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Brock: Biology of Microorganisms Capítulo 12: BACTERIA Capítulo 13: ARQUEAS Novena Edición 2001 Décima Edición 2003 Defferibacter: anaerobios obligados, fermentadores, otros respiran hierro (respiración anaerobia). …en otros respiradores anaerobios (ej. nitrato) suelen ser facultativos Cytophaga: grupo de largos bacilos delgados con extremos punteagudas que se mueven por desplazamiento “gliding”; muchas degradan polisacáridos como celulosa sin secretar exoenzimas. Verrucomicrobia: Amplia distribución incluyendo ambientes acúaticos, terrestres, marinos y agrícolas; con apéndices citoplásmicos tipo prosteca. Nitrospira: aerobio, quimiolitotrofo oxidador de nitrito (autotrofo, fijador de CO2); también Leptospirillum, bacteria oxidadora de hierro presente en zonas mineras causando drenaje ácido minero. Thermodesulfobacterium: bacteria termófila reductora de azufre. “Deeply Branching Hyperthermophilic Bacteria” Aquifex/Hydrogenobacter Quimiolitotrofas (H2) Aerobias Termofílicas Thermatoga ...Thermotoga (único género descrito) ...aislado de sedimentos marinos geotermalmente ...anaerobio estricto (fermentador) ...crecimiento 55 a 90oC, óptimo a 80 oC ...lípidos especiales de largas cadenas de ácidos grasos ...filogenéticamente distanciado de otras bacterias Metabolismo dependiente de LUZ Eucariotas: Fotosíntesis oxigénica, fotoautotrofos. Arqueas: Halobacterium y la membrana púurpura (ATP bajo condiciones anaerobias). Bacterias: – Cianobacterias – Bacterias Gram positivo: Heliobacterias – Bacterias Fototróficas • • • • Bacterias verdes sulfurosas Bacterias verdes no-sulfurosas Bacterias púrpuras sulfurosas Bacterias púrpuras no-sulfurosas Fotosíntesis Bacterias Verde NO-Sulfurosas ...grupo de Chloroflexus ...fenéticamente parecido a Bacterias verdes sulfurosa (pigmentos, fisiología y estructura), pero filogenéticamente NO ...incluye dos géneros de bacterias no fotosintéticas (Herpetosiphon y Thermomicrobium) ...la naturaleza generalizada del carácter termofílico de muchos del grupo parece sugerir que este carácter es más importante en definir su posición filogenética Bacterias FOTOTROFICAS Bacterias Verde NO-Sulfurosas Bacterioclorofilas a y c Aparato fotosintético parcialmente localizado en clorosomas cuando crecen anaeróbicamente Donante de electrones: variedad de azúcares, amino ácidos y otros orgánicos Tipo fotosíntesis: anoxigénica Fotoheteroorganotrofos, fotoautotrofos (en ocasiones) y quimiorganotrofos (cuando crecen aeróbicamente en la oscuridad) Motilidad por desplazamiento (Gliding) 53-55 %GC Bacterias Verdes-Sulfurosas ...fototróficas ...Chlorobium (no mótiles), Chloroherpeton (motilidad por desplazamiento) ...pigmentos únicos y clorosomas (asimilación de luz) Géneros principales de bacterias púrpuras “fotosintéticas”* Alfa: Rhodospirillum*, Rhodopseudomonas*, Rhodobacter*, Rhodomicrobium*, Rhodovulum*, Rhodopila*, Rhizobium, Nitrobacter, Agrobacterium, Aquaspirillum, Hyphomicrobium, Acetobacter, Gluconobacter, Beijerinckia, Paracoccus, Pseudomonas (algunas especies) Beta: Rhodocyclus*, Rhodoferax*, Rubrivivax*, Spirillum, Nitrosomonas, Sphaerotilus, Thiobacillus, Alcaligenes, Pseudomonas, Bordetella, Neisseria, Zymomonas Gamma: Chromatium*, Thiospirillum* y otras bacterias púrpuras sulfurosas*, Beggiatoa, Leucothrix, bacterias entéricas, Legionella, Azotobacter, especies de Pseudomonas fluorescentes, Vibrio Delta: Myxococcus, Bdellovibrio, Desulfovibrio y otras bacterias reductoras de azufre, Desulfuromonas Epsilon: Thiovulum, Wolinella, Campylobacter, Heliobacter *Mas allá del nombre, la moyoría de estas bacterias no son fotosintetizadoras. Se incluye un asterístco (*) al final del nombre de representantes fototrofos . Bacterias FOTOTROFICAS Bacterias púrpura sulfurosas Bacterioclorofilas a ó b. Aparato fotosintético contenido en complejos membranosos esféricas o laminales contínuos con la membrana plasmática. Donante de electrones: H2, H2S, S. Tipo fotosíntesis: anoxigénica. Deposición de S; dentro de la célula. Anaerobios obligados. Fotolitotrofos. Mótiles con flagelo polar; algunos tienen flagelos peritríqueo. 45-70 %GC Bacterias Verdes-Sulfurosas ...fototróficas ...Chlorobium (no mótiles), Chloroherpeton (motilidad por desplazamiento) ...pigmentos únicos y clorosomas (asimilación de luz) Bacterias FOTOTROFICAS Bacterias Verde-Sulfurosas Bacterioclorofilas a, más c, d, y e Aparato fotosintético parcialmente localizado en clorosomas que están independiente de la membrana plasmática Donante de electrones: H2, H2S, S Tipo fotosíntesis: anoxigénica Deposición de S; fuera de la célula Anaerobios obligados Fotolitotrofos No-mótiles, algunas con vacuolas de gas 48-58 %GC Bacterias fototróficas Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. Sección 18, Volumen 3: 1635-1709. Deinococales ...dos géneros principales descritos: a. Deinococcus: gram positiva y altamente resistentes a radiación b. Thermus: gram negativa, heterotrofa, termofílica ...pared celular atípica que contiene ornitinina en vez de ácido diaminopimélico en el peptidoglícano Deinococcus Usualmente esféricas (pares/tétradas); no-mótiles ni formadores de esporas; gram positiva; altamente resistentes a radiación ionizante y UV; respiradores aerobios quimiorganotrofos; contienen membrana externa. Thermus 0.5-0.8 µm X 5-10 µm; filamentos de 20- 200 µm bajo ciertas condiciones de crecimiento; no mótiles ni esporas; Gram negativas, usualmente pigmentadas; aerobios; 70-75 oC; GC 61-71%. Thermus aquaticus (“Type culture” aislado de “hots springs”)(Brock & Freeze, 1969). Espiroquetas ... Spirochaeta, Borrelia, Treponema, Leptospira, Cristispira. ...vividores libres o asociados a hospederos (patógenos). Morfología helical, gram negativo, mótiles, 0.1-3.0 µm X 5-250 µm, unicelulares (quizás una excepción [Spirochaeta plicatilis]). Multicapas membranosas (envoltura externa). Flagelo periplásmico (filamentos axiales); 2-100/célula. Quimiorganotrofos: carbohidratos, amino ácidos, ácidos grasos (fuentes de carbono); anaerobios (fermentación), facultativos y aerobios. GC: 25-65%. Características Spirochaeta Vividor libre + Asociado a hospedero Aerobio obligado Anaerobio obligado + Facultativo anaerobio + Fuente de energía/carbono: Carbohidratos + Amino ácidos Acidos grasos largos Mol% GC 51-65 Crisispira Treponema Borrelia + + + + + - + + 25-54 + Leptospira + + + - + 35-53 Bacteroides/Flavobacterias ...gram negativas ...dos linajes: a.Bacteroides y Fusobacterium, anaerobios estrictos, principalmente bacilos fermentadores b.Flavobacterium: Cyrophaga, Flexibacter, Sporocytophaga y Saprospira, principalmente respiradores aerobios, bacilos o filamentosos, motilidad por desplazamiento Planctomycetos ...Planctomyces y Pirella ...reproducción por gemación ...no tienen pared celular de peptidoglícano ...pared celular compuesta por proteínas ...aerobios ...requieren medios diluídos para crecer …típicas de ambientes acuáticas ASM News67:456 (2001) [SOBRE ANAMOX] Clamidias ...hasta hoy, consiste de especies parasíticas intracelulares obligadas (evolución degenerativa) ... pared celular tipo Gram negativo, pero no de peptidoglícano ...Chlamydia sp. …enfermedades sexualmente transmitidas o patógenos aéreos …tiempos de generación de 2 a 3 horas Cianobacterias ...actualmente se agrupan principalmente por caracteres morfológicos ...filamentosas y ramificadas (filogenéticamente coherente) ...unicelulares (filogenéticamente diversas) ...algunas forman heterocistos (fijación de N 2) …algunas producen akinetos ...algunas almacen un polímero de asp-arg (cianoficinas) ...posiblemente precursores de plastidio eucariota Cianobacterias ...actualmente se agrupan principalmente por caracteres morfológicas ...filamentosas y ramificadas (filogenéticamente coherente) ...unicelulares (filogenéticamente diversas) ...algunas forman heterocistos (fijación de N 2) …algunas producen akinetos ...algunas almacen un polímero de asp-arg (cianoficinas) ...posiblemente precursores de plastidio eucariota Grupo Grupo I Unicelulares; células sencillas o agregados celulares Grupo II Pleurocapsalean; se reproducen formando pequeñas células esféricas llamadas baeocitos producidos por fisión binaria múltiple Género Gleothece, Gloeobacter, Synechococcus, Cyanothece, Gleocapsa, Synechocystis, Chamaesiphon Dermocarpa, Xenococcus, Dermocarpella, Pleurocapsa, Myxosarcina, Chroococcidiopsis Grupo III Oscillatorian; filamentosas que se dividen en un plano Oscillatoria, Spirulina, Arthrospira, sencillo por fisión binaria Lyngbya, Microcoleus, Pseudanabaena Grupo IV Nostocalean; células filamentosas que producen Anabaena, Nostoc, Calothrix, heterocistos Nodularia, Cylinodrosperum, Scytonema Grupo V Ramificadas; las células se dividen formando Fischerella, Stigonema, ramificaciones Chlorogloeopsis, Hapalosiphon Bacterias Gram Positivo ...cocos y bacilos (con excepción de Deinococcus, este es un grupo filogenéticamente coherente) ...incluye formadores de endoesporas, bacterias ácido lácticas, la mayoría de los cocos aerobios y anaerobios, corineformes, actinomicetos y la mayoría de las micoplasmas quienes están relacionadas a Clostridium, pero sin pared celular ...Heliobacterias, fotosintéticas Géneros principales de bacterias gram positivas Grupo de bajo contenido de GC: Clostridium y relativos Clostridium, Bacillus, Thermoactinomyces, Sporosarcina, Acetobacterium, Streptococcus, Peptococcus, Lactobacillus, Staphylococcus, Ruminococcus, Mycoplasmas, Acholeplasma, Spiroplasma Grupo de alto contenido de GC: Actinomicetos Actimyces, Bifidobacterium, Propionibacterium, Streptomyces, Nocardia, Actinoplanes, Arthrobacter, Corynebacterium, Mycobacterium, Micromonospora, Frankia, Cellulomonas, Brevibacterium Subdivisión fotosintética: Heliobacterium, Heliospirillum, Heliobacillus Bacillus anthracis Koch (1876-77) Demuestra B. anthracis es agente infeccioso. Pasteur (1881) Desarrolla vacuna. Infecciones en la piel (exposición externa) Infecciones pulmonales (inhalación esporas) Infecciones gastrointestinales (ingestión) Requiere B1 (Thiamine) para crecer. Proteobacterias ...el grupo fisiológico más diverso ...consiste de cinco subdivisiones reconocidas: alfa, beta, gamma, delta y epsilon ...organotrofos y litotrofos Géneros principales de bacterias púrpuras “fotosintéticas”* Alfa: Rhodospirillum*, Rhodopseudomonas*, Rhodobacter*, Rhodomicrobium*, Rhodovulum*, Rhodopila*, Rhizobium, Nitrobacter, Agrobacterium, Aquaspirillum, Hyphomicrobium, Acetobacter, Gluconobacter, Beijerinckia, Paracoccus, Pseudomonas (algunas especies) Beta: Rhodocyclus*, Rhodoferax*, Rubrivivax*, Spirillum, Nitrosomonas, Sphaerotilus, Thiobacillus, Alcaligenes, Pseudomonas, Bordetella, Neisseria, Zymomonas Gamma: Chromatium*, Thiospirillum* y otras bacterias púrpuras sulfurosas*, Beggiatoa, Leucothrix, bacterias entéricas, Legionella, Azotobacter, especies de Pseudomonas fluorescentes, Vibrio Delta: Myxococcus, Bdellovibrio, Desulfovibrio y otras bacterias reductoras de azufre, Desulfuromonas Epsilon: Thiovulum, Wolinella, Campylobacter, Heliobacter *Mas allá del nombre, la moyoría de estas bacterias no son fotosintetizadoras. Se incluye un asterístco (*) al final del nombre de representantes fototrofos . Number of species Material held in culture collections Total Known Estimated number species species (%) (%) Group Known Estimated Algae 40,000 60,000 1,600 4.0 2.6 Fungi 69,000 1,500,000 11,500 16.7 0.8 Prokaryotes 4,204 40,000 to 2,300 54.7 0.07 to 5.8 Viruses 5,000 2,200 44.0 1.7 3,500,000 130,000 Canhos & Manfio (2000). Applied Microbial Systematics. Kluwer Academic Pub. Otros “web sites” • Sobre filogenia: RDP, rdp.cme.msu.edu Species 2000, www.sp2000.org Tree of life, phylogeny.arizona.edu/tree/phylogeny.html Nomenclatura: List of bacterial names with standing nomenclature: www-sc.cict.fr/bacterio/ Latin names (guidelines): www.bdt.org.br/bdt/about/truper/ Otros “Databases” ej. http://styx.ibest.uidaho.edu/ibest/index.html [Initiative for Bioinformatics and Evolutionary Studies (IBEST)]