TEMA 1: SISTEMA DE CLASSIFICACIÓ DE MICROORGANISMES (2017)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Farmacia - 3º curso
Asignatura Microbiologia II
Año del apunte 2017
Páginas 7
Fecha de subida 06/10/2017
Descargas 1
Subido por

Descripción

Carme Fusté

Vista previa del texto

MICROBIOLOGIA II    LABRAT  TEMA 1: SISTEMA DE CLASSIFICACIÓ DE MICROORGANISMES  1.1.DIVERSITAT BACTERIANA:  Hi ha diversos problemes que dificulten aquesta classificació dels microorganismes, com és el  cas de la gran diversitat dels microorganismes, en particular de bacteris, que poden presentar  gran varietat en:  ‐ Morfologia:  Existeixen  molts  tipus  de  morfologies  dels  bacteris,  dels  quals  en  podem  destacar els cocs, els bacils i els espirils. Però aquestes no són les úniques formes que hi ha,  també en podem trobar en forma d’estrella, de filaments o amb formes especialitzades.  També  podem  trobar  diversitat  segons  els  tipus  d’agrupacions  en  les  que  trobem  els  bacteris. Els podem trobar de dos en dos, en grams de raïm, en forma cubica o  en cadenes.    ‐ Mida: La majoria de bacteris es troben entre 1 i 5 µm. També en podem trobar de més  petits i gran, que fan entre 0,1 i 660 µm.    ‐ Estructura de la paret: La majoria de bacteris presenten una paret cel∙lular. Segons això els  podem classificar en diferents grup: gram +, gram ‐, CMN i les arquees, que tenen molta  diversitat de parets.    ‐ Estructures  externes:  Poden  presentar  pilis,  flagels,  càpsula  o  prosteca  (en  bacteris  aquàtics com Caulobàcter, per fixar‐se), entre d’altres.    ‐ Estructures internes: Poden presentar orgànuls com ribosomes, carboxisomes, vacuoles de  gas, magnetosomes, endòspores, citoesquelet.    ‐ Metabolisme: Són els organismes vius més diversos metabòlicament. És per això que els  podem classificar segons la font d’energia que utilitzen: matèria orgànica, inorgànica o llum.  També ho podem fer segons la font de carboni que utilitzen: matèria orgànica o CO2.     ‐ Hàbitat: Podem aïllar‐los de diferents habitats, com per exemple aigües dolces, aigües amb  qualsevol  grau  de  salinitat  (inclús  concentracions  saturants),  el  sòl  o  la  superfície  de  les  plantes o animals.    ‐ Condicions de creixement: Poden créixer des de temperatures de ‐4ºC fins a temperatures  de 118ºC. Ex: pyrodictium és un bacteri arquea que té una temperatura òptima de entre 80  i 110ºC. El podem trobar dins dels autoclaus.    ‐ pH: des de pH 0 fins a 11.    MICROBIOLOGIA II    LABRAT  ‐ Pressió: poden créixer a més de 200 atm respecte a la superfície.  ‐ Relació amb l’entorn: En aquests ambients poden créixer de forma aïllada, units a un hoste  (simbiosi o patogen) o formant comunitats complexes anomenades biofilms.  ‐ Genètica: Tenen gran diversitat genètica degut a que són organismes molt antics que han  anat evolucionant i acumulant canvis al llarg del temps.  1.2.FORMACIÓ DE LA TERRA:  La  Terra  es  va  formar  fa  4.600  milions  d’anys  aproximadament.  Al  principi,  l’atmosfera  era  fortament reductora, impedint així la vida. Aquestes condicions van canviar, fins l’aparició els  primers  microorganismes:  els  bacteris.  Aquests  van  aparèixer  fa  3.000  milions  d’anys.  Els  primers eren bacteris anaerobis, capaços de respirar hidrogen i altres compostos reductors a  través de grup ferro entre d’altres.  Els  estromatòlits  són  comunitats  bacterianes  que  s’han  anat  impregnant  de  material  fins  a  formar una mena roques.   Fa 2.500 milions d’anys van aparèixer els primers bacteris aerobis: els cianobacteris. Aquests fan  la fotosíntesi oxigènica. La seva aparició va suposar un canvi molt important en la composició de  l’atmosfera, ja que a mesura que feien aquest procés, l’atmosfera es va anar omplint d’oxigen i  va permetre els creixement d’altres organismes. Els primer en aparèixer van ser els procariotes,  seguits posteriorment per formes superiors.  Actualment, encara trobem bacteris primitius capaços de respirar sense hidrogen.  Els bacteris són els organismes més abundant de la terra, tant a l’aire, com al sòl o a l’aigua. N’hi  entre 1∙1029 i 1∙1030, dels quals només un 99% s’han pogut catalogar. Aquesta gran diversitat fa  que sigui important la seva classificació. Això ho fa la taxonomia.  1.3.TAXONOMIA:  La taxonomia permet ordenar tots aquells organismes que presenten característiques similars.  Està dividida en tres parts:  ‐ Identificació: part que s’encarrega de la determinació de grups de MO. Primer de tot,  aïllem un nou microorganisme, n’obtenim un cultiu pur i, posteriorment, fem un seguit  de  proves  per  determinar  si  aquell  MO  pertany  a  un  grup  ja  creat  o  presenta  característiques prou diferents per pertànyer a un nou grup.    ‐ Classificació: part que s’encarrega de l’estructuració en grups dels diferents individus  segons  les  seves  similituds  o  diferències.  Tindrem  espècies  que  comparteixen  MICROBIOLOGIA II    LABRAT  característiques entre sí, formant així un gènere i generes que alhora s’uniran en famílies  i així successivament.  ‐ Nomenclatura:  part  que  s’encarrega  d’anomenar  els  grups  segons  unes  normes  preestablertes.  Els primers intents de classificació d’organismes vius daten del temps d’Aristòtil i consistien en  la  formació  d’escales,  de  més  simples  a  més  complexes.  Però  aviat  es  va  veure  que  això  no  s’ajustava a la realitat perquè els organismes evolucionen per diversificació i no per progressió.  Posteriorment,  Darwin  va  elaborar  la  teoria  de  l’evolució,  en  la  que  va  justificar  que  els  organismes  vius  s’originen  per  divergència  a  partir  d’un  avantpassat  comú.  La  representació  obtinguda es en forma d’arbre. Això ens ha permès veure les diferents extincions d’organismes,  així com que no tots els individus que deriven del mateix ancestre sobreviuen. Això pot ser degut  a fenòmens externs o a l’adquisició de característiques no adient per la supervivència.  1.4.TIPUS DE CLASSIFICACIÓ BACTERIANA:  Hi ha dos tipus de classificació del bacteris:  I. Classificació fenotípica:   És el sistema clàssic de classificació, seguit fins fa poc. Té en compte les característiques i les  propietats  del  MO.  Per  fer  aquesta  classificació,  primer  de  tot  es  determina  quines  són  les  propietats de cada MO.   Per  això,  cal  l’anàlisi  de  diferents  caràcters  (entre  50  i  75),  als  quals  se’ls  dóna  la  mateixa  importància i no se’n fan distincions. Per fer‐ho, agafem els individus i els sotmetem a diferents  proves (estructurals, metabòliques, genètiques...) i es determinen els resultats. Posteriorment,  comparem cada un dels resultats de cada individu amb els dels altres, mitjançant un seguit de  coeficients.  Els més utilitzats són els de:  ‐ Aparellament simple: nombre de coincidències (positives o negatives) dividit el total de  caràcters.  ‐ Jaccard: nombre de caràcters positius coincidents dividit el nombre total de caràcters.  Els resultats obtingut els expressem en una matriu de dades. A partir d’aquí, podem deduir les  relacions  entre  els  diferents  individus.  Però  es  difícil  deduir  els  resultats.  Per  això  existeixen  programes que ens passen la matriu a una imatge més entenedora: el dendrograma. Aquest és  una representació gràfica de la matriu de dades que ens permet una ràpida correlació.  MICROBIOLOGIA II    LABRAT  II. Classificació filogenètica:  És  la  que  s’utilitza  actualment.  Es  basa  en  classificar  els  MO  segons  com  han  adquirit  una  propietat, i no segons si la tenen o no.  Si tenim dos MO que comparteixen una mateixa propietat, no diem que són iguals, ja que pot  ser que l’hagin adquirit per vies diferents. Aquest tipus de classificació es van començar a fer a  partir de la teoria de Darwin en animals superior i plantes.  Per poder saber per quina via s’ha obtingut la propietat o característica, primer hem de saber  quins  han  sigut  els  seus  avantpassats.  Els  individus  evolucionen  per  divergència,  però  les  espècies  no  són  estàtiques,  sinó  que  pateixen  un  procés  d’evolució  molt  lent  abans  no  es  manifesta el canvi. Els individus que presenten canvis, presenten prou característiques similars  amb els seus avantpassats per poder‐ne fer una classificació d’ancestres a través del registre  fòssil.  Fins fa poc això hagués sigut impossible pels bacteris, ja que el seu registre fòssil és molt escàs.  Actualment si és possible perquè s’han pogut determinar un seguit molècules que són capaces  d’acumular canvis al llarg del temps i que ens permeten obtenir un registre de com s’ha produït  l’evolució  dels  MO.  Aquestes  molècules  són  el  rRNA  16S  en  procariotes  i  rRNA  18S  en  eucariotes.   II.I. Estudi de les molècules de rRNA 16S i 18S:  El  nombre  de  canvis  que  acumulen  aquestes  molècules  és  proporcional  al  temps  que  fa  que  l’individu ha evolucionat, funciona com un rellotge molecular. A més canvis, més temps fa que  ha evolucionat.  Per estudiar aquests canvis hem de seguir una pauta:  1. Aïllament de la molècula  2. Amplificació   3. Seqüenciació  4. Comparació  de  les  seqüències  dels  individus  a  analitzar  entre  sí,  a  través  d’un  alineament. Aquest consisteix en la comparació de les diferents seqüències per tal de  veure si són iguals o hi ha diferències entre elles.  5. Creació d’una matriu a partir de les dades obtingudes en l’alineament.  6. Creació d’un dendrograma per representar les dades de la matriu.    MICROBIOLOGIA II    LABRAT  II.II. Interpretació del dendrograma:  Tots  els  individus  que  surten  d’una  mateixa  branca  s’anomenen  clade.  Es  tracta  d’un  grup  d’individus que comparteixen un ancestre comú.  La longitud de les branques en un arbre filogenètic correspon al nombre de canvis evolutius que  ha  patit  aquell  individu,  expressats  com  a  diferències  en  la  seqüència  de  DNA  o  en  temps  evolutiu.  Com  més  curtes  són  les  branques,  més  properes  són  evolutivament  aquelles  dues  espècies i, per tant, més similars.  II.III. Temps evolutiu de les espècies:  Per registrar el temps evolutiu de diferenciació de les espècies ens cal un registre fòssil. En el  cas  del  organismes  superiores  això  és  fàcil,  ja  que  existeix  un  registres  fòssil.  En  el  cas  dels  bacteris és més difícil ja que la datació d’aquests cal fer‐la a través de dades indirectes: és el cas  de bacteris que es troben sobre roques, llavors, datant aquestes roques podrem saber més o  menys  el  temps  dels  bacteris.  La  inexactitud  de  les  dades  s’expressa  amb  una  barres  en  la  representació que correspon a la incertesa d’aquests valors.  II.IV. Establiment de les relacions filogenètiques entre MO:  Les primeres relacions filogenètiques es van establir a través de les seqüències de la subunitat  petita del ribosoma (16S i 18S).  L’any 1976 es va realitzar un treball en el que es van analitzar les seqüències dels rRNA 16S i 18S  de la majoria de MO eucariotes i procariotes. A partir d’aquí, es va construir un arbre filogenètic.  Aquest estudi va permetre:  ‐ Evidenciar l’existència de dos grups de procariotes diferenciats entre sí: els bacteris i els  arquea. Aquestes dos grup estan tant separats entre sí, com cadascun d’ells respecte als  eucariotes.  ‐ Aclarir  l’origen  endosimbiòtic  de  mitocondris  i  plast.  Aquest  anàlisi  va  permetre  evidenciar que els mitocondris havien evolucionat a partir de bacteris porpra del sofre,  mentre que els plasts derivaven d’un cianobacteri.   ‐ Conèixer  l’existència  de  determinades  posicions  de  la  seqüència,  característiques  de  determinats  tipus  d’organismes:  seqüències  signatura.  Això  és  molt  útil,  ja  que  si  analitzen una seqüència 16S d’un organisme desconegut, la podem comparar i  acabar  determinant de quin tipus de MO es tracta.    MICROBIOLOGIA II    LABRAT  II.V. Taxonomia de l’estudi filogenètic:  En l’estudi filogenètic s’aplica una taxonomia per tal de facilitar‐ne l’estudi:   Domini, regne, secció, ordre, família, gènere i espècie    II.V.I. Determinació d’una espècie:  En els organismes superior, considerem que dos individus pertanyen a una mateixa espècie si  tenen  la  capacitat  de  reproduir‐se  entre  sí,  donant  lloc  a  descendència  fèrtil.  En  el  cas  dels  bacteris, una espècie es defineix actualment com el conjunt d’organismes que presenten entre  sí valors d’hibridació DNA/DNA superiors o iguals al 70% i una similitud en la seqüència del  rRNA 16S igual o superior al 96%. Si presenta valors similars al límit, no podem definir ben bé si  pertany o no a aquella espècie.  Actualment,  gràcies  a  un  gran  avenç  en  la  seqüenciació  s’està  aplicant  un  altre  criteri  de  classificació de les espècies. Aquest consisteix en identificar les diferents espècies a partir dels  valors d’identitat nucleotídica (ANI) i de la hibridació m silico DNA/DNA de tot el genoma. Els  valors límit de l’ANI són del 97% de similitud i una hibridació m silico DNA/DNA de més del 70%  per pertànyer a la mateixa espècie. Aquesta determinació no és experimental, sinó que es fa a  partir  de  les  seqüències  i  presenta  una  sèrie  de  problemes:  no  tots  els  laboratoris  poden  seqüenciar genomes sencers i hi ha determinats MO que no els podem fer créixer en condicions  del laboratori. Per això existeixen sistemes que ens permeten aplicar la primera tècnica, la del  16S, però no la segona.  II.V.II. Nom i classificació del microorganisme:  Tots els organismes tenen un nom de gènere i d’espècie. El nom dels GÈNERE s’escriu sempre  amb  majúscula,  mentre  que  de  l’espècie  s’escriu  en  minúscula.  Són  noms  llatins  que  cal  escriure’ls o bé, en cursiva, o bé subratllats. El primer cop que l’escrivim, cal fer‐ho de forma  completa  i  després  ja  el  podem  simplificar.  Els  noms  del  bacteris  poden  reflexar  alguna  característica d’aquests o correspondre al nom del científic que els ha treballat.  II.V.III. Exemples:        GÈNERE  espècie  Simplificació  Bacillus   cereus  B.cereus  Bacil que forma taques similars a la cera en la placa.  Staphylococcus   aureus  S.aureus  Estafilococ de color groc.  Rickèttsia   prowazeckii  R.prowazeckii  Característica  El científic Ricketts va treballar amb aquest grup de MO.  MICROBIOLOGIA II    LABRAT  Encara hi ha alguns MO que tenen certa reticència en ser inclosos en certs grups. Per tant, es  mantenen  classificacions  antigues.  Això  passa  per  exemple  en  una  família,  les  enterobacteriàcies, que inclou 3 gèneres: Escherichia, Shigella i Salmonella. No presenten prou  diferències per ser espècies diferents, però al ser patògens, els metges són reticents a dir que  corresponen a la mateixa espècie, ni que així ho sembli segons la classificació actual (presenten  menys d’un 10% de diferència en la seqüència).      ...

Tags:
Comprar Previsualizar