não se consegue com o cozimento, nem se elimina por congelamento, mas este último impede seu crescimento, por isso é aconselhável utilizar temperaturas abaixo de 6 ° C se o alimento for armazenado. por longos períodos de tempo.

Bacillus anthracis

É uma espécie do gênero que se caracteriza por ser imóvel devido à ausência de flagelos, ao contrário do que ocorre com os demais representantes do gênero. É Gram positivo e anaeróbico facultativo.

Esta bactéria é responsável pelo antraz e sua patogenicidade depende de dois fatores de virulência, um polipeptídeo capsular denominado Substância P e uma exotoxina proteica denominada Fator B.

Existem inúmeras cepas dessa bactéria, cuja virulência varia entre elas. As cepas mais virulentas têm sido usadas como armas biológicas.

Bacillus subtilis

Bactérias gram positivas e catalase positivas que habitam o solo. Tem o formato de uma haste com bordas arredondadas e tem 2-3 mícrons de comprimento por 1 mícron de largura. Esta bactéria é quase exclusivamente aeróbia, mas pode sobreviver em ambientes anóxicos.

É considerado seguro para o homem, mas existem casos isolados de intoxicação por alimentos contaminados com esta espécie. Nestes casos, os sintomas são semelhantes aos do envenenamento por Bacillus cereus.

É uma das espécies bacterianas mais estudadas e os pesquisadores a consideram a versão Gram positiva de Escherichia coli. Também é considerado um organismo modelo para estudos de laboratório, especialmente em estudos de manipulação genética.

O Bacillus subtilis produz bactricina, um antibiótico bactericida eficaz no tratamento de bactérias Gram-positivas, como o Staphylococcus aureus. Também produz compostos bioativos com atividade antifúngica e substâncias utilizadas na produção de detergentes.

Bacillus thuringiensis

Bacilo Gram positivo que vive no solo, nas superfícies das plantas e nos intestinos das lagartas de várias espécies de borboletas e mariposas. Caracteriza-se porque durante o processo de esporulação produzem cristais de proteínas que possuem propriedades inseticidas.

Graças a esses cristais, conhecidos como δ endotoxinas, os esporos de Bacillus thuringensis e os cristais de proteína têm sido usados ​​como biopesticidas há mais de 100 anos.

Os pesquisadores introduziram as informações genéticas dessa planta, por meio da engenharia genética, em várias espécies de plantas, como a batata, o algodão ou o milho, para que as plantas produzissem substâncias com propriedades inseticidas.

Referências

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