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BIOQUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL SEMANA 7 DIVERSIDAD MICROBIANA La clasificación, nomenclatura e identificación son tres áreas separadas pero interrelacionadas de la taxonomía. La clasificación es el ordenamiento de microorganismos en grupos taxonómicos (taxa) con base en semejanzas o interrelaciones. La clasificación de los microorgsnismos procariotas, como son las bacterias, requiere de un conocimiento obtenido por técnicas experimentales así como la observación, ya que a menudo es necesario determinar las propiedades bioquímicas, fisiológicas, genéticas y morfológicas para lograr una descripción adecuada de un taxón. La nomenclatura consiste en dar nombre a un microorganismo con base en reglas internacionales de acuerdo con sus características. La identificación se refiere al uso práctico de un esquema de clasificación: 1. Para aislar e identificar microorganismos de interés de aquéllos que no lo tienen. 2. Para verificar la autenticidad o propiedades especiales de un cultivo. 3. Para aislar e identificar al agente causal de un daño. Ejemplo de intervalos taxonómicos: Reino : Procariota División: Gracillicutes. Clase: escotobacterias. Orden Eubacteriales. Familia: Enterobacteracea. Género: Escherichia. Especie: Coli. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Página 1 BIOQUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL EJEMPLOS DE LAS PRINCIPALES CATEGORIAS Y GRUPOS BACTERIANOS (Bergey’s Manual of Determinative bacteriology , 9th ed.) I. II. Eubacterias Gran negativas que tienen paredes celulares. Grupo 1: Espiroquetas Grupo 2: Bacterias gran negativas aerobias/ microaerofilas, helicoidales motiles/ vibroides. Grupo 3: Bacterias en bastón no motiles (o pocas veces motiles) Grupo 4: Bacilos y cocos Gram negativos aerobios/ microaerófilos. Grupo 5: Bacilos Gram negativos anaerobios facultativos. Grupo 6: Bacilos Gram negativos, anaerobios, rectos, curvos y helicoideos. Grupo 7: Bacterias desasimiladoras de sulfato o reductoras de azufre Grupo 8: Cocos Gram negativos aanerobios. Grupo 9: Rickettsias y clamidias. Grupo 10: Bacterias fototróficas anoxigénicas. Grupo 11: Bacterias fototróficas oxigénicas. Grupo 12: Bacterias quimiolitotróficas aerobias y microorganismos variados. Grupo 13: bacterias con gemación o apéndice. Grupo 14: Bacterias con envoltura. Grupo 15: Bacterias con deslizamiento no fotosintéticas, sin órgano fructífero. Grupo 16: Bacterias deslizantes con órgano fructífero: mixobacterias. Bacterias Gram positivas que tienen paredes celulares: Grupo 17: Cocos Gram positivos. Grupo 18: Bacilos y cocos Gram positivos formadores de endosporas. Grupo 19: Bacilos Gram positivos no esporulantes regulares. Grupo 20: Bacilos Gram positivos no esporulantes irregulares. Grupo 21: Micobacterias. Grupos 22 a 29: Actinomicetos. III. Eubacterias sin pared celular: Micoplasmas o molicutes. Grupo 30: Micoplasmas. IV. Arqueobacterias: Grupo 31: Metanógenas. Grupo 32: Reductores arcaicos de sulfato. Grupo 33: Arqueobacterias extremadamente halófilas. Grupo 34: Arqueobacterias con menor pared celular. Grupo 35: Metabolizadores de azufre extremadamente termófilos o hipertermófilos. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Página 2 BIOQUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL ESPIROQUETAS Son bacterias helicoidales. Tienen flagelos polares que no son externos, son internos, se llaman endoflagelos. Rodeando a la bacteria y a los flagelos hay una vaina externa de tres capas. La bacteria en si se llama cilindro protoplasmático. A los endoflagelos se les llaman fibras axiales. Existen tres géneros: Treponema, Leptospira y Borrelia. Los tres dan enfermedades en humanos, Treponema es anaerobio, el resto son aerobios. 1.- TREPONEMA: Existen 4 especies, sólo una es patógena en humanos, provoca la sífilis, que es una enfermedad de transmisión sexual (ETS), es T. pallidum es muy sensible al calor y a la deshidratación. 2.- LEPTOSPIRA: Es aerobio. Tenemos a L. interrogans que da la leptospirosis, esta enfermedad es una zoonosis. Los portadores son roedores, cerdos o perros. La enfermedad se transmite por la orina o por aguas contaminadas con esta orina. El microorganismo entra por mucosas o heridas en la piel. 3.- BORRELIA: B. recurrentis da la fiebre recurrente. Es una zoonosis. La enfermedad la transmiten piojos o garrapatas (B. hispánica). Tiene diferentes fases de fiebre que posee entre 3 y 10 ciclos. Bacilos Gram negativos anaerobios facultativos: Familias de relevancia ecológica. Son un grupo de bacterias en forma de bacilos, Gram negativos, capaces de fermentar azucares, anaerobios facultativos, a este grupo pertenecen las familias: Enterobactereaceae. Vibrionaceae. Familia Enterobactereceae: Bacilos pequeños, no esporulados, movilidad con flagelos peritricos, sin cápsula, crecen fácilmente en los medios de laboratorio. Fermentan carbohidratos y alcoholes, son quimiorganofrofos, catalasa positiva, oxidasa negativa. Los géneros más importantes son: Escherichia, Shiguella, Salmonella, Klebsiella, Proteus, Enterobacter, Serratia, Erwinia, Edwarsiella y Hafnia. Yersinia, Citrobacter, Familia Vibrionaceae: Bacilos cortos, rectos, curvos, Gram negativos, generalmente móviles, quimiorganotróficos, con metabolismo fermentativo, habita en aguas dulces, marinas y ocasionalmente peces y humanos. Algunas especies son patógenas, oxidasa Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Página 3 BIOQUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL positiva. Los género más importantes son: Vibrio (Vibrio cholerae), Aeromonas, Plesiomonas, Photobacterium, Lucibacterium. Bacilos Gram negativos anaerobios. Grupos de relevancia ecológica. Géneros Porphyromonas: Bacilos Gram negativos, inmóviles. Son anaerobios estrictos. Factores de virulencia: Fimbrias para agregarse a otras bacterias. Forman vesículas de superficiales, señuelos para consumir factores defensivos (complemento, péptidos antimicrobianos, anticuerpos, etc). Colagenasas, destruyen colágeno sostén de los tejidos. Secretan diversos enzimas: desoxirribonucleasas, fosfolipidasas. Pueden degradar fibrinógeno. Enzimas que destruyen tejidos. Gingipaínas (proteasas inespecíficas, hemolíticas (obtienen Fe). Destruyen proteínas defensivas (ejm: lactoferrina y transferrina). Metabolismo: Utilizan principalmente aminoácidos y no fermentan hidratos de carbono. Obtienen menos moléculas de ATP que los microorganismos con cadena respiratoria. Liberan metabolitos tóxicos para las células del hospedador, algunos son volátiles (halitosis). Género Prevotella Bacilos Gram negativos. Inmóviles. Respiración: anaerobios estrictos. Factores de virulencia: proteasas que degradan inmunoglobulinas. Fimbrias que participan en la agregación y coagregación bacterianas. Metabolitos tóxicos que causan muerte de células del hospedador por contacto. Género Bacteroides Morfología: Pleomórficas. Movilidad: móvil. Hábitat: abundante en heces. 53% personas sanas. Respiración: anaerobios estricto. Factores de virulencia: proteasas inespecíficas y neuroamidasas( Bacteroides forsythus ) Bacteria reductora de sulfato Las bacterias reductoras de sulfato comprenden varios grupos de bacterias que utilizan el sulfato como agente oxidante, reduciéndolo a sulfuro. La mayoría pueden también utilizar compuestos de azufre oxidados tales como sulfito y tiosulfato o azufre elemental. Es un metabolismo disasimilativo de azufre puesto que no se asimila ningún compuesto orgánico. Las bacterias reductoras de sulfato se han considerado como un posible tratamiento para las aguas ácidas de las minas que otras bacterias originan. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Página 4 BIOQUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL Las bacterias reductoras de sulfato se tratan como un grupo fenotípico junto con otras bacterias reductoras de azufre para propósitos identificativos. Desulfobacterales Desulfovibrionales Syntrophobacterales Un cuarto grupo incluye termófilos en su propio filo, Thermodesulfobacteria. Las bacterias reductoras de sulfato restantes se clasifican con otras bacterias en Nitrospirae y en el grupo gram positivo Peptococcaceae (por ejemplo, Thermodesulfovibrio y Desulfotomaculum, respectivamente). Hay también un único género de Archaea capaz de la reducción del sulfato, Archaeoglobus. El olor a huevos podridos del sulfuro de hidrógeno es a menudo un marcador para la presencia de bacterias reductoras de sulfato en la naturaleza. Cocos Gram negativos anaerobios: Rickettsias, Chlamydias y Mycoplasmas. Las Rickettsias, Clamydias y Micoplasmas se estudian en forma conjunta por poseer características comunes que las llevaron a ser confundidas con virus. Entre éstas características destacamos su pequeño tamaño (capaces de atravesar filtros bacterianos) y la exigencia energética de la célula huésped (parásitos intracelulares obligados) características de Rickettsias, Clamydias. La forma de multiplicación (división binaria), la presencia de ADN y ARN simultáneamente y la sensibilidad a antibióticos los clasifican definitivamente como bacterias. Estos gérmenes son agentes de diferentes procesos respiratorios y de enfermedades sexualmente transmisibles, entre otros, pudiendo dar origen también a complicaciones severas. Rickettsias: Son coco bacilos Gram negativos parásitos intracelulares con sistema energético propio aunque insuficiente y sensibles a diversos antibióticos. Chamydias: Son bacterias pequeñas, con estructura de pared similar a las Gram negativas, parásitos intracelulares estrictos, necesitando de la energía de la célula huésped que parasitan. Mycoplasmas: Estas bacterias son los organismos de vida libre más pequeños que se conocen. Existen especies saprofitas, parasitas de vegetales y animales. En el hombre son agentes de numerosos procesos respiratorios como de infecciones de genitales. Dra. FLOR TERESA GARCÍA HUAMÁN Página 5