Pseudomonasne značilnosti, filogenija in taksonomija, morfologija, življenjski cikel



Pseudomonas je rod bakterij, ki se nahaja v družini Pseudomonaceae. Prvi opis teh mikroorganizmov je leta 1894 naredil nemški mikolog Walter Migula.

Za te bakterije je značilna aerobna in Gram negativna. Imajo obliko ravnega bacila ali imajo določeno ukrivljenost. So mobilne zaradi prisotnosti monotonih flagel (en flagellum) ali multitricos (več flagel). Zvonik je v polarnem položaju.

Večina vrst rodu je pozitivna oksidaza in katalaza. Druga značilnost, ki je zanimiva za prepoznavanje skupine, je vsebnost GC v DNA, ki sega od 58 do 72%..

Pseudomonas ne razvije odpornih struktur, kot so spore. Ne predstavljajo kapsule, ki obdaja steno, ali podaljškov te in citoplazme (prosteca), ki se pojavljajo v drugih bakterijskih skupinah..

Študija Pseudomonas Predvsem ga je obravnaval argentinski mikrobiolog Norberto Palleroni. Ta raziskovalec je predlagal ločitev roda na pet skupin glede na homologijo rRNA.

Trenutno je v trinajstih različnih skupinah priznanih 180 različnih vrst. Nekatere od teh skupin so priznane s proizvodnjo fluorescentnega pigmenta, znanega kot pioverdin.

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
    • 1.1 Distribucija
    • 1.2 Temperatura
    • 1.3 Bolezni
    • 1.4 Aplikacije
    • 1.5 Barvanje in dihanje
    • 1.6 Identifikacija
  • 2 Pigmenti
  • 3 Filogenija in taksonomija
  • 4 skupine v Pseudomonas senso stricto
  • 5 Morfologija
    • 5.1 Flagella
  • 6 Življenjski cikel
    • 6.1 Plazmidi
  • 7 Habitat
  • 8 Bolezni
    • 8.1 Bolezni živali in ljudi
  • 9 Bolezni rastlin
  • 10 Reference

Splošne značilnosti

Distribucija

Zaradi velike zmožnosti rasti v raznolikih okoljih ima rod vseprisotno ekološko in geografsko razporeditev. Najdeni so bili v kopenskih in vodnih okoljih. So kemotrofne in se lahko gojijo v hranljivih gojiščih na agarju.

Temperatura

Idealno temperaturno območje je med 25 in 30 ° C. Vendar pa je bilo ugotovljeno, da vrste rastejo pri temperaturah pod ničlo, druge pa nad 50 ° C.

Bolezni

Med vrstami, ki sestavljajo rod, so nekatere, ki povzročajo bolezni pri živalih in ljudeh. Prav tako so mnoge vrste patogene rastline, ki povzročajo ti mehko gnilobo.

Aplikacije

Druge vrste so lahko zelo koristne, saj dokazano spodbujajo rast rastlin in jih lahko uporabimo kot gnojila. Lahko tudi razgradijo ksenobiotične spojine (ki niso del sestave živih organizmov)..

Nekateri ksenobiotiki, ki se lahko razgradijo, vključujejo aromatske ogljikovodike, klorate in nitrate. Zaradi teh lastnosti so nekatere vrste zelo koristne v programih bioremediacije.

Barvanje in dihanje

Vrsta vrste Pseudomonas So Gram negativni. Večinoma so aerobne, zato je kisik končni receptor za elektrone v dihanju.

Nekatere vrste lahko uporabljajo nitrate kot alternativne akceptorje elektronov v anaerobnih pogojih. V tem primeru bakterije reducirajo nitrate v molekularni dušik.

Identifikacija

Vse vrste Pseudomonas So pozitivno na katalazo. To je encim, ki razgrajuje vodikov peroksid v kisik in vodo. Večina aerobnih bakterij proizvaja ta encim.

V skupini so pozitivne in negativne oksidaze. Prisotnost tega encima velja za koristno pri identifikaciji po Gramu negativnih bakterij.

Večina vrst akumulira polisaharid glukoze kot rezervno snov. Vendar imajo lahko nekatere skupine polihidroksibutirat (PHB), ki je polimerni produkt asimilacije ogljika.

Pigmenti

Različne vrste Pseudomonas proizvajajo pigmente, ki so bili taksonomsko pomembni.

Med njimi so različne vrste fenazinov. Najpogostejši od te vrste je modri pioacinski pigment. Šteje se, da ta pigment prispeva k povečanju zmogljivosti P. aeruginosa kolonizacijo pljuč bolnikov s cistično fibrozo.

Drugi fenazini lahko dajejo zelene ali oranžne pigmentacije, ki so zelo koristne pri identifikaciji nekaterih vrst rodu.

Druga značilnost pigmenta za nekatere skupine Pseudomonas Pioverdin je. To daje rumenkasto zelene barve in so značilne za tako imenovane Pseudomonas fluorescentno.

Pioverdin ima velik fiziološki pomen, saj deluje kot siderophore. To pomeni, da lahko ujame nerazpoložljivo železo in ga raztopi v kemičnih oblikah, ki jih bakterije lahko izkoristijo.

Filogenija in taksonomija

Pseudomonas Prvič ga je leta 1894 opisal Walter Migula. Etimologija imena pomeni lažno enotnost. Trenutno je v tej skupini 180 vrst.

Rod se nahaja v družini Pseudomoneacae psevdomonskega reda. Vrsta vrste je P. aeruginosa, ki je ena najbolj znanih v skupini.

Značilnosti, ki se načeloma uporabljajo za opisovanje rodu, so bile zelo splošne in bi jih lahko delile druge skupine bakterij.

Za določitev žanra so bili uporabljeni natančnejši znaki. Med njimi je mogoče opaziti: vsebnost GC v DNA, pigmentacijo in vrsto rezervne snovi.

V 70. letih 20. stoletja je strokovnjak skupine Norberto Palleroni skupaj z drugimi raziskovalci izvedel raziskavo ribosomske RNA. To je ugotovilo Pseudomonas lahko razdelimo v pet različnih skupin glede na homologijo rRNA.

Z uporabo natančnejših molekularnih tehnik je bilo ugotovljeno, da so skupine II-V, ki jih je ustanovil Palleroni, ustrezale drugim skupinam proteobakterij. Trenutno se šteje, da ustreza le skupini I Psedomonas senso stricto.

Večina vrst v tej skupini proizvaja pioverdin. Način biosinteze in izločanja tega pigmenta lahko pomaga razlikovati vrste med seboj.

Skupine v Pseudomonas senso stricto

Na podlagi analize večplastne sekvence je bilo predlagano, da Pseudomonas Razdeljen bo v pet skupin:

Skupina P. fluorescens: to je zelo raznoliko in vrste so saprofiti, ki so prisotni v tleh, vodi in površini rastlin. Številne vrste spodbujajo rast rastlin.

Skupina P. syringae: sestavljajo ga predvsem vrste, ki fitopatogeni. Priznanih je več kot petdeset patovarjev (sevi bakterij z različno stopnjo patogenosti)..

Skupina P. putida: vrste iz te skupine najdemo v tleh, rizosferi različnih rastlin in v vodi. Imajo visoko zmogljivost za razgradnjo snovi.

Skupina P stutzeri: te bakterije so zelo pomembne v ciklu hranil in predstavljajo visoko gensko raznolikost.

Skupina P aeruginosa: ta skupina predstavlja vrste, ki zasedajo različne habitate, vključno s človeškimi patogeni.

Vendar pa je v novejši molekularni študiji predlagano, da je spol razdeljen na trinajst skupin, sestavljenih iz dveh do več kot šestdeset vrst..

Največja skupina je P. fluorescens, ki vključuje vrsto vrste, ki se pogosto uporablja v programih bioremediacije. Druga vrsta v tej skupini je P. mandelii, ki raste na Antarktiki in se je izkazala za zelo odporno na antibiotike.

Morfologija

Bakterije so ravne do rahlo ukrivljene, širine 0,5 - 1 μm x 1,5 - 5 μm. Niso sposobni tvoriti in kopičiti polihidroksibutiratnih granul v gojiščih z nizko vsebnostjo dušika. To jih razlikuje od drugih aerobnih bakterij.

Celična ovojnica je sestavljena iz citoplazmatske membrane, celične stene in zunanje membrane, ki pokriva slednjo.

Celična stena je značilna za gramnegativne bakterije, ki so tanke in sestavljene iz peptidoglikana. Citoplazmatska membrana loči citoplazmo od drugih komponent celične ovojnice. Nastane iz lipidnega dvosloja.

Zunanja membrana je sestavljena iz lipida, imenovanega lipopolisaharid, ki ima ogljikovodikove verige. Ta membrana je ovira proti prehodu molekul, kot so antibiotiki, ki lahko poškodujejo celico. Po drugi strani pa omogoča prehod hranil, potrebnih za delovanje bakterije.

Sposobnost zunanje membrane, da prenese nekatere snovi in ​​ne drugih, je posledica prisotnosti porinov. So strukturni proteini membrane.

Flagella

Zastavice v rodu so na splošno v polarnem položaju, čeprav je v nekaterih primerih lahko subpolarne. V nekaterih sevih  P. stutzeri in druge vrste bočne zastavice.

Število zastavic je taksonomsko pomembno. Prisoten je lahko flagellum (monotričen) ali več (multitrico). Pri isti vrsti se lahko pojavijo razlike v številu flagelov.

Pri nekaterih vrstah je bila opažena prisotnost fimbrija (tanjši in krajši proteinski pridelek kot bičnik), kar ustreza evaginaciji citoplazmatske membrane..

V  P. aeruginosa Fimbrije so široke približno 6 nm, zložljive in delujejo kot receptorji za več bakteriofagov (virusi, ki okužijo bakterije). Fimbrije lahko prispevajo k adheziji bakterije na epitelne celice njegovega gostitelja.

Življenjski cikel

Vrsta vrste Pseudomonas, Tako kot vse bakterije se razmnožujejo z binarno fisijo, vrsto aseksualne reprodukcije.

V prvi fazi binarne fisije bakterija vstopi v postopek podvajanja DNK. Ti predstavljajo en krožni kromosom, ki se začne kopirati z aktivnostjo replikacijskih encimov.

Replicirani kromosomi gredo na konce celice, kasneje nastane septum in nastane nova celična stena, ki tvori dve hčerinski celici..

V vrstah Pseudomonas Opazili so več mehanizmov genske rekombinacije. To zagotavlja nastanek genetske variabilnosti v organizmih aseksualnega razmnoževanja.

Med temi mehanizmi je transformacija (v bakterijo lahko vstopijo fragmenti eksogene DNA). Drugi so transdukcija (izmenjava DNA med bakterijami z virusom) in konjunkcija (prenos DNA iz donorske bakterije v prejemnika).

Plazmidi

Plazmidi so majhne krožne molekule DNA, ki se pojavljajo v bakterijah. Ti so ločeni od kromosoma in se replicirajo in prenašajo neodvisno.

V Pseudomonas plazmidi izpolnjujejo različne funkcije, kot so dejavniki plodnosti in odpornosti na več agensov. Poleg tega nekateri omogočajo, da razgradijo neobičajne vire ogljika.

Plazmidi lahko med drugim zagotavljajo odpornost na različne antibiotike, kot so gentamicin, streptomicin in tetraciklin. Po drugi strani pa so nekateri odporni na različna kemična in fizikalna sredstva, kot je na primer ultravijolično sevanje.

Prav tako lahko pomagajo preprečiti delovanje različnih bakteriofagov. Prav tako dajejo odpornost proti bakteriocinom (toksini, ki jih proizvajajo bakterije za zaviranje rasti drugih podobnih)..

Habitat

Vrsta vrste Pseudomonas lahko se razvijejo v različnih okoljih. Najdeni so v kopenskih in vodnih ekosistemih.

Idealna temperatura za razvoj rodu je 28 ° C, vendar vrste, kot so P. psychrophila lahko raste v območju od -1 ° C do 45 ° C. P. thermotolerans Lahko se razvije pri temperaturi 55 ° C.

Nobena od vrst rodu ne dopušča pH, ki je manjši od 4,5. Lahko rastejo na medijih, ki vsebujejo nitratne amonijeve ione kot vir dušika. Za vir ogljika in energije potrebujejo le preprosto organsko spojino.

Najmanj devet vrst Pseudomonas na Antarktiki. Medtem ko je vrsta P. syringae je bil povezan s ciklom vode, ki je prisoten v deževnici, snegu in oblakih.

Bolezni

Vrste. \ T Pseudomonas lahko povzroči različne bolezni pri rastlinah, živalih in ljudeh.

Bolezni živali in ljudi

Na splošno velja, da imajo vrste rodu nizko virulenco, saj so ponavadi saprofiti. Ti so oportunistični in ponavadi povzročajo bolezni pri bolnikih z nizko odpornostjo na okužbe. Običajno so prisotni v sečilih, dihalih, ranah in krvi.

Vrsto, ki najbolj prizadene ljudi, je P. aeruginosa. Je oportunistična vrsta, ki napade imunosupresirane bolnike, ki so doživeli hude opekline ali so na kemoterapiji..

P. aeruginosa V glavnem napade dihalne poti. Pri bolnikih z bronhiektazijo (dilatacija bronhijev) povzroča veliko količino izpljunka in je lahko smrtonosna.

Dokazano je bilo to P. entomophila je patogena Drosophila melanogaster (sadna muha). Pogoltne ga zaužitje in napade epitelijske celice črevesa žuželke, kar lahko povzroči smrt..

P. plecoglossicida je bila ugotovljena kot patogen rib ayu (Plecoglossus altivelis). Bakterija povzroča hemoragične ascite (kopičenje tekočine v peritonealni votlini) v ribah.

Bolezni rastlin

Fitopatogene vrste. \ T Pseudomonas povzročajo veliko raznolikost bolezni. To lahko povzroči nekrotične poškodbe ali madeže na steblih, listih in sadežih. Prav tako lahko povzročijo škrge, gnitje in žilne okužbe.

Skupina P. syringae napadi večinoma na nivoju listov. Na primer, v čebuli lahko proizvedejo listne liste in gnilobe čebulic.

V oljčnem drevju (Evropski valvrste P. savastanoi To je povzročitelj tuberkuloze oljk, za katero je značilno nastajanje tumorjev. Ti tumorji nastajajo predvsem v steblih, brstih in včasih v listih, sadežih in koreninah. Povzročajo osutost, zmanjšanje velikosti rastline in kasnejšo smrt.

 Reference

  1. Poročen MC, Urban N, R Díaz in A Díaz (2015) Tuberkuloza oljke: in vitro študija o vplivu različnih fungicidov na šest sevov Pseudomonas savastonoi. Actas Simposio Expoliva, Jaén, Španija, 6. - 8.
  2. Hesse C, F Schulz, C Bull, BT Shaffer, Q Yan, N Shapiro, Hassan, N Varghese, L, Elbourne I Paulsen, N Kyrpides, T Woyke in J Loper (2018) \ t Pseudomonas spp. Okoljska mikrobiologija 20: 2142-2159.
  3. Higuera-Llantén S, F Vásquez-Ponce, M Núñez-Gallego, M Palov, S Marshall in J Olivares-Pacheco (2018) Pseudomonas mandelii na Antarktiki. Polar Biol. 41: 469-480.
  4. Luján D (2014) Pseudomonas aeruginosa: nevarni nasprotnik Acta Bioquím Clin. Latinoam. 48 465-74.
  5. Nishimori E, K Kita-Tsukamoto in H Wakabayashi (2000) Pseudomonas plecoglossicide sp. nov., povzročitelj bakterijskih hemoragičnih ascites ayu, Plecoglossus altivelis. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 50: 83-89.
  6. Palleroni NJ in M ​​Doudoroff (1972) Nekatere lastnosti in taksonomske delitve roda Pseudomonas. Annu. Rev. Phytopathol. 10: 73-100.
  7. Palleroni, N (2015) Pseudomonas. V: Whitman WB (urednik) Bergeyjev priročnik o sistematiki arhej in bakterij. John Wiley & Sons, Inc., v sodelovanju z Bergey's Manual Trust.