DIVERSIDAD PROCARIOTA Cátedra de Biología de los Microorganismos, Protistas y Hongos FCEFYN -UNSJ- Lic. Emilce Mariel Medina.

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1 DIVERSIDAD PROCARIOTA Cátedra de Biología de los Microorganismos, Protistas y Hongos FCEFYN -UNSJ- Lic. Emilce Mariel Medina

2 DOMINIOS DE LA NATURALEZA Sistema de 3 Dominios: Bacteria, Archaea y Eukarya. Éste último Dominio inluye a los Reinos: Protista, Fungi, Plantae y Animalia ENTEPASADO UNIVERSAL

3 DOMINIOS DE LA NATURALEZA Los estudios de ARNr indican que un ANTEPASADO UNIVERSAL se dividió en 3 linajes Los fósiles más antiguos que se conocen son los restos de los procariontes que vivieron hace más de 3,5 miles de millones de años Las células eucariontes se desarrollaron de forma más reciente, cerca de 1,4 miles de millones de años atrás Según la TEORÍA ENDOSIMBIÓTICA, las células eucariontes evolucionaron a partir de células procariontes que vivían dentro de otra célula, como endosimbiontes. Las similitudes entre los orgánulos de las células procariontes y eucariontes proporcionan evidencias sorprendentes sobre esta relación endosimbiótica

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5 DOMINIO BACTERIA FILO PROTEOBACTERIA CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS CLASE BETAPROTEOBACTERIAS CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS CLASE DELTAPROTEOBACTERIAS CLASE EPSILONPROTEOBACTERIAS

6 FILO PROTEOBACTERIA: CARACTERÍSTICAS GENERALES  Del griego Proteus: dios de la mitología griega que podía asumir muchas formas  Quimioheterótrofas  Gramnegativas  Antepasado fotosintético común (actualmente pocas son fotosintéticas)  Grupo taxonómico más numeroso

7 FILO PROTEOBACTERIA   CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS  Incluyen la mayoría de las proteobacterias  Crecen con muy bajas concentraciones de nutrientes  Morfología inusual (con pedúnculos o brotes: prostecas)  Incluyen bacterias importantes en agricultura (inducen fijación del N en simbiosis con plantas)

8 DOMINIO BACTERIA FILO PROTEOBACTERIA CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS 1.ORDEN RHODOSPIRILLALES 2.ORDEN RICKETTSIALES 3.ORDEN CAULOBACTERALES 4.ORDEN RHIZOBIALES

9 DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS 1. Orden Rhodospirillales Géneros importantes Azospirillum -Bacterias del suelo, fijadoras de N. De importancia agrícola -Una de las rizobacterias que promueven el crecimiento de las plantas (Plant growth- promoting rhizobacteria, PGPR) -Se utilizan como abono biológico (biofertilizante) -Su inoculación produce un aumento de la masa radicular, debido a la capacidad de producir fitohormonas, estas promueven la elongación radical e incrementan las ramificaciones laterales por lo que aumenta el área radicular Se ha demostrado que las plantas inoculadas con esta bacteria absorben más rápido minerales de la solución y, consecuentemente, acumulan más materia seca, nitrógeno, fósforo y potasio en tallos y hojas

10 Acetobacter y Gluconobacter -Importante en la industria. Convierten (por oxidación) el alcohol (etanol del vino) en ácido acético (vinagre) -Pueden destruir vino al infectarse para producir excesivas cantidades de acético o acetato de etilo DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS 1. Orden Rhodospirillales AcetobacterGluconobacter

11 Wolbachia -Género bacteriano infeccioso probablemente más frecuente en el mundo -Viven sólo dentro de las células de sus huéspedes, por lo general insectos (endosimbiosis) 2. Orden Rickettsiales DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS -Puede convertir a los machos en hembras (por interferencia sobre la hormona masculina). Si esto sucede en el embrión, las gónadas en desarrollo se convierten en ovarios -Si sólo el macho está infectado, los insectos no pueden reproducirse -Si uno o ambos insectos de una pareja están infectados, sólo la hembra infectada se reproduce y transmite Wolbachia en el citoplasma de sus óvulos (así se transmiten a la siguiente generación)

12 3. Orden Caulobacterales Género importante Caulobacter -De ambientes acuáticos, con bajo contenido de nutrientes, como los lagos -Poseen pedúnculos (con los que aumentan la captación de nutrientes). Éstos aumentan de tamaño cuando la concentración de nutrientes es baja -Ciclo vital: formas: flagelada (movilidad) y pedunculada (fijación) DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS Brotación -similar a muchas levaduras-

13 4. Orden Rhizobiales Géneros importantes Rhizobium -Bacterias del suelo fijadores de N simbióticos. Viven en simbiosis con determinadas plantas (como por ejemplo las leguminosas) en su raíz, después de un proceso de infección inducido por la propia planta mediante la secreción de lectina, a las que aportan el nitrógeno necesario para que la planta viva y esta a cambio le da cobijo -La presencia de estas bacterias en las raíces conduce a la formación de nódulos DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS Debido a la continua proliferación de bacteroides (rizobios desarrollados) y células corticales, se forman unos crecimientos tumorales que constituyen los nódulos

14 Agrobacterium -Patógenos de plantas. La bacteria se guía por sustancias que la planta expulsa a través de heridas pequeñas, por las que se introduce. Se ubica entonces en los espacios intercelulares y desde allí transfiere a las células de la planta un fragmento de su material genético, un plásmido (ADN circular extracromosómico bacteriano) para transferir un segmento de ADN -Invaden las plantas formando agallas -No fijan nitrógeno -La capacidad de transmisión de ADNpor el Agrobacterium está siendo extensamente explotada en biotecnología, como medio de insertar genes foráneos dentro de las plantas y desarrollar organismos modificados genéticamente. Se trata entonces de un vehículo óptimo para operaciones de ingeniería genética. Entre los transgénicos creados por este método están las plantas productoras del insecticida Bt, una toxina originalmente producida por el Bacillus thuringiensis -Es de particular interés Agrobacterium tumefaciens DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS 4. Orden Rhizobiales

15 Nitrobacter -Quimioautótrofos (utilizan CO 2 como su fuente de carbono para crecer) -Bacterias nitrificantes (llevan a cabo la oxidación de nitrito a nitrato). El nitrato es importante para la agricultura; es una forma de nitrógeno -El nitrato es muy móvil en el suelo y por consiguiente es fácil de ser hallada y utilizada por las plantas 4. Orden Rhizobiales DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE ALFAPROTEOBACTERIAS

16 DOMINIO BACTERIA FILO PROTEOBACTERIA CLASE BETAPROTEOBACTERIAS 1. ORDEN HYDROGENOPHILALES 2. ORDEN NITROSOMONADALES 3. ORDEN BURKHOLDERIALES 4. ORDEN NEISSERIALES

17 CLASE BETAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE BETAPROTEOBACTERIAS 1. Orden Hydrogenophilales Género importante Thiobacillus -Quimioautótrofas : obtienen energía mediante mediante la oxidación de las formas reducidas del azufre (sulfuro de H o azufre elemental) en sulfatos -Oxidan el azufre (son fundamentales en este ciclo)

18 CLASE BETAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE BETAPROTEOBACTERIAS 2. Orden Nitrosomonadales Género importante Spirillum -Sobre todo de agua dulce -Se mueven mediante flagelos -Spirillum volutans utilizada por cátedras de microbiología cuando comienzan a manejar el microscopio (bacteria grande)

19 CLASE BETAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE BETAPROTEOBACTERIAS 3. Orden Burkholderiales Géneros importantes Sphaerotilus -De aguas dulces y residuales -Bacterias con flagelos que forman vainas filamentosas huecas donde viven (le confieren protección y colaboran en la acumulación de nutrientes) -Nadan mediante los flagelos cuando se liberan de la vaina

20 CLASE BETAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE BETAPROTEOBACTERIAS 4. Orden Neisseriales Género importante Neisseria -Cocos aerobios -Suelen habitar las mucosas de los mamíferos -Tienen fimbrias (adhesión a mucosas) -Algunas sp son patógenas humanas: Neisseria gonorrheae (Gonorrea), N. meningitidis (meningitis meningocócica)

21 DOMINIO BACTERIA FILO PROTEOBACTERIA CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS 1. ORDEN PSEUDOMONALES 2. ORDEN LEGIONELLALES 3. ORDEN VIBRIONALES 4. ORDEN ENTEROBACTERIALES 5. ORDEN PASTEURELLALES

22 Géneros importantes Pseudomonas -Bacilos aerobios, patógenos oportunistas -Movimiento: por medio de flagelos (únicos o en mechones) -Muy comunes en el suelo y en otros ambientes -Muchas sp segregan pigmentos hidrosolubles (algunas de color azul verdoso, otras fluorescentes que brillan cuando se las ilumina con luz UV) CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS 2. Orden Pseudomonales

23 Pseudomonas -Sintetizan una cantidad inusualmente grande de enzimas y pueden metabolizar una amplia variedad de sustratos (por ello es que descomponen sustancias químicas poco frecuentes, como pesticidas que se agregan al suelo) -PGPR CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS 2. Orden Pseudomonales

24 Pseudomonas -Tienen resistencia a la mayor parte de los antibióticos -Muchos pueden crecer en temperaturas de refrigerador lo que los convierte junto a sus otras características en determinantes importantes del deterioro de los alimentos -Importancia médica (preocupante en el ámbito médico): capacidad de crecer en presencia de cantidades mínimas de fuentes carbonadas no habituales (en los hospitales o laboratorios), pueden proliferar hasta en cierto antisépticos -Causan infecciones intrahospitalarias 2. Orden Pseudomonales CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS

25 3. Orden Legionellales Géneros importantes Legionella -Patógenas humanas -No proliferaban en los medios de aislamiento de laboratorio habituales en aquel momento. Luego se logró desarrollar un medio de cultivo especial donde se las pudo aislar (debido a un brote de neumonía) -Son comunes en corrientes de agua y colonizan hábitats como las tuberías de suministro de agua caliente de los hospitales y el agua de las torres de refrigeración de los sistemas de aire acondicionado

26 CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS 4. Orden Vibrionales Géneros importantes Vibrio -Patógenos humanos. Importantes: Vibrio cholerae: agente causal del cólera (da diarrea profusa y acuosa) y Vibrio parahaemolyticus: causa una gastroenteritis menos grave -De hábitats aguas saladas costeras (se transmite por el consumo de mariscos mal cocidos)

27 CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS 5. Orden Enterobacteriales -Movimiento: por medio de flagelos peritricos -Reciben este nombre porque habitan el tracto intestinal de los seres humanos y de otros animales -De importancia clínica (por eso hay muchas técnicas para aislarlas e identificarlas) -Poseen fimbrias que las ayudan a adherirse a superficies o a mucosas -Presentan pili sexuales (resistencia a los antibióticos) -Producen proteínas (bacteriocinas) que causan la lisis de especies y pueden colaborar para mantener el equilibrio ecológico de diversas bacterias del intestino

28 Géneros importantes Escherichia -Bacterias intestinales normales, algunas patógenas -Sp. E. coli es uno de los habitantes más comunes del tracto intestinal humano -Microorganismo más familiar en microbiología -Herramienta importante para la investigación biológica básica (“mascota de laboratorio”) -Indicador de contaminación (si está presente en el agua o en los alimentos) -No suele ser patógeno pero puede causar infecciones urinarias 5. Orden Enterobacteriales CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS

29 Salmonella -Patógenos humanos. Habitantes comunes en el tracto intestinal de muchos animales (especialmente aves de corral y ganado vacuno) de sangre caliente -En condiciones sanitarias inadecuadas pueden contaminar los alimentos -Se consideran en la práctica como una especie única: Salmonella entérica. Esta especie se divide en 2400 serovariedades (variedades serológicas) -Últimamente se aisló otra especie Salmonella bongori de animales de sangre fría (lagartos del desierto de África) Enfermedades: fiebre tifoidea (causada por S. typhi) y salmonelosis (enfermedad gastrointestinal transmitida por los alimentos) CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS 5. Orden Enterobacteriales

30 Enterobacter -Patógenos oportunistas. E. cloacae y E. aerogenes producen infecciones urinarias e intrahospitalarias -Amplia distribución: agua, humanos, animales, aguas residuales, suelo Klebsiella -Patógenos oportunistas. Con una prominente cápsula de polisacáridos -Algunas fijan N -Klebsiella pneumoniae puede producir una forma grave de neumonía en el hombre CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS 5. Orden Enterobacteriales

31 CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS 6. Orden Pasteurellales Géneros importantes Pasteurella -Patógenos de animales domésticos -Causa sepsis en el ganado vacuno, cólera aviar en aves de corral y neumonía en varios animales -P. multocida puede transmitirse a los humanos por mordeduras de perros y gatos -Miembro de la microflora de la saliva del dragón de Komodo (gran reptil, de movimiento relativamente lento, de la Isla de Indonesia que muerde presas más móviles y espera su muerte varios días. Su presa muere por la inoculación de P. multocida con su mordedura, no porque el dragón sea venenoso)

32 Haemophilus -Patógenos humanos. Habitantes frecuentes de las mucosas del tracto respiratorio superior, la boca, la vagina y el tracto intestinal -“Haemophilus” deriva del hecho de que estas bacterias necesitan sangre en el medio de cultivo -H. influenzae causa: meningitis, otitis, epiglotitis, artritis séptica en niños, bronquitis y neumonía -H. ducreyi causa: cancroide (causa una ETS) CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE GAMMAPROTEOBACTERIAS 6. Orden Pasteurellales

33 DOMINIO BACTERIA FILO PROTEOBACTERIA CLASE DELTAPROTEOBACTERIAS 1. ORDEN BDELLOVIBRIONALES 2. ORDEN MYXOCOCCALES

34 CLASE DELTAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE DELTAPROTEOBACTERIAS 1. Orden Bdellovibrionales Género importante Bdellovibrio -Parásitos de bacterias -Ataca a bacterias: se adhiere firmemente, penetra en la capa más externa de las bacterias Gramnegativas y se reproduce dentro del periplasma. Allí la célula se alarga, luego se fragmenta en varias células flageladas individuales y se produce la lisis de la célula huésped que libera células de Bdellovibrio

35 Bacterias con cuerpos de fructificación y deslizantes. Presentan el ciclo de vida más complejo de todas las bacterias. Efecto predador sobre otras bacterias Género importante Myxococcus -Las células vegetativas de las mixobacterias (myxo=moco) se mueven por deslizamiento y dejan detrás una huella mucilaginosa -Al moverse se nutren de las células que encuentran a su paso, a las que lisan de modo enzimático y digieren -En ciertas condiciones las células vegetativas se aglomeran y forman agregados. Estas agregaciones de células dan origen a un montículo, un cuerpo de fructificación incipiente CLASE DELTAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE DELTAPROTEOBACTERIAS 3. Orden Myxococcales

36 Myxococcus Los montículos de mixobacterias se diferencian en un cuerpo de frutificación que produce mixosporas encerradas dentro de esporangios (similar al ciclo de los hongos mucosos). Esta diferenciación puede ser activada por bajo contenido de nutrientes. En condiciones apropiadas (cambio de nutrientes) las mixosporas germinan y forman nuevas células vegetativas con capacidad de deslizamiento CLASE DELTAPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE DELTAPROTEOBACTERIAS

37 DOMINIO BACTERIA FILO PROTEOBACTERIA CLASE EPSILONPROTEOBACTERIAS 1. Orden Campylobacterales

38 Géneros importantes Campylobacter -Patógenos de animales -Posee un flagelo polar -C. fetus: causa aborto espontáneo en animales domésticos -C. jejuni: causa brotes de enfermedad intestinal transmitida por alimentos CLASE EPSILONPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE EPSILONPROTEOBACTERIAS C. fetus

39 Helicobacter -Patógenos humanos -H. pylori: causa frecuente de úlceras pépticas y cáncer de estómago en humanos CLASE EPSILONPROTEOBACTERIAS DOMINIO BACTERIA: FILO PROTEOBACTERIA: CLASE EPSILONPROTEOBACTERIAS

40 DOMINIO BACTERIA FILOS DE BACTERIAS GRAMNEGATIVAS NO PROTEOBACTERIAS 1.FILO CYANOBACTERIA 2.FILOS DE BACTERIAS FOTOSINTÉTICAS PÚRPURAS Y VERDES ANOXIGÉNICAS a- FILO CHLOROBI b- FILO CHLOROFLEXI

41 DOMINIO BACTERIA: FILO NO PROTEOBACTERIA: CYANOBACTERIA 1. FILO CYANOBACTERIA -Producen oxígeno durante la fotosíntesis (son oxigénicas, es decir que producen oxígeno a partir del agua): 2H 2 O + CO 2 (CH 2 O) + H 2 O + O 2 -Pigmentación azul verdosa (cian) por eso alguna vez las llamaron algas azul verdosas porque se asemejan a las algas eucariotas (son fotosintéticas y ocupan nichos ambientales semejantes) -Muchas pueden fijar nitrógeno de la atmósfera, son células especializadas llamadas heteroquistes -Las que crecen en el agua suelen tener vacuolas de gas que proporcionan flotabilidad -Las cianobacterias oxigénicas desempeñan una función importante en el desarrollo de la vida en la Tierra, en la que al principio había poca cantidad de oxígeno libre que pudiera sostener las formas de vida como las que conocemos actualmente. Cuando aparecieron las cianobacterias: 0,1% de oxígeno libre; cuando surgieron las plantas: 10%; hoy el aire que Respiramos tiene 20% de oxígeno luz

42 -Presentan variaciones morfológicas: unicelulares (se dividen por fisión binaria), coloniales (se dividen por fisión múltiple), filamentosas (se reproducen por fragmentación de filamentos) DOMINIO BACTERIA: FILO NO PROTEOBACTERIA: CYANOBACTERIA

43 Géneros importantes Anabaena -Fotosintéticos oxigénicos -Es autótrofa por tener una clorofila dispersa, común en agua dulce (también se encuentran en aguas saladas y en hábitats terrestres) -Soporta condiciones ambientales extremas (temperaturas de 73 °C) DOMINIO BACTERIA: FILO NO PROTEOBACTERIA: CYANOBACTERIA 1. FILO CYANOBACTERIA

44 Gloeocapsa -Fotosintéticos oxigénicos -Cianobacteria que da lugar a formaciones coloniales esféricas -En la naturaleza, Gloeocapsa crece formando masas mucilaginosas amorfas que habitan sobre superficies rocosas húmedas, también puede desarrollarse en el medio acuático formando parte de las comunidades flotantes -En el microscopio se diferencian en cada colonia las cápsulas que envuelven a individuos de varias generaciones, protegidas unas en otras y formando capas concéntricas -Las células de Gloeocapsa presentan una envuelta firme y gelatinosa que rodea al protoplasto y que suele aparecer teñido de un color verde oliva o verde azulado -Se han descrito más de cien especies de este género. La mayor parte de ellas habitan en zonas de montaña y algunas sólo se desarrollan sobre substratos calizos mientras que otras lo hacen sobre rocas silíceas DOMINIO BACTERIA: FILO NO PROTEOBACTERIA: CYANOBACTERIA

45 a. FILO CHLOROBI 2. FILOS DE BACTERIAS FOTOSINTÉTICAS PÚRPURAS Y VERDES ANOXIGÉNICAS DOMINIO BACTERIA: FILO NO PROTEOBACTERIA: CHLOROBI No producen oxígeno durante la fotosíntesis (son anoxigénicas) Género importante Chlorobium -Fotosintéticos, anoxigénicos -Bacterias sulfurosas verdes -Depositan gránulos de azufre fuera de las células 2H 2 S + CO 2 (CH 2 O) + H 2 O + 2Sº luz

46 DOMINIO BACTERIA: FILO NO PROTEOBACTERIA: CHLOROBI 2. FILOS DE BACTERIAS FOTOSINTÉTICAS PÚRPURAS Y VERDES ANOXIGÉNICAS b. FILO CHLOROFLEXI No producen oxígeno durante la fotosíntesis (son anoxigénicas) Género importante Chloroflexus - Fotosintéticos anoxigénicos -Bacterias no sulfurosas verdes -Crecen como quimioheterótrofos en ambientes aerobios