SPIROCHAETES: GENERELLE KARAKTERISTIKA, MORFOLOGI, SYSTEMATIK - BIOLOGI - 2025

Spirochaetes er en filum af bakterier, der er karakteriseret ved at være gramnegativ og have en unik cellulær ultrastruktur. De har indre bevægelsesorganeller kaldet periplasmisk flagella, som giver dem mulighed for at bøje sig, rotere på deres længdeakse og bevæge sig i flydende og halvfast medie.

Spirochaetes er en af ​​de få bakteriephyler, hvis fænotypiske egenskaber redegør for dets fylogenetiske forhold baseret på 16S rRNA-analyse.

Leptospira sp. Af CDC / Rob Weyant, via Wikimedia Commons

Generelle karakteristika

Nogle frit-levende pleomorfe Spirochaetes, såsom Spirochaeta coccoides, har ikke de ultrastrukturelle og etologiske egenskaber ved filylen, men sekvensanalyse af 16S rRNA-genet placerer dem i Spirochaetaceae-familien.

De er kemoorganotrofe, de kan bruge kulhydrater, aminosyrer, langkædede fedtsyrer eller langkædede fedtalkoholer som kilder til kulstof og energi.

Afhængig af arten kan de vokse under anaerobe, mikroaerofile, fakultativt anaerobe eller aerobe forhold. Nogle er fritboende, og andre har en specifik tilknytning til værten, som kan være leddyr, bløddyr og pattedyr, inklusive mennesker. Nogle arter vides at være patogene.

Disse bakterier udgør en fylogenetisk gammel og veldifferentieret gruppe, der er mere beslægtet med phylum Bacteoides og Acidobacteria end med andre grupper.

Det er en filum, der udelukkende er dannet af klassen Spirochaetia og ordenen Spirochaetales, som inkluderer fire familier, der er godt afgrænset: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae og Leptospiraceae.

De er aflange og spiralformet viklet (korkeskrueformet) med en størrelse, der spænder fra 0,1 til 3 mikrometer i diameter og 4 til 250 mikron i længden. De har en ydre membran, der består af flere lag kaldet cellehylsteret eller den ydre kappe, der fuldstændigt omgiver den protoplasmatiske cylinder.

Celler har indre motilitetsorganeller kaldet periplasmisk flagella. Disse indsættes internt i hver ende af den protoplasmatiske cylinder og strækker sig over det meste af cellen og overlapper hinanden i det centrale område.

Bevægelsessystem med intern flagella. Af Lamiot fra Wikimedia Commons.

I tilfælde af Leptospiraceae-familien overlapper ikke periplasmisk flagella sig i celler. Den protoplasmatiske cylinder og flagella er lukket af en ydre kappe, der har nogle karakteristika, der er analoge med den ydre membran af gram-negative farvende bakterier.

På den anden side er Spirochaeta plicatilis, en art af store bakterier, der har 18 til 20 periplasmisk flagella indsat nær hver ende af den protoplasmatiske cylinder.

Systematisk

Phylogenien af ​​phylum Spirochaetes er resultatet af nylig analyse af sekvenserne af 16S rRNA-genet. En enkelt klasse, Spirochaetia og en enkelt orden, Spirochaetales, genkendes på denne kant.

Spirochaetales-ordenen omfatter fire familier, der er godt afgrænset: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae og Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Bakterier i denne familie er spiralformede celler, 0,1 til 3,0 mikron i diameter og 3,5 til 250 mikron i længde. Cellerne har ikke hookede ender som medlemmer af Leptospiraceae-familien.

Den periplasmatiske flagella indsættes internt i hver ende af cellen og strækker sig for det meste af længden af ​​den overlappende celle i det centrale område.

Diaminosyren, der er til stede i peptidoglycan, er L-ornithin. De er anaerobe, fakultativt anaerobe eller mikroaerofile. De er kemo-organotrofiske.

De bruger kulhydrater og / eller aminosyrer som kilder til kulstof og energi, men de bruger ikke fedtsyrer eller langkædede fedtalkoholer.

De er fritlivende eller i tilknytning til dyr, insekter og mennesker. Nogle arter er patogene. Arterne undersøgt ved 16S rRNA-sekvensanalyse er forskellige fra familierne Brachyspiraceae, Brevinemataceae og Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Denne familie indeholder kun en slægt, Brachyspira. Det er spiralformede bakterier med regelmæssige krøllemønstre. Celler er 2-11 mikron med 0,2-0,4 mikron.

De er encellede, men lejlighedsvis kan par og kæder på tre eller flere celler ses i voksende kulturer. Under ugunstige vækstbetingelser dannes sfæriske eller runde kroppe.

De er en gram-negativ plet. De er obligatoriske anaerobe eller aerotolerante. Enderne af cellerne kan være stumpe eller spidse.

Cellerne har en typisk spirochet cellestruktur, der består af en ydre kappe, en spiralformet protoplasmatisk cylinder og indre flagella i rummet mellem den protoplasmatiske cylinder og den ydre kappe.

Celler af slægten Brachyspira har 8 til 30 flagella, afhængigt af arten. Antallet af flagella korrelerer generelt med cellestørrelse, således at mindre cellearter har færre flageller.

Flagellerne forenes internt, i lige antal i hver ende af cellen, vikles omkring den protoplasmatiske cylinder, og deres frie ender overlapper hinanden i midten af ​​cellerne.

Det vokser mellem 36 og 42 ° C med en optimal temperatur på 37 til 39 ° C. De er kemoorganotrofisk ved hjælp af forskellige kulhydrater til vækst. Det har oxidase for at reducere molekylært ilt.

Brevinemataceae

Denne familie indeholder kun en slægt, Brevinema. Cellerne er skruelinieformede og har en diameter på 0,2 til 0,3 mikron ved en længde på 4 til 5 mikron og viser en eller to spiralformede vendinger med uregelmæssige bølgelængder i området fra 2 til 3 mikron.

De har kappet periplasmisk flagella, der giver cellerne mobilitet ved flexion, rotation og translation. De har ikke cytoplasmatiske rør. De er mikroaerofile, forbundet med værten.

Leptospiraceae

Det er højrehåndede spiralceller, som kan måle 0,1 til 0,3 mikrometer i diameter og 3,5 til 20 mikron i længde. Ikke-mobilceller har hookede spidser, mens mobile celler aktivt har en spiralførende ende og en krog i bagenden af ​​cellen.

De har et periplasmatisk flagellum, der indsættes internt i hver ende af cellen, men sjældent overlapper hinanden i midten af ​​cellen. De periplasmatiske flagella findes langs den spiralformede akse.

Diaminosyren, der er til stede i peptidoglycan, er en e-diaminopimelinsyre. De er obligatoriske eller mikroaerofile aerobe organismer. De er kemoorganotrofe.

De bruger langkædede fedtsyrer og fedtalkoholer som kulstof og energikilder. De er fritboende eller i samarbejde med dyre- og menneskelige værter. Nogle arter er patogene.

Pathogeny

De fleste arter af phylum Spirochaetes er ikke patogene, men nogle kendte arter skiller sig ud for deres patogenese.

Treponema pallidum

Det er organismen, der forårsager syfilis. Det er en mobil bakterie, der generelt erhverves gennem tæt seksuel kontakt, og som trænger igennem værtens væv gennem det pladende eller søjleformede epitel.

Sygdommen er kendetegnet ved et område med ulceration og primær betændelse i kønsområderne, manifesteret i en primær infektion. Senere stadier af denne infektion er kendetegnet ved makulopapulære udbrud og en mulig granulomatøs respons, der involverer centralnervesystemet.

Andre bakterier i slægten kan producere ikke-veneriske sygdomme, såsom pinta (også kendt som blå sygdom, karat, insteps, lota, pinto-sygdom og tina) produceret af Treponema carateum eller gaver (eller buba, gab, gab, gab trop, polipapilloma tropicum eller thymosis) produceret af Treponema pallidum ssp. tilhører.

Borrelia burgdorferi

Forårsager Lyme sygdom. Denne art har en unik kerne, der indeholder et lineært kromosom og lineære plasmider. De forskellige arter af Borrelia overføres af bestemte arter af flåter af slægten Ornithodoros (Argasidae) i forskellige dele af verden.

Disse flåter findes i tørre savanne- og kratearealer, især i nærheden af ​​gnavergraver, huler, træhuller og døde træer, eller i revner i vægge eller lofter og under trægulve, hvor som helst beboet af små gnavere..

Reservoirearterne er hvirveldyr, såsom rotter, mus, egern, hunde og fugle. Flåter indtager Borrelia sp. ved at sutte blodet fra inficerede dyr eller mennesker.

De foder om natten i mindst 30 minutter, før de vender tilbage til deres krisecentre. Infektion sker gennem bid, gennem inficeret spyt eller gennem kontaminering af slimhinderne med inficeret hoftevæske.

Disse bakterier udskilles ikke i krydsfeces. Flåter forbliver inficeret hele livet, selv så længe de mangler blod i 7 år. De kan overføres vandret mellem mænd og kvinder; eller lodret af kvinder til deres afkom.

Lyme-sygdoms hudlesion forårsaget af bid af en inficeret Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae) -hud. Ved fotokredit: James Gathany Indholdsudbydere (r): CDC / James Gathany, via Wikimedia Commons

I de tidlige stadier præsenterer Lyme sygdom som en karakteristisk hudlæsion kaldet erythema migrans, også kaldet erythema migrans kronik. Den tidlige læsion er kendetegnet ved et ekspansivt område med rødt udslæt, ofte med et bleggt centrum (tyre øje) på stedet for flåttbid.

Hvis det ikke er behandlet, kan der forekomme erosiv arthritis svarende til reumatoid arthritis og til sidst kronisk progressiv encephalitis og encephalomyelitis. Andre bakterier i slægten, såsom B. duttonii, B. hermsii og B. dugesi, kan forårsage endemisk tilbagefaldende feber.

Leptospira

Det forårsagende middel til leptospirose, en febersygdom, der kan kompliceres til aseptisk meningitis, hvis den ikke behandles. Symptomer på infektion inkluderer feber, kulderystelser og hovedpine med lejlighedsvis gulsot.

Organismerne kan spredes gennem dyr, vand eller jord, der er forurenet med urinen fra hunde, rotter eller kvæg. Dyr kan forblive asymptomatiske vektorer i årevis, og organismer kan forblive levedygtige efter kaste i uger eller måneder.

At få sygdomme er mere almindeligt efter kraftige regn eller oversvømmelser. Inkubationsperioden kan være op til 1 måned.

Referencer

1. Skuespiller, JK (2012). Klinisk bakteriologi. I: lseviers Integrated Review Immunology and Microbiology (Anden udgave). Side 105-120.
2. Krieg, NR, J, T. Staley, DR Brown, BP Hedlund, BJ Paster, NL Ward, W. Ludwig og WB Whitman. (2010) Bergey's Manual of Systematic Bacteriology: Volume 4: Bacteroidetes, Spirochaetes, Tenericutes (Mollicutes), Acidobacteria, Fibrobacteres, Fusobacteria, Dictyoglomi, Gemmatimonadetes, Lentisphaerae, Verrucomicrobia, Chlamydiayces, Planct. Anvendelser.
3. Gupta, RS, Mahmood, S og Adeolu, M. (2013). En phylogenomic og molekylær signaturbaseret tilgang til karakterisering af phylum Spirochaetes og dens vigtigste clades: forslag til en taksonomisk revision af phylum. Fronters in Microbiology, 4: 217.
4. Spirochaetes. (2018). Wikipedia, The Free Encyclopedia. Høringsdato: 14:21, 10. oktober 2018 fra: es.wikipedia.org.
5. Tilly, K, Rosa, PA og Stewart, PE 2008. Infektionsbiologi med Borrelia burgdorferi. Infektionssygdomsklinikker i Nordamerika, 22 (2): 217-234.