FIRMICUTES: CHARAKTERYSTYKA, MORFOLOGIA I KLASYFIKACJA - BIOLOGIA - 2025

Firmicutes to jedna z gromad, w ramach której klasyfikowane są Bakterie. Gromada ta obejmuje trzy klasy (Bacilli, Clostridia i Erysipelotrichia), 26 rodzin i 223 rodzaje, stanowiąc w ten sposób główną gromadę bakteryjną.

Bakterie zaliczane do tej gromady mają wspólną historię ewolucyjną. Wszystkie mają sztywną ścianę komórkową, od której wywodzi się nazwa Firmicutes (po łacinie firmus oznacza jędrność, a cera odnosi się do skóry lub ściany komórkowej).

Lactobacillus acidophilus. Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. (Archiwum autora), za pośrednictwem Wikimedia Commons

Wszystkie bakterie gromady zawierają kwas muraminowy w ścianie komórkowej, a niektóre zawierają kwas teitowy. Większość z nich jest Gram-dodatnich, z wyjątkiem rodzin Veillonellaceae i Syntrophomonadaceae, które są Gram-ujemne.

Bakterie Firmicutes są zróżnicowane fenotypowo, mogą być kulistymi, prostymi, zakrzywionymi komórkami, spiralnymi prętami lub włóknami, z wici lub bez, z przetrwalnikami odpornymi na ciepło lub bez.

Mogą być tlenowe, fakultatywne lub ścisłe beztlenowe. Niektóre są ciepłolubne i / lub halofilne. Niektóre z nich to chemoganotrofy, a inne to anoksyczne fotoheterotrofy. Większość rośnie w obojętnym pH, ale niektóre są kwasolubne lub alkalifilne. Mają zawartość DNA, która jest na ogół mniejsza niż 50%.

Bakterie zaliczane do gromady Firmicutes, razem z bakteriami zaliczanymi do gromady Bacteriodetes, stanowią ważną część flory jelitowej człowieka. Niedawne badania wykazały, że mikroflora jelitowa otyłych ludzi i modeli zwierzęcych jest związana z większą liczebnością Firmicutes w stosunku do Bacteriodetes.

Charakterystyka ogólna

Filogeneza

Filogeneza Firmicutes była stale aktualizowana i ponownie badana, włączając coraz więcej danych i nowych metod, które pozwalają na proponowanie nowych hipotez ewolucyjnych.

Ostatnie badania oparte na analizie małych podjednostek sekwencji nukleotydów rybosomalnego RNA stworzyły strukturę filogenetyczną, w której typ Firmicutes składa się z trzech klas (Basilli, Clostridia i Erysipelotrichia), 26 rodzin i 223 rodzajów.

W poprzednich klasyfikacjach gromada ta zawierała dodatkową klasę zwaną Mollicutes, która różni się od reszty bakterii Firmicutes tym, że nie ma sztywnych ścian komórkowych, brakuje peptydoglikanów ani kwasu muraminowego, jest elastyczna i charakteryzuje się dużą liczbą komórek pleomorficznych.

Ta grupa została usunięta z Firmicutes w nowszych badaniach z alternatywnymi markerami. W rezultacie klasa Mollicutes została podniesiona do poziomu Tenericute.

Rodzina Erysipelotrichaceae, wcześniej zaklasyfikowana do Mollicutes, która tworzy ścianę komórkową gram-dodatnią, pozostaje w Firmicutes jako nowa klasa zwana Erysipelotrichia, z jednym rzędem (Erysipelotrichales) obejmującym jedną rodzinę (Erysipelotrichaceae). Najnowsze analizy potwierdzają oddzielenie klas Basilli i Clostridia.

Klasyfikacja

Klasa Clostridia

Klasa Clostridia to klad polifiletyczny zróżnicowany fenotypowo, fizjologicznie i ekologicznie. Zawiera zarówno bakterie Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne, a większość rodzajów zarodników, z wyjątkami takimi jak Clostridium.

Klasa Clostridia składa się z rzędów Clostridiales, Halanaerobiales i Thermoanaerobacterales. Bakterie należące do rzędu Clostridiales to beztlenowce ścisłe, z rzędu Halanaerobiales są halofilne, a z rzędu Thermoanaerobacteriales są termofilne.

Niektóre gatunki Clostridia mają duże znaczenie dla przemysłu, ponieważ są wykorzystywane do produkcji rozpuszczalników jako końcowego produktu procesu fermentacji.

Inne wytwarzają toksyny, takie jak Clostridium botulinum, znany również jako BoTox, aby sparaliżować mięśnie twarzy i zredukować zmarszczki skóry.

Klasa Erysipelotrichia

Ta klasa składa się z bakterii o kształcie cienkich, cienkich, prostych lub lekko zakrzywionych pręcików, z tendencją do tworzenia długich włókien. Są nieruchome, mają gram-dodatnią ścianę komórkową, która nie wytwarza przetrwalników.

Są tlenowe, fakultatywnie beztlenowe. Są chemoorganotroficzne. Mają fermentacyjny metabolizm oddechowy. Do tej grupy należą niektóre gatunki chorobotwórcze dla ssaków i ptaków, między innymi Erysipelothrix rhusiopathiae i Bulleidia extructa.

Klasa Basilli

Bakterie z klasy Basilli na ogół tworzą gram-dodatnią ścianę komórkową. Mogą tworzyć przetrwalniki lub nie. Większość z nich jest tlenowa lub mikroaerofilna, a tylko niektóre z nich to fakultatywne beztlenowce. Klasa Bacilli składa się z zamówień Bacillales i Lactobacillales.

Większość rodzajów z rzędu Bacillales tworzy przetrwalniki, chociaż są wyjątki. Ponadto wykazują one Gram-dodatnie barwienie ściany komórkowej młodych komórek. Większość rodzajów ma menachinon 7 (MK-7).

W rodzinie Thermoactinomycetaceae opisano długołańcuchowe menachinony, od MK-6 do MK-11. Menachinony są również znane jako witamina K ₂ .

Liczba łańcuchów bocznych jest wskazana w szczególnej nazwie każdego menachinonu (np. MK-6 ma sześć jednostek molekularnych przyłączonych do jądra cząsteczki utworzonej przez pierścień chinonowy).

Do rodzaju Bacillales należą wysoce patogenne bakterie, takie jak Bacillus anthracis, który wywołuje wąglika. Innym ważnym gatunkiem jest Bacillus subtilis, jeden z organizmów wykorzystany jako model w badaniach nad zrozumieniem tematów od różnicowania komórek po magazynowanie żelaza i replikację DNA.

Bakterie z rzędu Lactobacillales mogą mieć kształt pręcików lub kokosów, barwić ściany komórkowe Gram-dodatnie, nie tworzą przetrwalników i są fakultatywnie beztlenowcami i są w większości katalazo-ujemne.

Porządek ten obejmuje pożyteczne bakterie, takie jak Lactobacillus, ważne składniki flory żołądkowo-jelitowej ludzi i innych zwierząt, stosowane rzemieślniczo i przemysłowo do produkcji jogurtów i innych sfermentowanych produktów spożywczych.

Mikrobiota żołądkowo-jelitowa

Mikrobiota przewodu pokarmowego odgrywa ważną rolę w utrzymaniu zdrowia człowieka, zapewniając energię, składniki odżywcze i ochronę immunologiczną. U zdrowych dorosłych zidentyfikowano ponad 1250 gatunków bakterii, głównie należących do gromady Bacteroidetes, Firmicutes i Actinobacteria.

Ogólnie rzecz biorąc, związek Firmicutes / Bacteroidetes jest uważany za bardzo ważny w składzie mikroflory jelitowej człowieka. U osób otyłych stwierdzono wysoki odsetek Firmicutes, podczas gdy u osób o niskiej wadze odnotowano odwrotną zależność.

Skład tej mikrobioty ewoluuje przez całe życie, od wczesnego dzieciństwa do starości. W związku z tym stosunek Firmicutes / Bacteroidetes wzrasta od urodzenia do dorosłości i ulega dalszej zmianie wraz z wiekiem.

Stwierdzono również, że dieta ma znaczący wpływ na mikrobiotę przewodu pokarmowego. Stosunek Firmicutes / Bacteroidetes jest wyższy u osób na diecie opartej na białku zwierzęcym i tłuszczach nasyconych niż u osób na diecie bogatej w warzywa i błonnik.

Bibliografia

1. Bahl, H & Dürre, P. (2000). Clostridia: biotechnologia i zastosowania medyczne. Niemcy. Wiley-VCH.
2. Conlon, MA & and Bird. AR (2015). Wpływ diety i stylu życia na mikroflorę jelitową i zdrowie ludzi. Odżywki, 7 (1), 17–44.
3. Firmicutes. (2018, 30 stycznia). Wikipedia, wolna encyklopedia. Data konsultacji: 20:40, 27 września 2018 r. Z es.wikipedia.org
4. Firmicutes. (2018, 17 września) W Wikipedii, The Free Encyclopedia. Pobrano 20:41, 27 września 2018, z en.wikipedia.org
5. Mariat, D, Firmesse, O., Levenez, F, Guimarăes, VD, Sokol, H, Doré, J, Corthier, G i Furet JP. (2009). Stosunek Firmicutes / Bacteroidetes w ludzkiej mikroflorze zmienia się wraz z wiekiem. BMC Microbiology, 9 : 123.
6. Vos, P., Garrity, G., Jones, D., Krieg, NR, Ludwig, W., Rainey, FA, Schleifer, K.-H., Whitman, W. (2009). Bergey's Manual of Systematic Bacteriology: Tom 3: The Firmicutes. ZASTOSOWANIA.