Lección 10. bacteria. proteobacterias
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Arbol filogenético de los principales linajes de Bacteria basado en la comparación de secuencias de ARNr 16S
PROTEOBACTERIAS 1. Bacterias rojas fotosintéticas purpúreas. Bacterias quimiolitotrofas.
Bacterias metanotrofas y metilotrofas.2. Grupo de Pseudomonas. Bacterias del ácido acético. Bacterias del
grupo de Rhizobium.3. Bacterias entéricas. Vibrio y Photobacterium. Pasteurella y
Haemophilus.4. Neisseria. Legionella. Bordetella. Brucella. Francisella. Las
Rickettsias.5. Bacterias con vaina. Bacterias espiriladas y curvadas, Bacterias
gemantes y/o con apéndices.6. Bacterias reductoras del sulfato y del azufre. Bdellovibrio. Las
mixobacterias. Campylobacter. Helicobacter.
BACTERIAS GRAM +1. Bacterias Gram + de bajo contenido en G+C.2. Bacterias Gram+ de alto contenido en G+C.
BACTERIAS FOTOSINTÉTICAS NO PROTEOBACTERIAS1. Las Cianobacterias y las Proclorales. 2. Bacterias verdes.
LAS ESPIROQUETAS
OTROS LINEAS FILOGENETICASNitrospira. Chlamydia. Planctomyces y Pirella. Verrucomicrobia.Cytophaga. Delferibacter. Flavobacteria.
LINEAS MÁS ANTIGUASDeinococcus. Thermotoga. Thermodesulfobacterium. Aquifex.
TAXONOMÍA DEL DOMINIO BACTERIA
Incluyen la mayoría de las bacterias conocidas de importancia clínica, industrial y agrícola
Son bacterias Gram – de morfología muy diversa
Presentan una gran diversidad de tipos metabólicos:FotosíntesisQuimiolitotrofíaRespiración aerobia y anaerobiaFermentación
Proteobacterias: Bacterias rojas fototrofasGéneros clave:ChromatiumEctothiorhodospiraRhodobacterRhodospirillum
- Realizan la fotosíntesis anoxigénica- Contienen bacterioclorofila y carotenos que son los responsables del color rojo, púrpura y marron
Las membranas fotosíntéticas intracelulares se generan por invaginación de la membrana plasmática
Existen dos grupos de bacterias rojas:Bacterias rojas del azufreBacterias rojas no del azufre
Diversas morfologías de las bacterias rojas del azufre
Bacterias Rojas del Azufre
Usan SH2 como dador de electrones para la reducción fotosintética del CO2
SH2 → So (almacenado en la célula) → SO42-
Pertenecen a la clase de γ-ProteobacteriaChromatium almacena granos de SEctothiorhodospira produce S fuera de la célulaHalorhodospira es halófila extrema
Viven en zonas anóxicas de hábitats acuáticos donde se acumula SH2 y llega la luz, como lagos o fuentes sulfurosas
Rhodobacter capsulatus
Bacterias Rojas no del azufre
Pertenecen a la clase de α o βRhodobacterRhodospirillum
Tienen un metabolismo versátilPrincipalmente son fotoheterótrofas. Usan compuestos orgánicos como fuente de carbono (ácidos grasos; aminoácidos; azúcares; compuestos aromáticos)
Pueden ser fotoautótrofas.Usan H2
o bajos niveles de SH2 para reducir el CO2
Pueden ser quimioorganotrofas en oscuridad, y realizan respiración anaerobia o fermentación
Granulos de poli-β-hidroxibutirato
Proteobacterias: Bacterias Nitrificantes
Nitrosomonas NitrococcusNH3 + 1 ½ O2 NO2
- + H2 O NO2- + ½ O2 NO3
-
Bacterias quimiolitotrofas que usan compuestos reducidos de N como fuente de energía
La nitrificación es el resultado de la acción secuencial de dos grupos separados de bacterias
Pertenecen a la clase α β γ de Proteobacterias
Poseen un sistema de membranas internas donde se localiza el enzima clave de la oxidación del amoniaco, la AMONIACOMONOOXIGENASA
Se encuentran en el suelo y en el agua, donde haya una elevada producción de NH3. Descomposición de proteínas, alcantarillado, plantas depuradoras, vertidos de aguas residuales.
Proteobacterias:Bacterias del S
Thiobacillus denitrificansThiobacillus ferrooxidans
Beggiatoa
QuimiolitotrofasSH2 + 2O2 → SO4
2- + 2H+
Proteobacterias:Bacterias que oxidan el H2
Géneros claveRalstonia (β-Proteobacteria)Pseudomonas (γ-Proteobacteria)Alcaligenes (β-Proteobacteria)Paracoccus (α-Proteobacteria)
Bacterias quimiolitotrofas facultativas
H2 + ½ O2 → H2O
Contienen HIDROGENASA, enzima clave para la utilización del H2
Algunas bacterias del hidrógeno son carboxidotróficasUsan la energía de la oxidación del CO a CO2
Son autótrofasUtilizan el ciclo de Calvin para fijar el CO2 generado en la oxidación del CO
Las bacterias carboxidotróficas funcionan como un sumidero de CO, limpiando la atmósfera de este gas tóxico
Proteobacterias:Bacterias metanotrofas y metilotrofas Géneros clave
MethylomonasMethylobacter
Pertenecen a alfa y gamma-Proteobacterias
Metanotrofos simbiontes de mejillones marinos
Son quimiolitotrofas
Usan metano y otros compuestos de un carbono como fuente de carbono y energía
Poseen metano monooxigenasa, un enzima clave para la oxidación del metano
LAS PSEUDOMONAS
•Bacilos rectos o curvados•Tamaño de 0.5-1.0 μm X 1.5-4 μm •Sin esporas•Gram negativos•Flagelos polares•Aerobios•Metabolismo respiratorio, nunca fermentativo•Quimioorganotrofos•Utilizan compuestos orgánicos de bajo peso molecular pero no polímeros•Algunas pueden ser quimiolitotrofas, usando H2 o CO como fuente de energía•Algunas pueden usar nitratos como aceptor de electrones en anaerobiosis
Este grupo incluye los Géneros
Pseudomonas γ-Proteobacteria
Commamonas β-Proteobacteria
Ralstonia β-Proteobacteria
Burkholderia β-Proteobacteria
Proteobacterias oxidativas
GÉNERO Pseudomonas
Pseudomonas fluorescentes(Gamma-proteobacterias)
Pseudomonas aeruginosaPseudomonas fluorescensPseudomonas putidaPseudomonas syringaePseudomonas stutzeri
Producen pigmentos como piocianina, pioverdina, piorubrina y piomelanina. Algunos actúan como sideróforos en la captación de Fe.
Gram -Móviles mediante flagelos polares
Bacilos rectos o ligeramente curvados
Degradan glucosa mediante la ruta de Entner-Doudoroff
Poseen citocromo C oxidasa y dan positiva la prueba de la oxidasa También son catalasa positiva
Algunas especies son patógenas.Pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista que produce infecciones en el sistema respiratorio y urinario. Puede causar infecciones en quemados o en otros casos en que la piel esté dañada. Son causantes de infecciones nosocomiales.
Tienen requerimientos nutritivos muy simples (no necesitan factores orgánicos de crecimiento)
Otras características del género Pseudomonas
Poseen una gran versatilidad metabólicaPueden utilizar azúcares; ácidos grasos; ácidos di y tricarboxílicos; alcoholes, polialcoholes; compuestos aromáticos; aminoácidos y un largo etc.
Resistentes a antibióticosPoseen múltiples plásmidos R.Son sensibles a polimixina.
Son habitantes del suelo, agua dulce, océanos y muchos otros hábitats naturales (están en todas partes).
Son biodegradadores muy activosParticipan en el ciclo del C
Participan activamente en la limpieza del medio ambiente porque degradan muchos contaminantes orgánicos, pero también producen el deterioro de alimentos almacenados
Burkholderia pseudomalleiCausa mielloidosis
Xhantomonas fragariaePatógeno de la fresa
ZoogleaFormadora de flóculos
Géneros relacioados con Pseudomonas
Proteobacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre
Enzima claveNitrogenasa
Azotobacter γ-ProteobacteriaBeijerinckia α-ProteobacteriaDerxia α-Proteobacteria
Células de Derxia atrapadas en mucosidad
La apariencia brillante de las colonas de Beijerinckia se debe a material de la capsula
Células de Azotobacter cultivadas en 2.5% de O2 (poca mucosidad)
Azotobacter cultivada en 25% de O2 (extensa capa mucosa)
Son quimioorganotrofos aerobios estrictos
Proteobacterias fijadoras de nitrógeno simbiontes de plantas leguminosas
Rhizobium α-Proteobacteria
Azorhizobium
Bradirizhobium
Agrobacterium tumefaciens
Induce la formación de tumores en plantas
Proteobacterias fermentativas: Las Enterobacterias
Pertenecen a las γ-Proteobacterias
Son bacterias quimioorganotrofas anaerobias facultativas
Bacilos Gram -, no esporulados, móviles por flagelos peritricos o inmóviles
Tienen requerimientos nutritivos simples
Fermentan azúcares. Producen ácido en la fermentación de la glucosa
Son oxidasa negativas y catalasa positivas
Reducen NO3- a NO2
-, pero nunca a N2
Géneros claveEscherichiaSalmonellaProteusEnterobacter
Hay especies que son patógenas para el hombre, animales y plantas. Oras especies son importantes en la industria
Glucosa
Fermentación ácido mixta Fermentación butanodiólica
Prueba del Rojo de metilo + Prueba Voges-Proskawer +
EscherichiaSalmonellaShigellaCitrobacterProteusYersinia
EnterobacterKlebsiella Serratia
Diagnóstico simplificado de los principales géneros de Enterobacterias
Escherichia coli
•La estrella de las enterobacterias.
•La más utilizada en estudios genéticos y en Biotecnología.
•Utilizada como indicador de contaminación fecal en en análisis microbiológico del agua
•Habitantes del intestino de animales de sangre caliente.
•Sintetiza la vitamina K.
•Algunas son patógenas, causan diarreas e infecciones urinarias.
•Las cepas enteropatógenas poseen el antígeno K que les permite colonizar el intestino delgado.
•Producen enterotoxinas semejantes a la toxina colérica.
Salmonella
•Habita en el intestino de animales.•Prácticamente todas las especies son patógenas.•S. Typhi produce fiebres tifoideas•S. Thyphimurium causa salmonelosis (gastroenteritis) en humanos.•La salmonelosis se transmite a través de alimentos contaminados con Salmonella
Factores de virulencia que son importantes en la patogenia de Salmonella
Yersinia pestis
Bubón
Yersinia pestis invadiendo los tejidos del pulmón
Vibrio cholerae produce la toxina coléricaque desencadena los síntomas del cólera.Esta enfermedad se transmite por el agua
Diferente morfologías celulares del género Vibrio
• γ-Proteobacteria•Quimioorganotrofo, anaerobio facultativo•Que se diferencia de las enterobacterias por ser oxidasa + y de las Pseudomonas por poseer un metabolismo fermentativo.•Son bacterias acuáticas, de aguas dulces y marinas.•Una especie, V. cholerae, es patógena para el hombre.
Bacilos rectos o curvados con flagelos polares o peritricos
Vibrio y Photobacterium son bacterias bioluminiscentes
Son bacterias marinas que viven asociadas con peces y emiten luz
FMNH2 + O2 + RCHO FMN + H2O + RCOOH + LUZ Luciferasa
•La síntesis de luciferasa se regula mediante autoinducción.
•Las células liberan un inductor (Acil homoserina lactona).
•Cuando el inductor alcanza una determinada concentración en el medio, se sintetiza el enzima.
•Este mecanismo se conoce como QUORUM SENSING
Proteobacterias reductoras de sulfato y del azufre
Géneros claveδ ProteobacteriaDesulfovibrioDesulfobacterDesulfuromonas
Son bacterias quimioorganotrofas y quimiolitotrofas que usan SO4
2- y S0 como aceptores de electrones en la respiración anaerobia.Y producen SH2.Como dador de electrones (fuente de energía) usan H2 y etanol, ácido láctico, pirúvico y ácidos grasos.
Las bacterias reductoras de sulfato son anaerobias estrictas.Se encuentran en ambientes acuáticos
y terrestres que se vuelven anóxicos debido a procesos microbianos de descomposición de la materia orgánica.
Participan en la corrosión inducida por microorganismos (CIM), tanto de metales (acero) como del cemento.Pueden causar la corrosión de la maquinaria utilizada en la extracción y almacenamiento de petróleo.Pueden causar la corrosión de las tuberías y alcantarillado que transportan las aguas residuales.
Pero estas bacterias también participan en la degradación de contaminantes y toxinas del ambiente.
PROTEOBACTERIAS
FOTOSINTÉTICAS (Fotosínteis anoxigénica)Bacterias Rojas del S: Chromatium y EctothiorhodospiraBacterias Rojas no del S: Rhodobacter y Rhodospirillum
QUIMIOLITOTROFASBacterias Nitrificantes: Nitrosomonas y NitrobacterBacterias que oxidan azufre: Thiobacillus, BeggiatoaBacterias que oxidan el Fe: Thiobacillus ferrooxidansBacterias que oxidan H2: Ralstonia, Pseudomonas y ParacoccusBacterias metanotrofas y metilotrofas: Methylomonas y Methylobacter
QUIMIOORGANOTROFASOxidativas: Las Pseudomonas (Pseudomonas, Commamonas ,Ralstonia, Burkholderia)Fijadoras de N2 de vida libre: Azotobacter, Beijerinckia, DerxiaFijadoras de N2 simbiontes: Rhizobium, AzorhizobiumFermentativas: Las Enterobacterias (Escherichia; Salmonella;
Proteus; Enterobacter; Yersinia) Las vibrionaceas: Vibrio y Photobacterium
Anaerobias: Las sulfato-reductoras (Desulfovibrio; Desulfuromonas)