Unidad 5. Diversidad del Mundo microbiano

Objetivos

ConocerLos microorganismos más importantes y sus características

Las diferentes aplicaciones de la microbiología

Asimilar-Los microorganismos evolucionan, los mutantes mejor adaptados a un medio son

seleccionados. Frecuentemente esta evolución no supone una alteración de las capacidades de los microorganismos pero permite clasificarlos filogenéticamente

Comprender y discutir-La diversidad microbiana y su cambiante clasificación

UNIDAD V.- Diversidad del Mundo microbianoTema 15.- Bacterias: Gram positivas con bajo contenido en G+C, Firmicutes: Mollicutes, Clostridia, Bacilli y sus características

52 Phyla

desde 1987 (26) no cultivables

pre-1987 (12)

Rappé and Giovannoni (2003) The uncultured microbial majority.Annu Rev Microbiol, 57: 369-394 ,

desde 1987 (14 más, cultivadas)

Bacteria, 2003

Firmicutes

Firmicutes

• Phylum Firmicutes– La mayoría son saprófitos inocuos de vida

libre (algunas son patógenas)– Muy abundante en la flora intestinal de

vertebrados– Son muy importantes en la industria lactea

y alimentaria– Contiene 3 clases, Mollicutes, Clostridia,

and Bacilli; 10 órdenes 33 familias– Mollicutes no tienen pared celular– Clostridia and Bacilli tienen pared celular– Algunos forman endosporas

Consti

tuye

un

grup

o m

onof

ilétic

o

Entrecruzamiento directo entre posiciones 3 y 4 presente en la mayoría de las bacterias Gram negativas y muchas Gram positivas

Observado en Gram positivos : 1. Staphylococcus aureus; 2. Staphylococcus epidermidis;3. Micrococcus roseus;4. Lactobacillus viridescens; 5. Streptococcus salivarus; 6. Leuconostoc cremoris

Presente en patógenos de plantas delgénero Corynebacterium

Firmicutes La estructura del péptidoglicano varía según los diferentes grupos de forma que a menudo es útil para identificar grupos específicos

Metabolismo de los molicutes

• tienen un genoma muy pequeño (500 genes)

• muchos son anaerobios facultativos

• en animales colonizan las mucosas y las articulaciones

• Quimioorganotrogofos– algunos producen ATP mediante glicolisis y fermentación

láctica– algunos catabolizan aminoácidos y urea– algunos tiene una ruta de las pentosas fosfato funcional– ninguno tiene completo el ciclo de los ácidos

tricarboxílicos – deficiente en numerosas rutas biosintéticas

Patógenos importantes

• Mycoplasma mycoides – Pleuroneumonia bovina• Mycoplasma gallisepticum – enfermedades crónicas

respiratorias en pollos• Mycoplasma pneumoniae – causa neumonía

atípica primaria en humanos

Mycoplasma teñido

Características generales de los Mollicutes

Mycoplasma es el típico contaminante de los cultivos celulares

Mollicutes

Mycoplasma mobile

¿Qué enzimas le faltan a Mycoplasma pneumoniae para llevar el ciclo de Krebs?

Escherichia coli

Mollicutes

El géneroClostridium es el más diverso• Metabolismo fermentativo

– fermentan aminoácidos (oxidan un aminoácido empleando otro como aceptor de electrones)

– sus productos de fermentación son responsables de los olores desagradables asociados con la putrefacción

Especies importantes de Clostridium

• C. botulinum – estropea alimentos (especialmente los enlatados); provoca botulismo

• C. tetani – Provoca tetano

• C. perfringens – Causa gangrena

• C. acetobutylicum – productor de butanol

(Centro de reacción fotosintético de tipo I)

Clase ClostridiaClase Clostridia

Clase BacilliClase Bacilli• contiene dos órdenes, Bacillales y Lactobacillales; muy diversa, 16 familias; ~59 géneros

Clase BacilliClase Bacilli

Orden Bacillales

• dividido en varias familias con géneros muy importantes

– familia Bacillaceae – género Bacillus

– familia Caryophanaceae – género Caryophanon

– familia Listeraceae – género Listeria

– familia Staphylococcaceae – género Staphylococcus

– familia Thermoactinomycetaceae – géneroThermoactinomyces

Especies importantes de Bacillus

Cuerpo parasporal

endospore

Bacillus cereus Bacillus anthracis Bacillus thuringiensis

Clase Bacilli

• B. subtilis – importante organismo experimental. Modelo de Gram positivo– su genoma ha sido secuenciado

• tiene familias de genes en un gran número debido a la duplicación genética

10 profagos integrados o restos de profagos• varias especies producen antibióticos• B. cereus – contaminante de alimentos• B. anthracis – anthrax (Carbunco)• B. thuringiensis y B. sphaericus – empleados como insecticidas

– Cuerpo parasporal – Cristal sólido de proteína que contiene la toxina

Especies importantes de Staphylococcus (fermenta glucosa anaeróbicamente oxidasa negativo (pueden crecer en caldo de Rothe, catalasa positivos)

Ej., Staphylococcus epidermidis• residente común en la piel

• a veces responsables de endocarditis e infecciones de pacientes con bajas defensas

– ej. infecciones quirúrgicas e infecciones del trato urinario

Ej., Staphylococcus aureus

• residen normalmente en la piel, las glándulas cutáneas, las mucosas de los animales de sangre caliente y lo tractos gastrointestinal y urinario

• causa forúnculos, abscesos, infecciones de heridas, infecciones quirúrgicas, infecciones alimentarias, neumonía, síndrome de shock tóxico y otras enfermedades

• produce coagulasa (hace que se coagule el plasma sanguíneo) y de esta forma escapa a los macrófagos

• β-hemolítica (lisa completamente los eritrocitos, se observa como halos claros en agar sangre)

Disco Novobiocina S

DNAse Agar Clearing +

DNAse Agar Clearing -

Mannital Salt Agar Fermentation +

Mannital Salt Agar Fermentation -

Clase Bacilli

Disco Novobiocina S

GéneroListeria• bacilos cortos

– móvil con flagelos perítricos• aeróbio o facultativo

– catalasa positivos• frecuentes en materia en descomposición• ej. L. monocytogenes – listeriosis (infección transmitida por alimentos)• Su ciclo infectivo comprende:

– entrada en las células epiteliales mediante internalinas– Lisis de la vacuola primaria– movimiento intracelular – dispersión entre células

Listeria spp. creciendo en medio RAPID'L. MONO (BioRad). Listeria monocytogenes se observa como colonias azules mientras que otras Listeria spp. aparecen blancas

Listeria spp. creciendo en medio cromogénico ALOA (Agar Listeria Ottavani and Agosti). Las colonias de Listeria monocytogenes colonies están rodeadas de un halo mientras que otras Listeria spp. no lo están.

Clase Bacilli

• Thermoactinomyces vulgaris está asociado a la enfermedad pulmonar alérgica profesional denominada bagazosis que se presenta en trabajadores expuestos a la inhalación de polvos de bagazo de caña enmohecido.

• Thermoactinomyces vulgaris se desarrolla en el bagazo o sea la caña cuando se ha exprimido para extraer su jugo.

• Frecuentemente se confunde son hongos ya que crece en micelas y produce esporas. La inhalación de las espora produce fibrosis pulmonar que se desarrolla rápidamente hasta provocar la muerte

Género ThermoactinomycesClase Bacilli

• En áreas urbanas se puede dispersar a través de los sistemas de aire acondicionado

• Las cepas de este genero crecen a temperaturas superiores a 60ºC y formas esporas globosas individuales en hifas aéreas o hifas en sustrato

• Forman verdaderas endosporas bacterianas

Thermoactinomyces vulgaris

Género Caryophanon

• aerobios estrictos • su hábitat normal es

el estiércol de vaca• Acetato es su

principal fuente de carbono y energía

1000 X

Caryophanon bacterium from a cooling tower water sample. Stained with lactofuchsin.

Order Lactobacillales• también llamadas bacterias del ácido

láctico• morfológicamente diversas

– no esporulan– en general no móviles

• fermentan azucares para obtener energía– no tiene citocromos

• Por eso pueden crecer en presencia de azida sódica (Caldo de Rothe)

– Exigentes• contiene varios géneros muy importantes

Clase Bacilli

Lactococcus lactisEscherichia coli

¿no tiene citocromos?Clase Bacilli

Género Lactobacillus

• llevan a cabo tanto fermentación homoláctica (vía ruta glicolítica) o fermentación heteroláctica (vía ruta de las pentosas fosfato)

• ampliamente distribuidas en la naturaleza– sobre las superficie de las plantas– en productos alimenticios, carne, agua, lodos, cerveza, frutas, y otro

materiales– flora normal de la boca, tracto intestinal y vagina

• en general no patogénicos

• a veces tienen forma de cocobacilos

• crecen óptimamente en condiciones ligeramente ácidas (pH 4.5 a6.4)

Importancia de los lactobacilli• fermentan productos vegetales (chucrut, encurtidos, ensilaje• fermentan bebidas (vino, cerveza, zumos) • Quesos suizos y otros quesos duros• yogurt

– Acción secuencial de Streptococcus thermophilus y Lactobacillus bulgaricus

– Streptococcus thermophilus genera un ambiente anaerobio y acidifica ligeramente el medio

– Fermentan casi toda la lactosa a ácido láctico y aromatizan el yogurt con diacetilo y acetaldehido

• embutidos• también pueden deteriorar la carne, cerveza o la leche

Clase Bacilli

Importancia de Leuconostoc

• producción de vino• fermentación de verduras como las coles y

pepinillos• producción de suero de leche, mantequilla y queso• L. mesenteroides sintetiza dextranos (polímero lineal

de glucosa) a partir de sacarosa• implicados en el deterioro de alimentos

– toleran altas concentraciones de azúcar– crece en sirope

Género Leuconostoc:

Carecen de citocromo y catalasa y llevan a cabo fermentación heteroláctica por medio de la vía fosfocetolasa

Clase Bacilli

• no móviles• facultativas y anaerobias estrictas• fermentación homoláctica

Sistema de clasificación de Lancefield– se basa en los antígenos de polisacaridos y ácido teicoico en la pared celular y entre a pared celular y la membrana plasmática

Géneros Enterococcus, Streptococcus y Lactococcus Quimioheterótrofos mesófilos sin esporas

Clase Bacilli

-hemolisis– lisis incompleta de los

eritrocitos– se observa como una zona

verdosa alrededor de una colonia en agar sangre

• β-hemolisis– lisis completa de los

eritrocitos– se observa como una zona

clara al rededor de la colonia en agar sangre

Clase Bacilli

Lactococcus lactis

Estreptococos, enterococcos y lactococos importantes

• Streptococcus pyogenes – Faringoamigdalitis, fiebre reumática• Streptococcus pneumoniae – broncopneumonia y otitis media• Streptococcus mutans – Caries dental• Enterococcus faecalis – patógeno oportunista infecciones del tracto

urinario y endocarditis• Lactococcus lactis – producción de mantequilla y queso

Clase Bacilli