FIRMICUTES: KENMERKEN, MORFOLOGIE EN CLASSIFICATIE - BIOLOGIE - 2025

Firmicutes is een van de phyla waarin bacteriën worden geclassificeerd. Dit phylum omvat drie klassen (Bacilli, Clostridia en Erysipelotrichia), 26 families en 223 geslachten, en vormt dus het belangrijkste bacteriële phylum.

De bacteriën die in dit phylum zijn ingedeeld, hebben een gemeenschappelijke evolutionaire geschiedenis. Ze hebben allemaal een stijve celwand, waaraan de naam Firmicutes is ontleend (in het Latijn betekent firmus stevig en teint verwijst naar de huid of celwand).

Lactobacillus acidophilus. Door Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. (Archief van de auteur), via Wikimedia Commons

Alle phylum-bacteriën bevatten muraminezuur in de celwand en sommige bevatten teitoïnezuur. De meeste zijn grampositief, behalve de families Veillonellaceae en Syntrophomonadaceae, die gramnegatief zijn.

Firmicutes-bacteriën zijn fenotypisch divers en kunnen bolvormige, rechte, gebogen cellen, spiraalvormige staven of filamenten zijn, met of zonder flagella, met of zonder hittebestendige endosporen.

Ze kunnen aëroob, facultatief of strikt anaëroob zijn. Sommige zijn thermofiel en / of halofiel. Sommigen van hen zijn chemoganotrofen en andere zijn anoxische fotoheterotrofen. De meeste groeien in een neutrale pH, maar sommige zijn acidofiel of alkalifiel. Ze hebben een DNA-gehalte dat over het algemeen minder dan 50% is.

De bacteriën die in de phylum Firmicutes zijn ingedeeld, vormen een belangrijk onderdeel van de menselijke darmflora, samen met de bacteriën die in de phylum Bacteriodetes zijn ingedeeld. Recente studies hebben aangetoond dat de intestinale microbiota van zwaarlijvige mensen en diermodellen geassocieerd is met een grotere hoeveelheid Firmicutes, in relatie tot Bacteriodetes.

Algemene karakteristieken

Fylogenie

De fylogenie van de Firmicutes is voortdurend herzien en opnieuw bestudeerd, waarbij steeds meer gegevens en nieuwe methoden zijn opgenomen waarmee nieuwe evolutionaire hypothesen kunnen worden voorgesteld.

Recente studies op basis van analyse van kleine subeenheden van ribosomale RNA-nucleotidesequenties hebben een fylogenetisch raamwerk gegenereerd waarin de Firmicutes-phylum bestaat uit drie klassen (Basilli, Clostridia en Erysipelotrichia), 26 families en 223 geslachten.

In eerdere classificaties omvatte dit phylum een ​​extra klasse genaamd Mollicutes, die verschilt van de rest van Firmicutes-bacteriën doordat het geen starre celwanden heeft, geen peptidoglycanen of muraminezuur heeft, flexibel is en sterk pleomorfe cellen.

Deze groep is verwijderd uit Firmicutes in recentere onderzoeken met alternatieve markers. Als gevolg hiervan werd de Mollicutes-klasse verheven tot de Tenericute-rand.

De Erysipelotrichaceae-familie, voorheen geclassificeerd als Mollicutes, die een grampositieve celwand vormt, blijft in Firmicutes als een nieuwe klasse genaamd Erysipelotrichia, met een enkele orde (Erysipelotrichales) die een enkele familie (Erysipelotrichaceae) omvat. Recente analyses bevestigen de scheiding tussen de Basilli- en Clostridia-klassen.

Classificatie

Clostridia-klasse

De Clostridia-klasse is een fenotypisch, fysiologisch en ecologisch diverse polyfyletische clade. Het bevat zowel grampositieve als gramnegatieve bacteriën en de meeste geslachten zijn sporenvormend, met uitzonderingen zoals Clostridium.

De Clostridia-klasse bestaat uit de ordes Clostridiales, Halanaerobiales en Thermoanaerobacterales. Bacteriën die behoren tot de orde Clostridiales zijn strikt anaëroben, die van de orde Halanaerobiales zijn halofiel en die van de orde Thermoanaerobacteriales zijn thermofiel.

Sommige soorten Clostridia zijn van groot belang voor de industrie, aangezien ze worden gebruikt om oplosmiddelen te produceren als eindproduct van het fermentatieproces.

Anderen produceren gifstoffen, zoals Clostridium botulinum, ook bekend als BoTox, om de spieren van het gezicht te verlammen en huidrimpels te verminderen.

Erysipelotrichia-klasse

Deze klasse is samengesteld uit bacteriën met de vorm van fijne dunne, rechte of licht gebogen staafjes, met de neiging om lange filamenten te vormen. Ze zijn immobiel, met een grampositieve celwand, die geen endosporen produceren.

Ze zijn aëroob, facultatief anaëroob. Ze zijn chemo-organotroof. Ze hebben een fermentatief ademhalingsmetabolisme. Deze groep omvat enkele soorten die pathogeen zijn voor zoogdieren en vogels, waaronder Erysipelothrix rhusiopathiae en Bulleidia extructa.

Basilli-klasse

Basilliklasse bacteriën vormen over het algemeen een grampositieve celwand. Ze kunnen al dan niet endosporen vormen. De meeste zijn aëroob of microaëroob, terwijl slechts enkele facultatieve anaëroben zijn. De Bacilli Class is samengesteld uit de bestellingen Bacillales en Lactobacillales.

De meeste geslachten van de orde Bacillales vormen endosporen, hoewel er uitzonderingen zijn. Bovendien hebben ze grampositieve kleuring van de celwand in jonge cellen. De meeste geslachten hebben menaquinon 7 (MK-7).

Menaquinonen met een lange keten, van MK-6 tot MK-11, zijn gerapporteerd in de thermoactinomycetaceae-familie. Menaquinones zijn ook bekend als vitamine K ₂ .

Het aantal zijketens wordt aangegeven in de specifieke naam van elk menachinon (bijv. MK-6 heeft zes moleculaire eenheden die zijn bevestigd aan de kern van het molecuul dat wordt gevormd door een chinonring).

Het geslacht bacillales omvat zeer pathogene bacteriën zoals Bacillus anthracis, die miltvuur veroorzaakt. Een andere belangrijke soort is Bacillus subtilis, een van de organismen die als model in onderzoek wordt gebruikt om onderwerpen te begrijpen die variëren van celdifferentiatie tot ijzeropslag en DNA-replicatie.

Bacteriën van de orde Lactobacillales kunnen staaf- of coccaalvormig zijn, grampositieve celwandkleuring vertonen, geen endosporen vormen en zijn facultatief anaëroben en zijn meestal catalase-negatief.

Deze bestelling omvat nuttige bacteriën zoals Lactobacillus, belangrijke componenten van de gastro-intestinale flora bij mensen en andere dieren, en worden ambachtelijk en industrieel gebruikt voor de productie van yoghurt en ander gefermenteerd voedsel.

Gastro-intestinale microbiota

De gastro-intestinale microbiota speelt een belangrijke rol bij het handhaven van de menselijke gezondheid door energie, voedingsstoffen en immuunbescherming te bieden. Bij gezonde volwassenen zijn meer dan 1250 soorten bacteriën geïdentificeerd, voornamelijk behorend tot de phyla Bacteroidetes, Firmicutes en Actinobacteria.

In het algemeen wordt de relatie Firmicutes / Bacteroidetes van groot belang geacht voor de samenstelling van de menselijke darmmicrobiota. Bij zwaarlijvige mensen is een hoog percentage Firmicutes vastgesteld, terwijl bij mensen met een laag gewicht een omgekeerd verband is gemeld.

De samenstelling van deze microbiota evolueert gedurende het hele leven, van de vroege kinderjaren tot op hoge leeftijd. De verhouding Firmicutes / Bacteroidetes neemt dus toe van de geboorte tot de volwassenheid en wordt verder gewijzigd met de hogere leeftijd.

Er is ook vastgesteld dat voeding een significant effect heeft op de gastro-intestinale microbiota. De verhouding Firmicutes / Bacteroidetes is hoger bij mensen met een dieet op basis van dierlijke eiwitten en verzadigd vet dan bij mensen met een dieet met veel groenten en vezels.

Referenties

1. Bahl, H & Dürre, P. (2000). Clostridia: biotechnologie en medische toepassingen. Duitsland. Wiley-VCH.
2. Conlon, MA & en Bird. AR (2015). Het effect van voeding en levensstijl op darmmicrobiota en menselijke gezondheid. Nutrients, 7 (1), 17-44.
3. Firmicutes. (2018, 30 januari). Wikipedia, de gratis encyclopedie. Consultatiedatum: 20:40, 27 september 2018 op es.wikipedia.org
4. Firmicutes. (2018, 17 september) In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Opgehaald om 20:41, 27 september 2018, op en.wikipedia.org
5. Mariat, D, Firmesse, O., Levenez, F, Guimarăes, VD, Sokol, H, Doré, J, Corthier, G en Furet JP. (2009). De Firmicutes / Bacteroidetes-verhouding van de menselijke microbiota verandert met de leeftijd. 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: Volume 3: The Firmicutes. TOEPASSINGEN.