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Taxonomía
Bacteriana
Taxonomía: Ciencia de la Clasificación
Teoría y proceso de la estructuración de los
organismos en taxones, en función de su
semejanza o parentesco evolutivo.
Sub-disciplinas
 Nomenclatura: asignación
 Identificación:
de nombre a los grupos
determinar que un
taxonómicos de conformidad
aislamiento particular
con normas publicadas.
pertenece a un taxón
reconocido.
Taxón: grupo de organismos, considerado como una unidad
en cualquier rango del sistema clasificatorio.
Taxonomía
Identificación
Caracterización exhaustiva
Caracterización por número limitado de
tests adecuados al problema
Aplicación de teoría y método de clasificación
Comparación con especies conocidas
Formación de grupos taxonómicos (taxones)
Asignación a una especie
Nomenclatura
No identificado: estudio taxonómico
La identificación es un control de la eficiencia de la
clasificación taxonómica.
Objetivos de la Taxonomía
Organizar el conocimiento sobre los microorganismos:
Todos los miembros de un grupo específico comparten numerosas
características.
Agrupar a los microorganismos en grupos útiles y significativos con
nombres precisos.


Hacer predicciones y formular hipótesis.
Propiedades importantes de una clasificación
taxonómica
Estable
Robusta
Predictiva
En BIOLOGÍA, especie es la unidad básica
de la clasificación biológica.
ESPECIE
Se define generalmente, como grupo
de organismos capaces de
entrecruzarse y de producir
descendencia fértil.
En MICROBIOLOGIA …
Especie es la unidad taxonómica básica
Especie: Grupo de cepas que tiene un alto grado de similitud en
sus propiedades y que difieren en forma significativa de otros
grupos de cepas.
Cepa: población de organismos que desciende de un único
organismo o de una sola célula.
 Definición en revisión continua
 Definición metodológica estándar: % de Hibridación > 70%
 Actualmente, el criterio es POLIFÁSICO (combinación de
características fenotípicas, genómicas y filogenéticas)
RANGOS TAXONOMICOS EN
CLASIFICACION BACTERIANA
Taxones:
Dominio
Phylum
Clase
Orden
Familia
Género
Especie
Sub-especie
Categorías de clasificación a nivel de • serovariedad o serotipo (antígenos distintos)
• fagovariedad (tipificación por fagos)
subespecie (tipificación)
• biovariedad (diferencias bioquímicas y fisiológicas)
• patovariedad (patogenicidad)
• morfovariedad (diferencias morfológicas)
• genomovariedad (grupos con ADN similares)
Dominio
Phylum
Clase
Orden
Familia
Genero
Especie
Bacteria
Proteobacteria
GammaProteobacteria
Enterobacteriales
Enterobacteriacea
Escherichia
Escherichia
coli
Estructura Jerarquica en Taxonomía
Dominio
Rangos Taxonómicos
Eubacteria
Phylum
Proteobacteria
Clase
-proteobacteria ß-proteobacteria -proteobacteria -proteobacteria proteobacteria
Chromatiales
Thiotrichales
Legionellales
Pseudomonadales
Vibrionales
Enterobacteriales
Pasteurellales
Orden
Familia
Enterobacteriaceae
Género
Escherichia Klebsiel a Proteus Salmonella Serratia
Especie
Shigella
Yersinia
S. flexneri S. soneei
Sistema binomial de nomenclatura (Linneo)
Género: Bacillus
Especie: subtilis
B. cereus, B. stearothermophilus, B. acidocaldarius
PUBLICACIONES
International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.
Publicado por la Sociedad General de Microbiología
Otros: Applied and Environmental Microbiology, Systematic Applied
Microbiology
COLECCIONES (cepas tipo y otras)
ATCC (American Type Culture Collection)
DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zelkulturen,
Colección alemana)
CIP (Colección del Instituto Pasteur, Francia)
La caracterización de los microorganismos
incluye el estudio de su fenotipo y genotipo
Algunos caracteres utilizados para la clasificación:





Morfológicos
Fisiológicos
Ecológicos
Bioquímicos
Moleculares
Fenotípicos
Genotípicos
Carácter fenético: cualquier carácter utilizado, fenotípico o
genotípico.
Caracteres fenotípicos de
valor taxonómico
Carácter genotípico
Morfología: forma, tamaño y
tinción
Presencia y disposición del
esporo
Determinación del contenido GC del ADN
genómico
Movilidad: tipo y disposición
de flagelos
%G+C=
Nutrición y fisiología:
fotótrofo, quimiótrofo,
aerobio o anaerobio,
temperatura y pH óptimos,
fuentes alternativas de C, N y
S
Por métodos cromatográficos
Por gradiente de CsCl …
Otros: pigmentos, inclusiones
celulares, sensibilidad a
antibióticos, patogenicidad
G + C
x 100
G+C+A+T
Amplio rango en procariotas: 20 al 80%
Poca información para la caracterización
taxonómica
Características genotípicas clásicas
•
Contenido G+C
% G+C =
G + C
x 100
G + C + A + T
determinación por gradiente de CsCl, desnaturalización térmica o
cromatografía
Amplio rango en procariotas: 20 al 80%
Poca información para la caracterización taxonómica
criterio de exclusión: %GC > 3, probablemente especies diferentes
%GC > 10, probablemente géneros
diferentes
POLIFÁSICA
Es la tendencia moderna. Consenso en la integración
de distintos tipos de caracteres:

Fenotípicos:

Genotípicos:
moleculares
ADN)

Filogenéticos:
- clásicos (morfología, nutrición, etc)
- marcadores quimiotaxonómicos
- perfil de proteínas totales y enzimas
clásicos:
nuevos:
% G+C
hibridación DNA-DNA
fingerprinting (ej. perfiles
por restricción o amplificación de
basados en el gen del ARNr 16S
Ensayo de reasociación de ADN-ADN para cepas a y b
Taxonomía Molecular: Caracteres Genotípicos
• Hibridación ADN-ADN
Mide el grado de similitud entre
secuencias de DNA de dos
microorganismos.
Permite la diferenciación de
microorganismos muy relacionados, cuando
la secuenciación del rDNA falla.
Ribotyping (Ribotipado)
Método que permite identificar y clasificar bacterias en función de los genes del
RNA ribosomal.
1. Extracción y digestión del DNA de una colonia bacteriana.
2. Separación mediante electroforesis de los fragmentos de DNA.
3. Transferencia de los fragmentos separados a una membrana de Nylon.
4. Hibridación con una sonda del operón rRNA de marcada químicamente.
5. Detección de las bandas mediante quimioluminiscencia.
6. Análisis y comparación de las bandas frente a una base de datos.
El patrón de bandas obtenido para cada muestra consistirá en una serie de
bandas discretas de mayor o menor intensidad, a manera de “huella dactilar
génica” o código de barras”.
Random amplified polimorphic
DNA. RAPD
Un iniciador (primer)
reconoce secuencias al
azar sobre el ADN
bacteriano
RAPD-typing de aislamientos de L. monocytogenes
Clasificación filogenética: Filogenia
Plantea hipótesis de EVOLUCIÓN (determina relaciones
de parentesco entre las especies)
Método: Comparar la secuencia de moléculas y
establecer la relación entre ellas.
Los cambios en las secuencias ocurren al azar y de un
modo temporal-dependiente y cierta proporción de
éstos permanece fijo en las moléculas.
LAS SECUENCIAS DE LAS MOLÉCULAS SON EL
REGISTRO HISTÓRICO DE LA EVOLUCIÓN.
Gen 16SrRNA
Gen de la ATPasa
Gen de RecA
cronómetros evolutivos
 Aislar el ADN
 Amplificar el 16S rADN (PCR)
 Secuenciar
 Análisis comparativo de las secuencias
 Construcción del árbol filogenético
Árbol Filogenético Universal (Olsen y Woese, 1993)
Arboles filogenéticos
• Uso de programas para alinear secuencias
y construir árboles filogenéticos
• Longitud de la línea entre organismos es
proporcional a la distancia evolutiva
• Similitud de secuencias implica similitud
en los genes
Ejemplo de un árbol filogenético basado en el gen ARNr 16S. La barra indica la sustitución de 10
nucleótidos cada 100
Bergey´s Manual of Determinative Bacteriology 1923 (1ed)-1994 (9ed)
Utilizado en la identificación de bacterias
Bergey´s Manual of Systematic Bacteriology 1a Ed 1984 (vol 1)-1989(vol 4)
Principalmente fenética.
Bacterias G(-) de importancia general, médica o industrial.
Bacterias G(+) distintas de actinomycetes.
Bacterias G(-) con propiedades características, cianobacterias y arqueobacterias.
Actinomycetos
Bergey´s manual of Systematic Bacteriology 2a Ed 2001-2005 (vol 1-vol 5)
Fundamentalmente filogenética.
Archaea, Cianobacterias, Protótrofos verdes y Géneros muy ramificados.
Proteobacterias.
Bacterias G(+) con bajo contenido G+C.
Bacterias G(+) con alto contenido G+C.
Planctomycetes, Chlamydiae, Spirochetes, Fibrobacters, Bacteroidetes, Fusobacteria,
Acidobacteria, Verrucomicrobia, Dictyoglomi, and Gemmatomonadetes
The Prokaryotes (http:/www.prokaryotes.com)
Arbol del dominio Bacteria
Relación entre la definición de especie
bacteriana y el análisis del gen ARNr 16S
Definición especie: % de hibridación ADN1-ADN2 > 70%
En general se cumple:
secuencia del gen del ARNr 16S difiere en mas del 3%
con el resto de las secuencias conocidas de bacterias
entonces el % de hibridación ADN-ADN es menor al
70%
especies diferentes
Alineamiento y corrección de secuencias
Comparación con base de datos de secuencias
Diferencia de secuencia con la cepa mas similar
>3%
<3%
Confirmación con pruebas
fenotípicas y genotípicas diferentes
Pruebas fenotípicas
Nueva especie
Diferente
<70%
Nueva especie
Similar
>70%
Nueva cepa de la misma
especie
Nueva cepa de la
misma especie
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank
El Bergey’s Manual of
Determinative Bacteriology
• 1923, David Bergey y colaboradores
• Bergey’s Manual of Determinative
Bacteriology
• Bergey’s Manual of Systematic
Bacteriology
• Características generales :
– Morfología
– Tinción de Gram
– Relación con el oxigeno
– Motilidad
Diferencias características entre Gram + y Propiedad
Gram +
Gram -
Micoplasmas
Pared célula
Membrana externa con
lípidos, proteínas y LPS
Pared gruesa de
peptidoglucano y ácidos
teicoicos
Carecen de pared celular y
peptidoglucano
Forma celular
Esferas, óvalos, bacilos rectos
o curvos, helices; algunos
tienes capsulas
Esferas, bacilos o filamentos
Pleomorficos
Reproducción
Fisión binaria, a veces
gemación
Fisión binaria
Gemación o fisión binaria
Metabolismo
Fototrofico,
quimiolitoautotrofico
Habitualmente
quimioorganoheterotrofico
Quimioorganoheterotrofico
Motilidad
Móviles o inmóviles
Con mayor frecuencia
inmóviles, con flagelación
peritrica cuando son móviles
Inmóviles
Apéndices
Pili y fimbrias
Habitualmente carecen de
apéndices
Carecen de apéndices
Endosporas
No forman
Algunos pueden formar
No forman endosporas
Las cuatro categorías principales del Manual
Bergey
I. Eubacterias gram negativas que tienen pared celular
II. Eubacterias gram positivas que tienen pared celular
III. Eubacterias que carecen de pared celular
IV. Arqueobacterias
¿Es mi
aislamiento
un
microorganis
mo
procariote o
eucariote?
Capitulo III
¿A cual
categoría
mayor
pertenece mi
aislamiento?
Capitulo IV
¿A cual
grupo
pertenece mi
aislamiento?
Capitulo V
¿A cual
genero
pertenece mi
aislamiento?
Capitulo V
¿A cual
especie
pertenece mi
aislamiento?
Capitulo V
Identificación
Como utilizar el Manual