Estructura de la célula eucariota

Estructura de la célula procariota Nucleoide Citoplasma Membrana celular Pared celular Pili Flagelo Cápsula

Clasificación tradicional Reino Animalia Reino Plantae     Tres Reinos: Sistema de Haeckel (1894)         Protistas atípicos Reino Protistas     Protozoa     Protophyta     Reino Planta     Reino Animal

Esquema de Margulis: dos dominios y 5 reinos (1988-1996) Dominio Prokarya     Reino Bacteria Reino Protoctista Reino Fungi Reino Plantae Reino Animalia Dominio Eukarya     Subdominio Eubacteria Subdominio Archaebacteria Dominio Prokaryota Cuatro Subdominios  (Mayr 1990) Dominio Eukaryota Subdominio Protista     Subdominio Metabionta Reino Metaphyta (Plants) Reino Fungi Reino Animalia

Sistema de Copeland: cuatro Reinos (1956) Reino Mychota Reino Protoctista Reino Plantae Reino Animalia     Sistema de Copeland: cuatro Reinos (1956)                 Reino Monera Reino Protista Reino Plantae Reino Fungi Reino Animalia     Whittaker: Cinco Reinos (1969)            

Suprareinos y Seis Reinos Dominio Bacteria Dominio Archaea Dominio Eucarya Tres Dominios (Woese 1990)   Superreino Prokaryota Reinos Bacteria Superreino Eukaryota Reino Protozoa Reino Animalia Reino Fungi Reino Plantae Reino Chromista Cavalier-Smith 1998 Suprareinos y Seis Reinos

La línea verde indica origen  bacteriano de los cloroplastos La línea roja indica origen  bacteriano de las mitocondrias

DOMINIOS: Caracteres que los definen BACTERIA ARCHEA EUKARYA Células  procariotas eucariotas Núcleo con NO SI Membranas lipídicas enlazados por éster,  no ramificados enlaces eter, ramificado enlazados por éster, no ramificados organelas ribosomas 70S 80S  

Tres dominios Seis reinos Bacteria Eubacteria Archaea Archaebacteria Ancestro común Protista Eukarya Plantae Fungi Animalia

Eubacteria Dominio Reino Prokaryotae Gracilicutes División Firmicutes Tenericutes Mendosicutes Orden Eubacteriales Scotobacteria Clase Enterobacteriaceae Vibrionaceae Pasteurellaceae Familia Escherichia Género Shigella Salmonella Klebsiella Especie

Es una ciencia ARTIFICIAL, influida por los avances en las técnicas. Taxonomía La taxonomía es la ciencia de la clasificación, agrupa y separa los organismos vivos de acuerdo a sus características fenotípicas o genéticas. Para propósitos de clasificación, los organismos usualmente son reconocidos en órdenes superiores, familias, géneros, especies y subespecies. Es una ciencia ARTIFICIAL, influida por los avances en las técnicas. SE DIVIDE CLASIFICACION NOMENCLATURA IDENTIFICACION

1. Clasificación “Es la ordenación de los microorganismos en grupos o taxones en función de semejanzas mutuas o de parentesco evolutivos” El objetivo es el de ser ESTABLE, OBJETIVA Y PREDICTIVA

2. Nomenclatura “Es la asignación de un nombres específico a los grupos taxonómicos de acuerdo a criterios y normas preestablecidas y adminitidas internacionalmente”

3. Identificación “Es la parte práctica de la taxonomía, dado que permite encuadrar un determinado organismo en un grupo taxonómico previamente establecido”

CRITERIOS UTILIZADOS Las distintas categorías taxonómicas se definen por las propiedades y características que poseen las bacterias que las integran. Los datos reciben el nombre de caracteres taxonómicos. E incluyen caracteres fenotípicos, genéticos y quimiotaxonómicos.

FENOTÍPICOS 1) MORFOLÓGICOS 2) BIOQUÍMICAS/FISIOLÓGICAS 3) SEROLÓGICAS 4) FAGOTIPIA 5) PRUEBAS DE INHIBICIÓN

GENÉTICOS 1 ) ADN / ARN: contenido de G+C, hibridación ADN-ADN, secuenciación del ARNr

QUIMIOTAXONÓMICOS 1) MEMBRANA CITOPLASMÁTICA: ácidos grasos, tipos de lípidos polares, presencia de ácidos micólicos 2) PARED CELULAR: tipos de peptidoglucano, presencia de ácidos teicoicos 3) PROTEÍNAS: comparación perfil proteínas, secuencia de aminoácidos

T A X O N M Í ENFOQUE CLÁSICO TAXONOMÍA NUMÉRICA ENFOQUE GENÉTICO O MOLECULAR

Clasificación convencional

Taxonomía numérica o adansoniana Usa las características bioquímicas, morfológicas y culturales, así como las susceptibilidad a los antibióticos y compuestos inorgánicos, para determinar el grado de similitud entre organismos. Se calcula luego un coeficiente o porcentaje de similitud. Se construye un dendrograma o matriz de similitudes entre los organismos.

Ejemplo de codificación de datos Estados Característicos Cepa A Cepa B Cepa C Cepa D 1 + - 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Coeficiente %S dispuesto de manera arbitraria 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 100 50 48 56 84 49 39 51 52 53 85 43 93 94 34 32 86 89 57 54 58 41 59 80 55 82 87 29 44 88 78 81

2 12 94 4 85 89 9 93 3 50 52 10 49 54 51 11 48 81 8 58 80 86 88 78 6 53 55 34 82 87 7 43 44 39 32 29 1 56 5 59 57 41 84 %S agrupados

1 2 3 DENDROGRAMA C freundii Citrobacter C diversus Escherichia coli GRUPO 50 60 70 80 90 100 1 C freundii Citrobacter C diversus 2 Escherichia coli 3 GÉNERO Y ESPECIE

Filogenética El significado ideal de la identificación y clasificación debe ser comparar la secuencia de cada secuencia de genes en una cepa dada, con la secuencia de genes para cada especie conocida. El método que se usa es la hibridización. Este método puede ser usado para medir el número de secuencias de DNA que dos organismos cualesquiera tienen en común y para estimar el porcentaje de divergencia dentro de las secuencias de DNA que están relacionadas pero no son idénticas.

CLASIFICACION GENETICA VENTAJAS DE LA CLASIFICACION GENETICA BRINDA UN CONCEPTO MÁS UNIFICADO DE ESPECIE ES MÁS OBJETIVA Y ESTABLE SE PUEDEN ORGANIZAR ESQUEMAS DE IDENTIFICACIÓN FIDEDIGNOS INDICA CÓMO EVOLUCIONARON LOS MICROORGANISMOS Y CÓMO PUEDEN AGRUPARSE

ESPECIE Grupo taxonómico básico Menos definido que para organismos superiores Rasgos morfológicos no tan importantes Puede ser considerada como una colección de cepas que muestras muchos rasgos en común y difieren considerablemente de otras cepas Una CEPA de una especie es considerada como CEPA TIPO (comparar)

SUBESPECIE Basada en variaciones fenotípicas y genotípicas menores, pero constantes. Es la categoría más baja aceptada oficialmente

CATEGORÍAS INFRASUBESPECIE Nombre preferido Sinónimo Cepas que tienen biotipo prop bioquímicas o fisiológicas especiales biovar serovar serotipo prop antigénicas distintivas patovar patotipo prop patogénicas para ciertos animales fagovar fagotipo lisis por ciertos fagos morfovar morfotipo rasgos morfológicos especiales

TIPOS DE CLASIFICACIÓN 1) FENÉTICAS O FENOTÍPICAS 2) FILOGENÉTICAS O FILÉTICAS

Reasociación en condiciones óptimas RELACIÓN DEL ADN Tamaño del genoma Contenido de G+C Reasociación en condiciones óptimas Estabilidad térmica de secuencias Reasociación en condiciones supraóptimas

Sus característcias son: distribución universal Se comparan macromoléculas que se comportan como “cronómetros evolutivos”. Sus característcias son: distribución universal realizar la misma función en todos los seres vivos sus secuencias deben permitir la identificación de regiones de homología y heterogeneidad la tasa de cambio de la secuencia de la macromolécula debe estar en correlación con la distancia evolutiva EL USADO ES EL ARNr, Y DENTRO DE ELLOS EL 16S

Métodos de identificación bacteriana A. TINCIÓN: Gram, AAR, Cápsula B. MÉTODOS BIOQUÍMICOS: actividad enzimática, medios selectivos C. MÉTODOS SEROLÓGICOS: aglutinación en porta, ELISA, IFI D. TIPIFICACIÓN POR BACTERIÓFAGOS: altamente específicos (placa) E. SECUECIACIÓN DE AMINOÁCIDOS F. PERFIL DE ÁCIDOS GRASOS G. COMPOSICIÓN DE BASES DEL DNA: % de G+C H. HIBRIDIZACIÓN DEL DNA

CARACTERÍSTICAS GENÉTICAS O MOLECULARES CULTIVO PURO MORFOLOGÍA DE COLONIA Y GRAM CARACTERÍSTICAS DE CRECIMIENTO PROPIEDADES BIOQUÍMICAS PROPIEDADES ANTIGÉNICAS CARACTERÍSTICAS GENÉTICAS O MOLECULARES PORCENTAJE DE G+C HIBRIDACION ESTABILIDAD TÉRMICA

DIFICULTADES EN LA IDENTIFICACIÓN Asegurarse que se trabaja con un cultivo PURO Trabajar desde categorías mayores a menores APLICAR EL SENTIDO COMÚN EN CADA PASO Usar el menor número de pruebas Comparar el aislamiento con cepas tipo o de referencia

DIFICULTADES EN LA IDENTIFICACIÓN CUANDO NO SE LOGRA IDENTIFICAR EL AISLAMIENTO: Controlar pureza Asegurarse que se han realizado las pruebas apropiadas Controlar que los métodos sean confiables Que se han usado correctamente las distintas claves y tablas

No teñidos o teñidos con Gram u otra tinción Diagnóstico Clínico Investigaciones No microbiológicas Tomar correctamente Rotular y embalar adecuadamente Almacenar y transportar correctamente No teñidos o teñidos con Gram u otra tinción Característica de colonia, morfología, hemólisis, pigmento, etc. Serología Tecnologías de DNA Por difusión en discos o MIC

CLASIFICACION DEL DOMINIO BACTERIA (Bergey 2001) El Manual Bergey categoriza a las bacterias en taxones basados en la secuencia de ARNr Por otra parte lista características identificatorias de las bacterias tales como: morfología celular, coloración de Gram, requerimientos de oxígeno las bacterias del phylum Proteobacterias son Gram negativas Alfa Proteobacterias: los integrantes de este sub-phylum crecen con niveles bajos de nutrientes (oligotróficos), algunos poseen prostecas (prolongaciones celulares) . Incluye a fijadores de nitrógeno, quimioautotrofos y quimioheterotrofos Beta Proteobacterias: los integrantes de este sub-phylum habitan en el agua y suelo. Algunos son patógenos humanos, incluyen quimioautotrofos y quimioheterotrofos. Bordetella, Burkholderia, Neisseria

Gama Proteobacterias: incluye los ordenes Pseudomonadales, Legionellales, Vibrionales, Enterobacteriales, Pasteurellales, Francisella Delta Proteobacterias: incluye los géneros Myxococcus y Bdellovibrio, parásitos de otras bacterias y el género Desulfovibrio Epsilon Proteobacterias: incluye los patógenos humanos Campylobacter y Helicobacter

Bacterias Gram negativas No-proteobacterias Las phyla de bacterias Gram negativas no relacionadas filogeneticamente a Proteobacteria se clasifican en varios phyla de Gram negativas no Proteobacterias 1. El phylum Cyanobacteria corresponde a los fotoautotrofos que utilizan la luz como fuente de energía y CO2 como fuente de carbono y producen O2 durante la fotosíntesis 2. Los quimioheterotrofos incluyen Chlamydia (phylum Planctomyces), Bacteroides (phylum Bacteroides), Fusobacterium (phylum Fusobacteria) y Treponema, Borrelia y Leptospira (phylum Spirochetes). Muchos de ellos patógenos humanos

El Manual Bergey divide a las bacterias Gram Positivas de acuerdo a su contenido de G+C 1. Bacterias Gram Positivas de alto contenido de G+C (phylum Actinobacteria) incluye el importante género Mycobacterium y los géneros filamentosos Actinomyces y Streptomyces, formadores de conidiosporas. Los no formadores Nocardia y Frankia también se incluyen aquí. Corynebacterium, Propionibacterium 2. Bacterias Gram Positivas de bajo contenido de G+C (phylum Firmicutes) incluye a las bacterias del suelo, las lácticas y numerosos patógenos. Los órdenes Clostridiales (Clostridium), Bacillales (Bacillus) Lacobacilalles (Staphylococcus, Streptococcus, Listeria y Lactobacillus). También incluye a Micoplasmas (todavía clasificados como Gram negativos), pero como se tiñen débilmente por su falta de pared, se incluyen entre las bacterias Gram positivas de bajo contenido de G+C

Las bacterias fotosintetizadoras verdes (sulfúreas y no sulfúreas) y las púrpuras (sulfúreas y no sulfúreas) son fotoautotrofas gram negativas que usan energía luminosa y CO2 como fuente de carbono y no producen O2 (anoxigénicas). Se las clasifica por una parte dentro de dos sub-phyla diferentes de las Proteobacterias y por otra dentro de las no Proteobacterias

Sistemática “El estudio científico de los tipos y diversidad de organismos y de cualquiera y todas las relaciones entre ellos " (Simpson, 1961)

REINOS 1753 C. Linnaeus 2 Reinos Animalia Plantae 1800´s E. Haeckel 3 Reinos Plantae Protista

REINOS Animalia Plantae 1969 H.R. Whitaker 5 Reinos Protista Fungi Monera Eukaryotes 1977 C. Woese 3 Reinos Archaebacteria Eubacteria

REINO Procaryotae DIVISIÓN I: Gracilicutes CLASE I: Scotobacteria CLASE II: Anoxyphotobacteria CLASE III: Oxyphotobacteria DIVISIÓN II: Firmicutes CLASE I: Firmibacteria CLASE II: Thallobacteria DIVISIÓN III: Tenericutes CLASE I: Mollicutes DIVISIÓN IV: Mendosicutes CLASE I: Archaobacteria

REINO REINO Animalia Procaryotae Phylum: Cordata Gracilicutes Clase: Mammalia Scotobacteria Spirochaetales Orden: Primates Familia: Hominidae Spirochaetaceae Género: Homo Treponema pallidum Especie: sapiens

Las Proteobacterias son uno de los principales grupos de bacterias. Patógenas y de vida libre, e incluyen muchas de las bacterias responsables de la fijación del nitrógeno.Gram negativas, con una pared celular formada principalmente de lipopolisacáridos. Muchas se mueven utilizando flagelos. La mayoría de las proteobacterias son anaerobias, pero hay muchas excepciones. La nutrición es usualmente heterótrofa,pero hay grupos que realizan fotosíntesis. Las proteobacterias se dividen en cinco grupos, usualmente considerados clases, según los estudios de las secuencias de ARNr. Estos grupos se denominan según las letras griegas de alpha a epsilon

Proteobacterias alpha Las proteobacterias alpha abarcan la mayoría de los géneros fototrofos, pero también varios géneros que metabolizan componentes C1, simbiontes de plantas (por ejemplo, rhizobia) y de animales y un grupo de patógenos peligrosos, Rickettsiaceae. Por otra parte, se piensa que los precursores de las mitocondrias de la células eucariotas se han originado en este grupo bacteriano.

Proteobacterias beta Las proteobacterias beta abarcan varios grupos de las bacterias aerobias o facultativas que son a menudo altamente versátiles en sus capacidades de degradación, pero también contienen géneros quimiolitotróficos y algunos fototrofos. Las Proteobacterias beta juegan un papel importante en la fijación de nitrógeno en varios tipos de plantas, oxidando amonio para producir nitrito, un producto químico importante para la función de las plantas. Muchas de ellas se encuentran en muestras ambientales, tales como aguas residuales o el suelo. Especies patógenas dentro de esta clase son Neisseriaceae (que causa gonorrea y meningoencefalitis) y las especies del género Burkholderia.

Proteobacterias gamma                       Las proteobacterias gamma abarcan varios grupos de bacterias importantes para la ciencia y la medicina tales como Enterobacteriaceae, Vibrionaceae y Pseudomonadaceae. Este grupo incluye varios patógenos importantes, como por ejemplo, Salmonella (enteritis y fiebre tifoidea), Yersinia (peste), Vibrio (cólera), Pseudomonas aeruginosa (infecciones del pulmón en pacientes hospitalizados o con fibrosis quística).

Proteobacterias delta Abarcan un grupo de géneros predominante aerobios, myxobacteria, que forman cuerpos fructíferos y un grupo de géneros estrictamente anaerobios, que contienen la mayor parte de las bacterias reductoras de sulfato y de las bacterias reductoras de sulfuro junto con otras bacterias anaerobias con diferente fisiología.

Proteobacterias epsilon              Comprenden solamente unos pocos géneros, principalmente Wolinella, Helicobacter y Campylobacter,que tienen forma helicoidal. La mayor parte de las especies conocidas habitan en el tracto digestivo de seres humanos y animales y proporcionan servicio como simbiontes (Wolinella en el ganado vacuno) o son patógenos (Helicobacter en el estómago, Campylobacter en el duodeno). También se han recuperado numerosas secuencias ambientales de respiraderos fríos e hidrotermales.