Бациллюс субтилис (Bacillus subtilis, сінна паличка): біохімічні властивості, вирощування і застосування

Не кожен може відповісти, що таке Бациллюс субтилис. Проте з цією істотою більшість з нас прекрасно знайомі. Хто хоч раз приподнимал свіжоскошену траву, той бачив під нею білястий наліт. Це і є бактерії Бациллюс субтилис (Bacillus subtilis). Надзвичайно поширена в природі ця бактерія була спочатку вирощена на перелом сіні. Саме тому ми її називаємо сінна паличка.

Мікробіологічна «модель»

У різних галузях біології є свої «модельні» організми, які стають головним об’єктом вивчення і дослідів. Наприклад, в генетиці таким організмом стала плодова мушка дрозофіла, мікробіології найпростіших – інфузорія-туфелька, а в бактеріології — Бациллюс субтилис.

Завдяки даній бактерії досконально вивчений процес споробразования і механізм роботи рухового мотора джгутикових бактерій. Молекулярні біологи в числі перших розшифрували геном цієї бацили.

Сьогодні Бациллюс субтилис вирощують в умовах невагомості і вивчають її вплив на геном популяції. В космічної біології її опромінюють космічним ультрафіолетом і досліджують її здатності до виживання в умовах, близьких до таких на Марсі.

Коротка характеристика

Вперше сінну паличку описав у 1835 році німецький біолог Християн Готфрід Еренберг (1795-1876). Бацила добре росла на сінному екстракті, чому та отримала першу частину імені. Зовні це паличкоподібні бактерії, тому їх називають паличками.

Це досить великі бацили (довжина до 0,008 мм, діаметр 0,0006 мм), яких можна побачити навіть у шкільний мікроскоп. На поверхні мембрани клітини у Бациллюс субтилис розташовано безліч джгутиків.

Ці рухливі бактерії є аеробами (для забезпечення процесів життєдіяльності їм необхідний атмосферний кисень). Але деякі штами (штучно вирощені генетично однорідні групи) можуть стати факультативними анаеробами.

Оптимальний температурний режим для сінної палички знаходиться в межах від 25 до 30 градусів за Цельсієм. Але вони виживуть і при -5 і при +150 градусах, завдяки утворенню спор.

Дивіться також:  Хто відкрив радій – теорії і факти радіоактивності

Харчування та поширення

У природі мешкає Бациллюс субтилис в грунті, але зустрічається у воді і пилу. Ці мікроорганізми входять до складу мікрофлори нашого кишечника і шлунково-кишкового тракту тварин.

Це бактерії-сапрофіти, що харчуються органічними залишками. Основне джерело енергії для них — це полісахариди на основі глюкози рослинного (целюлоза і крохмаль) і тваринного (глікоген) походження.

Продуктами метаболізму сінної палички є амінокислоти, вітаміни, різні ферменти, антибіотики. Ці особливості бактерії людина давно навчилася використовувати у своїй діяльності.

Особливості біохімії

До найбільш важливих властивостей сінної палички варто віднести їх здатність підвищувати кислотність середовища і продукувати антибіотики.

Ці бацили є антагоністами для дріжджових грибків, сальмонел, амеби протей і дизентерійної, стрепто — і стафілококів.

У процесі життєдіяльності сенние бацили синтезують амінокислоти, антибіотики, ферменти і иммуноактивные речовини. Сьогодні штами цієї бацили використовують при виробництві ферментів, антибіотиків, біопрепаратів (підсилювачі запаху, харчові добавки), інсектицидів.

Як виростити колонію

В чашках Петрі колонії цих бацил виглядають, як зморшкуваті млинці з хвилястими краями, білого або рожевого кольору, сухий і оксамитовою структури.

В лабораторіях штами сінної бацили вирощують на м’ясопептонному бульйоні або агарі, штучних середовищах або на субстанції із залишками рослинного організму.

В домашніх умовах досить прокип’ятити звичайне сіно і поставити настій в тепле місце на 1-2 дні. На поверхні водного настою з’явиться плівка виключно з бактерій сінної палички. Всі інші мікроорганізми загинуть при кип’ятінні.

Умовно патогенні організми

Входячи до складу мікробіоти шлункового тракту, сінна паличка сприяє розкладанню складних полісахаридів (целюлози), розщеплює білки, сприяє пригніченню патогенної мікрофлори.

У відкритих ранах на тілі людини ці бактерії виділяють антибіотики і ферменти, які руйнують відмерлі тканини. Вже доведено, що ці бацили негативно впливають на патогенні організми при хірургічному інфікуванні (сальмонели, стафілококи, стрептококи).

Дивіться також:  Себацінова кислота: що за зєднання і де воно є?

Однак вони є умовно патогенними, тому що володіють такими негативними для людей здібностями:

  • Можуть викликати алергію у вигляді висипу.
  • Призводять до харчового отруєння при вживанні зіпсованих продуктів.
  • Можуть стати причиною інфекцій слизових оболонок очей.

Сінна паличка і людина

З точки зору використання людиною бактерії цікаві в контексті двох питань:

  • Чим вони можуть нам допомогти.
  • Як вони можуть нам зашкодити.

З сінної паличкою співпраця людини почалося дуже давно. Сьогодні мікробіологи виростили багато штамів цієї бацили з цілком визначеними якостями. Даний мікроорганізм використовується в рослинництві, тваринництві, виробництві лікарських препаратів, методи боротьби з відходами у рамках «зеленої» економіки.

Бацили в медицині

Біохімічні особливості дозволяють широко використовувати даний організм при виробництві медичних препаратів. Бациллюс субтилис за фармакологічними ознаками відноситься до:

  • Протидіарейні засобів.
  • Иммуномодуляторам.

Препарати на основі сінної палички («Споробактерин», «Бактисубтил», «Біоспорин») призначають при дисбактеріозах кишечника і статевих шляхів, у післяопераційний період при гнійних ускладненнях.

Проте варто пам’ятати і про протипоказання, головним з яких є підвищена чутливість або непереносимість компонентів препарату.

Даний мікроорганізм широко застосовується і в біологічно активних добавках.

Інші області застосування

В рослинництві найбільш поширеним препаратом на основі сінної палички є «Фітоспорин». Він ефективний у боротьбі з грибковими та бактеріальними хворобами культурних рослин. При цьому плоди можна вживати в їжу навіть у день обприскування їх препаратом.

У тваринництві використовується особливість сінної палички зброджувати целюлозу, що сприяє кращому засвоєнню вуглеводів тваринами. Крім того, препарати антибактеріальної дії на основі даної палички широко використовуються в тваринництві, птахівництві, рибництві.

У промислових масштабах виробляються протеази і амілази – ферменти сінної палички, які входять до складу миючих засобів, засобів для вичинки і очищення шкур.

Дивіться також:  Велика стіна Слоуна: характеристики і фото

Існують окремі штами, які мають дуже вузьку спеціалізацію. Так, вони використовується для приготування японської страви натто на основі соєвих бобів.

Плани на майбутнє

Розвиток генної інженерії також неможливо без бактерій. І сінна паличка не остання у списку «моделей» для створення трансгенних організмів.

Про допомогу у дослідженнях космосу ми вже писали.

Сьогодні активно розвивається вивчення поширення сінної палички в природі з точки зору екологічної безпеки. Вже є роботи з оцінки стану навколишнього середовища на основі кореляції поширення цього унікального мікроорганізму в екотопів.