Tema 17. (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Complutense de Madrid (UCM)
Grado Farmacia - 3º curso
Asignatura Microbiologia I
Año del apunte 2016
Páginas 5
Fecha de subida 20/06/2017
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    Tema  18:  Taxonomía       Taxonomía:  estudio  científico  de  los  organismos  con  el  fin  de  establecer  una  clasificación  (+nomenclatura   +identificación)  biológica.   Permite  saber  qué  especie  tenemos  si  hay  un  microorganismo  concreto.   Necesitamos  pruebas  que  lleven  a  la  identificación  del  microrganismo,  lo  que  viene  acompañado  de  una   nomenclatura.     Sistemática:  clasificación  según  la  morfología,  ecología,  bioquímica,  fisiología…   La  sistemática  es  un  enfoque  distinto  de  la  taxonomía.  Establece  las  reglas  de  los  taxones  jerárquicos.   Estructuración  en  taxones  (clasificaciones  jerárquicas)  en  función  de  su  relación  filogenética.   Importancia:  catálogo  preciso  de  especies,  esencial  para  la  identificación.     Primero  se  recogen  datos  sobre  un  microorganismo  (fermentador,  respirador,  Gram+  o  Gram-­‐,  coco,  bacilo,   pelos…).  Se  estudian  los  fenotipos  del  microorganismo.  Luego  se  comparan  con  los  existentes.  En  el  manual   de  Bergey  están  recopiladas  las  características  de  todas  las  bacterias.     Estas  características  pueden  coincidir  exactamente  con  lo  que  tenemos,  lo  habremos  identificado.     Si  trabajamos  con  una  muestra  ambiental,  podemos  haber  encontrado  un  microorganismo  que  no  coincide   con  un  taxón  específico.  Puede  parecerse,  estudiamos  el  grado  de  relación  con  los  reconocidos.  Tendremos   un  microorganismo  nuevo.  Se  puede  clasificarlo  en  función  del  parentesco  con  los  que  conocemos.  Se  usan   las  rutinas  de  taxonomía  y  se  establecen  los  porcentajes  de  similitud.     Se  solicita  a  los  comités  internacionales  una  nomenclatura  para  el  nuevo  microorganismo.     Identificación  bacteriana   1.   Aislar  en  cultivo  puro.  Si  tenemos  un  cultivo  mixto,  no  se  puede  saber  nada  de  sus  características   individuales.  Si  no  se  puede  cultivar,  no  se  ven  sus  características.  Se  estima  que  solo  el  0,3%  de  los   microorganismos  se  pueden  cultivar.  En  el  futuro  se  estima  que  podremos  cultivar  el  5%.  Los  que  viven  en   ecosistemas  complejos  no  pueden  vivir  unos  sin  otros.  Hemos  cultivado  la  mayoría  de  los  organismos   patógenos.  Se  pueden  utilizar  técnicas  moleculares  si  no  se  puede  aislar  el  microorganismo  en  el   laboratorio.     2.   Morfología  colonial,  reacciones  en  el  medio.  Se  pueden  usar  medios  selectivos  y  diferenciales  para   distintas  características  de  las  bacterias.  Cuando  se  parte  de  una  muestra  compleja,  hay  que  saber   distinguir  a  los  patógenos  de  los  demás  microorganismos.  Los  selectivos  favorecen  el  crecimiento  de  unos   e  inhiben  el  crecimiento  de  otros.  Hay  microorganismos  que  secretan  hemolisinas.  Lisan  las  células  que   crecen  a  su  alrededor  para  alimentarse  de  lo  que  se  libera  de  ellas.  En  el  agar  sangre  se  observa  entorno  a   las  colonias  una  hemólisis,  que  puede  ser  parcial  (no  se  degrada  el  grupo  hemo)  o  total  (desaparece   totalmente  el  color  de  la  sangre).     3.   Tinciones  diferenciales:   a)   Gram:  es  el  pilar  de  la  identificación  de  procariotas.     b)   Ácido-­‐alcohol  resistente   c)   Esporas   4.   Pruebas  bioquímicas:  estudios  de  lo  que  hacen  los  microorganismos.  Son  caracteres  fisiológicos  y   metabólicos:   a)   Tipo  respiratorio   b)   Tolerancia  osmótica,  al  pH,  al  oxígeno   c)   Temperatura  de  crecimiento   d)   Fuente  de  energía,  carbono   e)   Utilización  de  sustratos:  azúcares,  aminoácidos   f)   Movilidad:  en  agar  semisólido.     5.   Claves  dicotómicas.     1       6.   Métodos  comerciales:  las  pruebas  bioquímicas  no  son  suficientes  normalmente.  Son  las  pruebas   bioquímicas  que  estudian  varios  factores  a  la  vez.  Hay  métodos  especiales  para  cada  tipo  de   microorganismo.  Se  inoculan  con  una  micropipeta  en  el  medio,  se  incuba  y  se  ve  lo  que  da  positivo  o   negativo.  Hay  espectofotómetros  que  dan  más  información  según  la  intensidad  del  color.     7.   Métodos  rápidos:  espectometría  de  masas  (MALDI-­‐TOF).  Se  usa  en  análisis  clínicos  en  hospitales.  Se  aísla   un  cultivo  puro  de  un  patógeno.  Se  pone  en  la  placa  de  matriz  de  absorción  del  espectómetro.  Pueden   procesar  muchas  muestras  a  la  vez  y  da  resultados  individuales.  Ioniza  a  vacío  con  láser  de  forma   ordenada.  Explotan  las  proteínas  de  superficie.  En   función  de  la  masa  y  carga  de  los  péptidos,  se  sabe   qué  microorganismo  tenemos.  No  se  sabe  qué   proteínas  son  las  del  espectro,  pero  se  sabe  qué   picos  pertenecen  a  cada  especie.  Es  la  huella   peptídica  de  un  organismo.  Están  acoplados  a   bases  de  datos  con  estos  espectros  de  masas.  No   hace  falta  hacer  pruebas  bioquímicas  ni  usar   microscopios.       Identificación  de  hongos   Levaduras:     Son  casi  todas  iguales  morfológicamente.  Se  recurre  a  pruebas  bioquímicas,  el  auxonograma.  Es  una  batería   de  pruebas  que  se  hacen  a  levaduras  para  ver  qué  fuentes  de  carbono  consume.  Se  usa  para  identificar   especies  de  Candida  (principal  patógeno  fúngico  del  ser  humano).también  pueden  dar  información  de  si  hay  o   no  crecimiento.  Cuando  el  microorganismo  crece,  no  se  ven  rayas  que  hay  detrás  porque  el  medio  se  pone   turbio.  Los  transparentes  dejan  ver  las  rayas,  no  hay  turbidez  y  no  tenemos  crecimiento.     Hongos  filamentosos:   §  Morfología  colonial:  también  se  puede  ver  el  color  del  hongo  en  la  placa.     §  Examen  al  microscopio  del  micelio  aéreo.  Se  usa  un  poco  de  cinta  adhesiva.  No  se  usa  cubre.  Se  ve  la   morfología  de  las  esporas.       En  el  manual  de  Bergey  tenemos  toda  la  información  necesaria  para  identificar  las  bacterias.  Hay  5  tomos.       Clasificación  y  nomenclatura   Los  microorganismos  celulares  siguen  el  sistema  universal  de  taxones.     -­‐  Dominio:  Bacteria   -­‐  Filo:  Proteobacteria.  Es  el  más  numeroso.   -­‐  Clase:  no  tiene  una  terminación  latina  concreta.   Pueden  ser  a-­‐,  b-­‐,  g-­‐,  d-­‐  y  e-­‐.   -­‐  Orden:  -­‐ales.     -­‐  Familia:  -­‐eae.   -­‐  Género   -­‐  Especie   No  hay  reino.     Solo  hay  3  dominios  aceptados:  eucaria,  eubacteria   y  arquea.     La  nomenclatura  es  según  el  sistema  binomial  de   Linneo.     La  especie  se  pone  en  cursiva  o  subrayado  si  escribimos  a  mano.     Biodiversidad  en  el  planeta  Tierra   Se  basa  la  taxonomía  en  caracteres  filogenéticos.  Cuanto  menos  tiempo  haya  transcurrido  desde  su  división   en  especies,  más  parecidos  serán  los  microorganismos.  Carl  Woese  establece  un  sistema  que  compara  los   ribosomas  16S.  Se  comparan  las  secuencias  del  RNA  16S  para  establecer  las  relaciones  filogenéticas   (relaciones  evolutivas).       2       Se  define  el  árbol  de  la  vida.  Su  raíz  está  en  el  primer  ser  vivo  a  partir  del   que  evolucionamos  los  demás.  Estableció  que  a  partir  de  la  homología   de  los  RNA  16S  (procariotas)  y  18S  (eucariotas),  tenemos  3  grandes   dominios  evolutivos:  bacterias,  arqueas  y  eucariotas.     Este  árbol  se  parece  al  de  Haeckel.     La  evolución  depende  de  la  mutación  (herencia  vertical)  o   recombinación  y  de  la  selección.   El  árbol  de  Woese  se  basa  en  la  mutación.     Pero  la  recombinación  transfiere  genes  horizontalmente.  Se  hace  el   árbol  de  Doolittle,  basado  en  la  transferencia  horizontal  de  genes  y   evolución.  Incluso  se  han  transferido  genes  de  procariotas  a  eucariotas.       Árboles  filogenéticos:   Tenemos  una  representación  cuantitativa,  para  ver  la   biodiversidad  de  cada  rama.  El  filo  más  diverso  de   bacterias  son  las  proteobacterias.     Saber  4  de  los  filos.   Dentro  de  las  Gram-­‐,  tenemos  el  filo  Proteobacteria,   Bacteroidetes  (anaerobios  estrictos  Gram-­‐,  está  muy   representado  en  la  microbiota  intestinal  y  oral,  como   Bacteroides).     En  los  Gram+,  tenemos  los  de  bajo  contenido  C+G  (filo   Firmicutes)  y  los  de  alto  contenido  C+G  (filo   Actinobacteria,  como  las  Micobacterias).     Las  espiroquetas  tienen  su  propio  filo.       Se  pueden  ver  las  relaciones  evolutivas  de  una  especie  con  respecto  al  resto  de  ellas.  Se  relaciona  esa   secuencia  con  las  conocidas.       Hay  bases  del  RNA  de  E.  coli  que  se  ha  encontrado  que  hay  variaciones  del  RNA.  Dentro  de  una  especie  hay   mucha  variabilidad  dentro  de  la  secuencia  16S.  Esto  demuestra  que  es  una  tecnología  muy  específica.     Hay  estrategias  que  se  dedican  a  enminar  las  bases  de  datos  de  genomas  que  dan  lugar  a  un  árbol  de  la  vida   más  fino  que  el  16S.  Esta  secuencia  es  buena  para  secuenciar,  porque  todas  las  células  tienen  esta  secuencia.   Sin  embargo,  no  es  el  único,  se  pueden  comparar  secuencias  de  proteínas  en  vez  de  RNA.  Se  toman  16   proteínas  pertenecientes  en  la  estructura  del  ribosoma  presentes  en  todos  los  procariotas  y  compararlas.  Es   una  comparación  más  precisa  que  las  secuencias  16S.  según  esta  estrategia,  que  es  más  fina,  las  arqueas  no   están  tan  cerca  de  la  raíz  de  la  vida,  están  más  próximas  a  los  eucariotas.     Hay  materia  oscura  biológica,  hemos  encontrado  secuencias  en  la  naturaleza  que  no  pertenecen  a  ninguna   especie  conocida.       Esto  requiere  que  seamos  cautos  con  el  concepto  de  especie  bacteriana.  Como  no  tienen  un  ciclo  de  vida   sexual,  la  barrera  de  especie  es  difícil  de  establecer.  También  hay  algunos  microorganismos  eucarióticos  que   carecen  de  ciclo  sexual  o  lo  tienen  defectivo,  como  Candida  albicans.  Son  hongos  muy  sencillos  que  han   perdido  su  ciclo  sexual  a  lo  largo  de  la  evolución.   Especie  bacteriana:  conjunto  de  cepas  que  comparten  un  número  significativo  de  propiedades  estables  y   difiere  de  otros  grupos  de  cepas.     Cepa  =  clon  =  cultivo  puro   Hay  cepas  de  la  misma  especie  diferentes  entre  ellas.     Dentro  de  una  especie  hay  una  cepa  tipo,  a  partir  de  la  cual  se  establece  si  pertenece  a  esa  especie.  Dentro  de   la  especie  podemos  tener  mucha  variedad:   -­‐  Biovariedades:  diferencias  bioquímicas  y  fisiológicas.   -­‐  Morfovariedades:  diferencias  estructurales   -­‐  Serovariedades:  distintas  propiedades  antigénicas   Hay  clones  del  pangenoma  que  tienen  genes  únicos,  genoma  base  y  genes  dispensables.       3       Criterios  taxonómicos   1.   Clasificación  fenética:  agrupa  los  microorganismos  en  función  de  sus  características  fenotípicas.     Características  clásicas:  útiles  en  clasificación.   -­‐  Morfológicas:  Gram,  tamaño,  forma,  movilidad,  inclusiones…  especialmente  en  microorganismos   complejos  (eucariotas).     -­‐  Fisiológicas  y  metabólicas:  fuentes  de  energía,  C,  N,  O2,  pH,  T,  osmolaridad,  metabolitos  secuendarios,  R  y   S  a  inhibidores/antibióticos,  pigmentos…   -­‐  Ecológicas:  hábitat,  simbiontes,  parásitos…   -­‐  Análisis  genética:  plásmidos,  fagos  compatibilidad  en  transformación,  conjugación…   2.   Clasificación  genotípica:  compara  los  genes  o  genomas  de  los  organismos  (en  procariotas,  umbral  de   especie=70%  de  homología  a  nivel  de  genoma).  Si  comparamos  solo  el  16S,  se  asume  que  con  más  del  97%   de  homología  responde  a  la  misma  especie.   3.   Clasificación  filogenética:  agrupa  los  microorganismos  en  función  de  sus  relaciones  evolutivas.       Los  datos  fenómicos  se  recogen,  se  anotan  y  se  comparan  con  una  cepa  tipo  para  estudiar  sus  relaciones.   Estos  caracteres  se  ordenan  según  la  taxonomía  numérica:  agrupamiento  de  unidades  taxonómicas  en   taxones  mediante  elaboración  de  matrices  en  función  de  la  semejanza  de  sus  caracteres  (idealmente  al   menos  50  caracteres  distintos).   Se  comparan  los  caracteres  entre  2  cepas  y  se  anotan  los  comunes  a  ambos,  los  ausentes  en  ambos.  Se   obtiene  un  número  que  da  idea  de  cómo  de  parecidos  son  los  microorganismos.  Se  suele  hacer  con  el   coeficiente  de  asociación=(a+d)/(a+b+c+d)  o  bien  =a/(a+b+c)   Se  puede  hacer  una  matriz  si  se  comparan  muchos  microorganismos.  Se  pone  en  un  algoritmo  informatizado   y  las  matrices  se  dibujan  en  forma  de  endogramas  (árboles  que  dan  una  relación  filogenética  entre  las   especies).     Los  árboles  se  pueden  representar  para  que  den  una  idea  de  cómo  de  alejados  están  los  microorganismos  en   la  evolución  (cladograma).   El  cladograma  busca  agrupar  a  los  organismos  por  sus  relaciones  evolutivas.  Son  proporcionales  al  tiempo  que   ha  pasado  desde  que  divergieron  en  la  evolución.  El  cladograma  siempre  tiene  una  raíz  que  representa  el   organismo  original  del  que  vienen  todos.     Un  criterio  de  clasificación  en  taxonomía  es  mejor  cuanto  más  se  aproxime  a  un  cronómetro  molecular.  Nos   lleva  al  momento  de  la  historia  en  el  que  existió  una  especie  común  a  varis  especies.     1.   Comparación  de  proteínas  ortólogas  de  función  conservada:   a)   Bioinformática:  alineamiento  de  secuencias   b)   Técnicas  inmunológicas:  reactividad  cruzada   c)   Propiedades  físicas  y  cinéticas  de  las  enzimas   2.   Composición  de  ácidos  nucleicos:   a)   Contenido  C+G  según  las  secuencias  genómicas.  Temperatura  de  melting  (fusión):  es  la  temperatura  a   la  que  se  separan  las  cadenas  complementarias.     3.   Hibridación  de  ácidos  nucleicos:   a)   Híbridos  ssDNA-­‐DNA   b)   Híbridos  DNA-­‐rRNA   4.   Secuenciación  de  ácidos  nucleicos:   a)   Genómica  comparativa   b)   rRNA  5S  y  16S.  clasificación  de  Woese.     Tipificación  de  microorganismos:  métodos  fenotípicos   Es  para  saber  si  diferentes  clones  aislados  de  pacientes  intoxicados,  pertenecen  a  la  misma  cepa.     Técnicas  clásicas:   -­‐  Biotipos:  detección  de  actividades  metabólicas.   -­‐  Antibiotipos:  patrones  de  susceptibilidad  a  antibióticos.   -­‐  Bacteriocinotipos:  patrones  de  susceptibilidad  a  bacteriocinas.   -­‐  Fagotipos:  patrones  de  susceptibilidad  a  fagos.     4       -­‐  Serotipos:  técnicas  inmunológicas.  Se  expone  un  aislamiento  a  anticuerpos  y  se  ve  la  reactividad  en  función   de  sus  antígenos  de  superficie.       Las  huellas  genéticas  es  un  tipaje  molecular.  Da  bandas  específicas  en  la  electroforesis  para  identificar  un  clon   y  separarlo  del  resto  de  clones  de  la  especie.  Tiene  aplicaciones  en  biología  molecular,  para  ver  qué  clones   causan  brotes  de  ciertas  enfermedades.  Se  ve  el  clon  y  cómo  de  peligroso  es.       5   ...

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