Firmikuudid

Bacillus subtilis

Bacillus subtilis, Firmicutes'e hõimkonna liige

Firmikuudid (ladina Firmicutes; firmus, tugev, ja cutis, nahk) on bakterihõimkond, mis hõlmab väikese G+C sisaldusega (alla 50%) valdavalt grampositiivseid bakteriliike. Kuju poolest nad on kokid (üksikud ümarad) või batsillid (pulgakujulised). Heliobacteriaceae sugukonda kuuluvad bakterid on ka fotosünteesivõimelised.

Produtseerivad endospoori, mis on resistentne ekstreemsetele tingimustele ja ka kuivatamisele. Firmikuute on võimalik leida erinevates keskkondades: hõimkond sisaldab nii inimese normaalse mikrobioota liike kui ka tööstuses kasutatavaid (näiteks piimhappelisi) ja patogeenseid liike.

Uurimused näitasid, et soolemikrofloora kooslus määrab, millised metabolismirajad on indiviidil olemas ja kuidas nad töötavad. Soolemikrobiootas olev Bacteroides/Firmicutes suhe on oluline metabolismi määramisel, seega rasvumise diagnoosimiseks ja ravimiseks. Firmikuudid on seotud rasvade ladestumisega, kuna firmikuutide rohkus vähendab metabolismiradade mitmekesisust. Firmicutes mõjutavad rasvhapete imendumist ja lipiidide metabolismi. Firmikuutide rikkus on seotud lipiiditilgakeste akumuleerumisega kudedes, mis asuvad seedetraktist väljaspool.

Klassifikatsioon

Hõimkond Firmicutes

• Klassi Bacilli kuuluvad järgmised seltsid:
  • Bacillales
  • Lactobacillales
• Klassi Clostridia kuuluvad järgmised seltsid:
  • Clostridiales
  • Halanaerobiales
  • Natranaerobiales
  • Thermoanaerobacterales
• Klassi Erysipelotrichia kuulub järgmine selts:
  • Erysipelotrichales
• Klassi Limnochordia kuulub järgmine selts:
  •  Limnochordales
• Klassi Negativicutes kuuluvad järgmised seltsid:
  • Acidaminococcales
  • Selenomonadales
  • Veillonellales
• Klassi Tissierellia kuulub järgmine selts:
  • Tissierellales

Klassid

Hõimkonnas on kokku kuus klassi, aga neist kaks on enam levinud: Bacilli ja Clostridia. Bakterid, mis kuuluvad Clostridia klassi on anaeroobsed ja Bacilli kuuluva klassi bakterid on fakultatiivsed anaeroobid. Clostridia ja Bacilli klasside bakterid kuuluvad inimese mikrobioota koosseisu ja täpsemalt soolemikrobioota koosseisu.

Bacilli

Bacillus anthracis, on värvitud Grami järgi

Bacilli klassi kuuluvad bakterid on aeroobid või fakultatiivsed anaeroobid, mis võivad moodustuda spoore. Igal bakteril tekib ainult üks spoor, mis on soojuse-, radiatsiooni-, külma- ja kuivamiseresistentne. Bacilli võivad elada ekstreemsetes keskkondades, kuna mõned bakterid on termo- ja psührofiilsed, alkalofiilsed ja atsidofiilsed, halotolerantsed ja halofiilsed ning tolereerivad suurt pH ja temperatuuri kõikumist. Bacilli produtseerivad piim- ja etaanhapet suhkrute fermentatsiooni tulemusena. Firmikuutide hõimkonda kuuluvana on nad grampositiivsed.

Sõna "Bacilli" on tekitanud segadusi mõnedes keeltes (valdavalt vene ja inglise keeles). „Bacillus“ (suure tähega) on Bacilli klassi kuuluv liik, aga „bacillus” on sõna bakteri morfoloogia kirjeldamiseks, mis tähendab „pulgakujuline“. Mitte kõik Bacilli klassi kuuluvad bakterid ei ole pulgakesed ja ka klassist väljas eksisteerib liike, mis võivad omandada pulgakuju, näiteks Staphylococcus’e liigid on kerakujulised, aga kuuluvad Bacilli klassi, samal ajal Clostridium kamina dalla kotta bakter on pulgakujuline, vaatamata sellele, et ei ole Bacilli klassis.

Bacilli klassi kuuluvad bakterid on võimelised sünteesima antibiootikume ja neid on kasutatud tööstuses. Samas leidub nende hulgas ka patogeenseid liike. Kõige tuntum patogeenne liik on Bacillus anthracis ehk Siberi katku tekitaja, mida on kasutatud bioloogilise relvana. Antibiootikumide süntees on väga tähtis omadus ja seda kasutatakse meditsiinitööstuses, näiteks neosporiini tootmine põhineb Bacilli klassi kuuluvate bakterite saaduse kasutamisel. Bacilli on spoore moodustav klass ja spoore on mõnikord kasutatud tööstuses selleks, et kontrollida sterilisatsiooni meetodite ja keemiliste detergentide efektiivsust. Bacilli klassi kuulub ka selts Lactobacillales, mida kasutatakse näiteks jogurtitööstuses. Laktobatsillide abil valmistatakse probiootikume, mis aitavad inimese soolemikroflooras säilitada pH'd. Lactobacillales’i seltsi liigid on seotud ka immunomodulatsiooniga ehk nad on võimelised reguleerima peremehe immuunvastust.

• Bacilli
  • Selts Bacillales
  • Selts Lactobacillales

Clostridia

Clostridium botulinum, on värvitud Grami järgi

Clostridia on klass, kuhu kuuluvad anaeroobsed bakterid, kellele on hapnik toksiline. Сlostridia klassi bakterid on liikumisvõimelised, pulgakujulised või keerdunud, grampositiivsed ja spoorimoodustavad. Mõned bakterid, näiteks C. butyricum ja C. pasteurianum fikseerivad lämmastiku. Bakterid fermenteerivad suhkruid orgaanilise hapete tekkimisega, näiteks põhilised saadused on piim-, butaan-, etaan- ja metaanhapped. Clostridia klassi kuuluvad bakterid on rohkesti leitud mullas, osa neist on ka inimesele patogeensed liigid (näiteks Clostridium botulinum, mis produtseerib botulismi toksiini ja Clostridium tetani produtseerib teetanuse toksiini (tetanospasmin)). Vaatamata sellele, et botulismi toksiin (ehk botoks), on inimestele kahjulik, kasutatakse seda mittekontrolliva lihaste kontraktsiooni ravimiseks ja ka plastilises kirurgias. Mõned Clostridia liigid on leitud bakteriaalse vaginoosiga naiste mikroflooras.

Mõningaid ensüüme, mis on produtseeritud Closridia klassi poolt, on kasutatud biotervendamiseks (näiteks reostuse kõrvaldamiseks veest ja mullast), selle jaoks baktereid pannakse reostatud keskkonda ja stimuleeritakse prolifireerimiseks ja elutegevuseks. Selline puhastusviis on mõnikord kiirem ja odavam kui muud puhastusviisid.

Clostridia elutegevusega on seotud mõned haavainfektsioonid. Infektsioonid pole lokaalsed, vaid neid leidub kogu maailmas. Tavaliselt peremeesorganism ei saa end kaitsta Clostridia bakterite vastu, sest organismi vastupanuvõime neile on väga väike või pole seda üldse. Clostridia baktereid diagnoositakse, iseloomustades kahjustusi ja analüüsides gramtesti abil bakterikultuuri. Vaatamata sellele, et immuunsust pole, on võimalik bakterite elutegevust haavas kontrollida antibiootikumide abil, selle jaoks sobib hästi penitsilliin. Haavu ravitatakse mõnikord ka kirurgiliselt, sügavalt haava puhastades.

• Clostridia
  • Selts Clostridiales
  • Selts Halanaerobiales
  • Selts Natranaerobiales
  • Selts Thermoanaerobacterales