Tema 4: Els fílums bacterians més antics (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Microbiología - 2º curso
Asignatura Diversitat procariota
Año del apunte 2016
Páginas 3
Fecha de subida 24/03/2016
Descargas 42
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 4: ELS FÍLUMS BACTERIANS MÉS ANTICS Ho veurem des d’un enfocament filogenètic (punt de vista evolutiu).
HIPERTERMOFILS Es troben a la base de l’arbre filogenètic, ja que els grups més antics són grups termòfils o hipertermòfils. Dins del domini Bacteria hi ha tres fílums amb representants hipertermòfils; Aquificae, Thermotogae, i Termodesulfobacteria, que són termòfils.
Hàbitats Es troben en hàbitats amb important activitat geotermal, on les temperatures són altes, com ara sediments hidrotermals terrestres o sediments de fons submarins. Les aigües on es troben tenen un pH al voltant de 7.
Fílum Aquificae És el més antic que coneixem i es troba a la base de l’arbre filogenètic universal. El gènere més conegut és Aquifex, que tenen una temperatura òptima de 85 graus.
Morfologia Habitualment presenten morfologia bacil·lar i en alguns cassos formen filaments. Són gram negatius. Alguns tenen envolta externa cristal·lina (paret cel·lular) tipus capa proteica o capa S i alguns presenten motilitat. No tenen grànuls de S, però poden tenir-hi metabolismes relacionats. Moltes vegades, si es cultiven, formen colònies pigmentades gràcies als pigments carotenoides Metabolisme Termòfils o hipertermòfils. Són quimiolitoautotròfics i aerobis obligats (en general, microaeròfils – concentracions d’oxigen baixes-). Són oxidadors d’hidrogen, utilitzen l’hidrogen com a donador d’electrons i l’oxigen com a acceptor, i així produeixen aigua (d’aquí el seu nom). També, moltes vegades, compostos reduïts de S (S, tiosulfat) o el S elemental poden substituir a l’H com a donador d’electrons, però l’O no pot ser substituït per nitrat com a acceptor perquè si no farien respiració anaeròbia. Són autòtrofs i per això fixen el C del CO2 a través de la via inversa dels àcids tricarboxílics, la mateixa que utilitza Chlorobia, que són fototròfics.
Fílum Thermotogae El gènere més conegut és Thermotoga. Hi ha menys representants que en Aquificae. Aquests tenen una envolta anomenada toga que no se sap ben bé perquè serveix (d’aquí el seu nom).
Morfologia Tenen morfologia habitualment bacil·lar. Són gram negatius. Lo més distintiu és la beina en forma de toga, que habitualment és molt ajustada paral·lelament a l’eix del bacil, però els extrems queden amb una forma de pilota. La forma de la toga és un tret característic dels grups d’aquest fílum. Realment no se sap la funció de la toga, però si que se sap que és rica en proteïnes similars a les porines (que serveixen pel pas de substàncies) que es disposen amb un patró regular per tota la superfície de la toga. La major part dels membres d’aquest fílum presenten una motilitat molt activa degut a que són flagel·lats.
Metabolisme Són termòfils o hipertermòfils (temperatures òptimes des de 65 a 90 graus). Es troben en hàbitats que poden ser fonts termals terrestres o marines. La tolerància a la sal varia segons l’hàbitat on es troben. Són quimioorganoheteròtrofs habituals i fermentatius anaerobis, de manera que poden créixer sobre un rang important de compostos orgànics utilitzant protons o compostos de S com a acceptor final d’electrons. El Fe3+ serveix també com a acceptor en alguns dels aïllats, i aquests no duen a terme la fermentació, respiren anaeròbicament. Els productes de l’oxidació de compostos orgànics són típicament CO2, H2, lactat, acetat.
Quan creixen en absència de S com a acceptor final d’electrons, com que l’hidrogen és un producte de la fermentació, actua com a inhibidor del creixement. Per acabar amb aquesta inhibició, quan torna a haver-hi compostos de S, aquests es poden combinar amb l’hidrogen i acabar la inhibició.
Espècies  Thermotoga marítima És un hipertermòfil amb temperatura òptima de 80 graus. És quimioorganòtrof, fermentatiu i anaeròbic i té capacitat de fixar N. Té una toga molt ajustada paral·lelament a l’eix. Va ser un dels primers hipertermòfils dels quals es va obtenir la seqüència de tot el seu genoma, i en analitzar els seus gens, es va postular que un 20% eren originats a partir d’arqueus, per tant, havia hagut transferència de gens entre grups distanciats.
Encara es distingeix l’origen, de manera que és una espècie recent evolutivament parlant. Presenta motilitat gràcies a flagels.
 Thermosipho africanus Són bacils individuals units per la toga, que habitualment creixen formant cadenes fins a arribar a unir unes 12 cèl·lules. És un termòfil (òptim a 75 graus). S’ha detectat transferència amb el fílum Firmicutes (gram positiu) i amb Archaea.
- Fervidobacterium islandicum Són cèl·lules individuals que tenen la toga ajustada a tota la cèl·lula excepte en un dels dos pols. És un termòfil amb òptim a 65-70 graus.
Fílum Thermodesulfobacteria Es troben també a la base de l’arbre filogenètic, però té pocs representants. Són espècies bacil·lars, gram negatives, termòfils, anaeròbies estrictes, quimiolitotròfiques (obligades o no) o quimioorganotròfiques, i reductores de sulfat. És el bacteri reductor de sulfat que suporta temperatures més elevades. Els lípids de membrana formen enllaços tipus èter amb el glicerol. La majoria són flagel·lats.
Alguns exemples són Thermodesulfatator indicus o Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum.
Fílum Deinococci Està constituït per una sola classe que inclou dos ordres Deinococcales i Thermales, que contenen dos gèneres representatius que són Deinococcus i Thermus, respectivament.
Deinococcus Són cocs sense motilitat i gram positius perquè es tenyeixen com a tals, però si mirem amb TEM, veiem que tenen estructura de gram negatiu. Tenen membrana externa i una capa S, però es tenyeixen com a gram positius perquè tenen una capa de peptidglicà molt gruixuda. La majoria són pigmentats, vermells-grocs, degut a carotenoids, i això fa que sovint es confonguin amb Micrococcus. Formen agrupacions perquè la divisió és especial, ja que es forma una cortina septal que fa que la cèl·lula es divideixi de fora cap a dins. El resultat són tètrades, que quan es divideixen, l’angle de divisió següent és de 90 graus. Són quimioorganotròfics aeròbics i la majoria mesòfils.
Són resistents a les radiacions ϒ-ionitzants i molt resistents a la radiació UV. També resisteixen a ambients molt secs, a la presència d’agents oxidants i a mutàgens. Tot això produeix mutacions en el DNA, i el dany més greu que poden causar són els trencaments de doble cadena. La estratègia per sobreviure és que tenen sistemes de reparació molt actius, i que mantenen més d’una copia de DNA (entre 4 i 10 per cèl·lula). A més, el DNA es troba en forma d’anell (disposició toroïdal), de manera que en cas de dany pugui donar-se ràpidament la recombinació homòloga (podria ser utilitzat en la medicina degenerativa gràcies a aquesta característica).
L’ambient natural de Deinococcus no és conegut, però s’han aïllat de mostres irradiades, a piscines de reactors nuclears i a sales netes d’hospitals, i a vegades s’han trobat a sòls, sediments, aigües residuals i superfícies amb pols. El fet de que tinguin aquesta resistència els permet viure en un ambient sec. Es creu que l’hàbitat natural podria ser les gotes d’aigua que condensen als núvols.
Thermus La majoria són filamentosos, però un cop s’aïlla de l’ambient natural i es cultiva al laboratori durant moltes generacions, la morfologia cada cop és més pleomòrfica i els filaments més curts. Són gram negatius. Són termòfils, aerobis obligats o anaeròbics facultatius i organoheterotròfics. Moltes espècies tenen cèl·lules molt pigmentades degut a la presència de carotenoids.
En aquest cas està molt clar l’hàbitat natural, es troben allà on hi ha una activitat geotermal important, tan terrestre com submarina. El pH en que es troben és lleugerament alcalí i es troben a temperatures entre 5580 graus. S’han trobat algunes espècies halòfiles en medi submarí.
La PCR no seria el que és sense aquest gènere. La polimerasa que s’utilitza és d’aquest gènere. Abans no s’utilitzava, s’utilitzaven polimerases d’E. coli, i s’havien d’anar afegint a cada cicle. A més també s’utilitzen altres enzims d’aquest gènere com enzims de processament del DNA i l’RNA, enzims hidrolítics i catalases, ja que són molt importants per la seva termoestabilitat.
...