Unidad IV Taxonomía microbiana. Principios. Taxonomía clásica. Esquemas bioquímicos. Manual de Bergey. Taxonomía molecular y genética. Taxonomía numérica.
Ayud. Prof. Ing. Agr. Juan E. Silberman Microbiología Agrícola FAyA Microbiología FCF UNSE 2014
Evolución. Filogenia
Evolución. Filogenia Relaciones evolutivas entre los organismos Evolución: es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha originado la diversidad de formas de vida que existen sobre La Tierra a partir de un antepasado común
Filogenia: inferencia de las relaciones evolutivas entre los organismos
Evolución. Filogenia En búsqueda del cronómetro molecular Los requisitos del cronómetro molecular son los siguientes: Estar universalmente distribuidos Ser funcionalmente homólogos Deben poder alinear apropiadamente Deben cambiar con velocidad proporcional a la distancia evolutiva
Evolución. Filogenia
En búsqueda del cronómetro molecular Citocromos proteínas de Fe y S Ferredoxinas ARN ribosómicos ATPasas RecA (proteína requerida para recombinación genética).
Evolución. Filogenia
En búsqueda del cronómetro molecular
Secuencias ARN ribosómico fueron las que mas éxtito tuvieron Se usan actualmente para determinar relaciones filogenéticas entre microorganismos
Evolución. Filogenia
En búsqueda del cronómetro molecular
Evolución. Filogenia La secuenciación de ARNr permitió obtener la primer imagen real de la evolución
Evolución. Filogenia Los Dominios se definen en base al ARNr Sin embargo cada Dominio tiene determinadas características fenotípicas
Taxonomía filogenética
Taxonomía: ciencia de la clasificación 1-Identificación 2-Nomenclatura
Taxonomía filogenética
Taxonomía filogenética
-Las secuencias de ARNr 16S/18S sirven para determinar relaciones filogenéticas y para identificar -Cada taxón tiene una secuencia propia
Taxonomía filogenética El procedimiento para la identificación es el siguiente:
Obtención del cultivo puro Extracción de ADN genómico PCR ADNr 16S / 18S Secuenciación Comparación con bases de datos https://rdp.cme.msu.edu/classifier/classifier.jsp http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi?PAGE_TYPE=BlastSearch&BLAST_SPEC=Microbi alGenomes
Taxonomía filogenética AGAGTTTGATCCTGGCTCAGATTGAACGCTAGCGGGATGCCTTACACATGCAAGTCGAACGGCAGCACGG ACTTCGGTCTGGTGGCGAGTGGCGAACGGGTGAGTAATGTATCGGAACGTGCCCAGTAGCGGGGGATAAC TACGCGAAAGCGTAGCTAATACCGCATACGCCCTACGGGGGAAAGCAGGGGATCGCAAGACCTTGCACTA TTGGAGCGGCCGATATCGGATTAGCTAGTTGGTGGGGTAACGGCTCACCAAGGCGACGATCCGTAGCTGG TTTGAGAGGACGACCAGCCACACTGGGACTGAGACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGA ATTTTGGACAATGGGGGAAACCCTGATCCAGCCATCCCGCGTGTGCGATGAAGGCCTTCGGGTTGTAAAG CACTTTTGGCAGGAAAGAAACGTCATGGGTTAATACCCCGTGAAACTGACGGTACCTGCAGAATAAGCAC CGGCTAACTACGTGCCAGCAGCCGCGGTAATACGTAGGGTGCAAGCGTTAATCGGAATTACTGGGCGTAA AGCGTGCGCAGGCGGTTCGGAAAGAAAGATGTGAAATCCCAGAGCTTAACTTTGGAACTGCATTTTTAAC TACCGGGCTAGAGTGTGTCAGAGGGAGGTGGAATTCCGCGTGTAGCAGTGAAATGCGTAGATATGCGGAG GAACACCGATGGCGAAGGCAGCCTCCTGGGATAACACTGACGCTCATGCACGAAAGCGTGGGGAGCAAAC AGGATTAGATACCCTGGTAGTCCACGCCCTAAACGATGTCAACTAGCTGTTGGGGCCTTCGGGCCTTGGT AGCGCAGCTAACGCGTGAAGTTGACCGCCTGGGGAGTACGGTCGCAAGATTAAAACTCAAAGGAATTGAC GGGGACCCGCACAAGCGGTGGATGATGTGGATTAATTCGATGCAACGCGAAAAACCTTACCTACCCTTGA CATGTCTGGAATCCTGAAGAGATTTAGGAGTGCTCGCAAGAGAACCGGAACACAGGTGCTGCATGGCTGT CGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTGTCATTAGTTGCTACG AAAGGGCACTCTAATGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCCTCATGGC CCTTATGGGTAGGGCTTCACACGTCATACAATGGTCGGGACAGAGGGTCGCCAACCCGCGAGGGGGAGCC AATCCCAGAAACCCGATCGTAGTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGT AATCGCGGATCAGCATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGTCTTGTACACACCGCCCGTCACACCATGGGA GTGGGTTTTACCAGAAGTAGTTAGCCTAACCGTAAGGGGGGCGATTACCACGGTAGGATTCATGACTGGG GTGAAGTCGTAACAAGGTAGCCGTATCGGAAGGTGCGGCTGGATCACCTCCTT
Taxonomía filogenética
Taxonomía filogenética AGCCCACCTGGTGGATGGCTCGGCTCGGGGCGCCGAGGAAGGGCGTGGCAAGCTGCGATAAGCCCGGGGGAGGCGCAGGCAGCCGTGGAACCCGGGATCCCCGAATGGG ACTTCCTGCCCCATTTGGGGCGCTCCCGTTAGGGAGCGGGAACGCGGGGAAAAGAAGCATCCGAGTACCCGCAGGAAAAGAAACCAACAGGGATGCCGGGAGTAGGGGCG ACCGAAACCGGCACAGGGCAAACCGAATCCCTATCCGTAAGGGTAGGGAGATGTGGAGTTGCAGGGCCCCCAATATAGACCCCCACTGGGAAGCCGAAGTCCCCTGGAATG GGGCGCCATAGAGGGTGAAAGCCCCGTAGGCGTAACCAGTTGGGGGTCTGGGGTGTCCCTGAGTACCGCGCGTTGGATATCGCGCGGGAAGCTGGGAGACATTAGGCTTCC AACCCTAAATACGTCCCGAGACCGATAGCGAACTAGTACCGTGAGGGAAAGCTGAAAAGCACCCCTTGCGGGGGGTGAAAAGAGCCTGAAACCAGGTGGGTACGGAATGGC ACGGCCCGAAAGGTAACCACCCCGAAGGAAACTCCCGCGAGGGAGGAGTACGAGGGGTGGCATGCCGGGGTCGTGCCGTCCGTTTCGAAAAACGGGCCGGGGAGTGTACG GGTGTGGCGAGCCTAAGGGGTTCAACCCCGGAGGCGTAGGGAAACCGACATGCCCGCAACCCTTATGGGTGAGGGGCGGGGTCTTAATGGGCCCGGAGTCACACCCGTACG ACCCGAAACCGGGCGATCTAGGCCGGGGTAGGGTGAAGCCCCTCGCCAGAGGGGTGGAGGCCCGCAGGGGTGTTACCGCGCAAAGTGCTCCTCTGACCCCGGTCTAGGGGT GAAAAGCCAATCGAGCCCGGAGATAGCTGGTTCCCCCCGAAATAACTCGCAGGTTAGCCGGGGGTTAGGTAGATGGCGGGGTAGAGCCACGGATAGGGTGTTTAGGGGGC GAGAGCCCTCGGCACCCTGTCAAACTCCGAACCCGTCATCGCCGTAGCCCCCGAGTGAGGGCATACGGGTAAGCCGTATGTCCGAGAGGGGAACAACCCGGACCCGGGTTA AGGCCCCTAAGTGCCGGCTAAGTGTAAATGAGAAGGGAGTCCCTGGCCTAAGACAGCGGGGAGGTTGGCTTAGAAGCAGCCATCCTTTAAAGAGTGCGTAACAGCTCACCC GTCGAGGTCAGGGGCCCCGAAGATAACGGGGGCTAAGCCGGCCGCCGAGACCCGGGGGGGCTGAAAAGCCATCCGGTAGGGGGGCGTCCCGCGGGGGTAGAAGCTCGGC CGTGAGGTCGGGTGGACCCCGTGGGAACGAGAATCCCGGCAGTAGTAACAGCAAAGTGGGGTGAGAATCCCCACCGCCGAAGGGGCCAGGTTTCCACAGCAACGGTCGTCA GCTGTGGGTTAGCCGGTCCTAACCCCCGGGGTAATTCCCTGGGGGGGAAAGGGAAGCGGGTTAATATTCCCGCGCCACCGGGGTACGTGCGGCAACGCAAGGCCAGCTCCT GACGCTTCGGGGTAGGCCGACCACCCCCGTCGGGGTGGCCAAGCGCATAAGCCCGGGGAGTGCCGTAATGGCGAGAACCGGGCAAAAGCGTGATGGGCCCTCCGTTAGGA GGGTTCGGCTGAGCCCTGGAGCCCGTGAAAAGGGAGCTGGCAAGGATCCCCGGTGACCGTACCCAGAACCGACACAGGTGCCCCTAGGCGAGTATCCTAAGGCGTGTCGGG AGAATCCGGCCCAGGGAAGTCGGCAAATTGGCCCCGTAACTTCGGGAGAAGGGGTGCCTGCGGTCTTCTCTAAGTGAGGGGACCGCAGGTCGCAGTGGCCAGGGGGGTCC GACTGTTTAATAAAAACACAGGTCTTGGCTAGCCCGTAAGGGTGTGTACCAAGGCCGACGCCTGCCCAGTGCCGGTACGTGAAACCCGGGTACAACCGGGCGAAGCGCCGGT AAACGGCGGGGGTAACTATAACCCTCTTAAGGTAGCGAAATTCCTTGTCGGGTAAGTTCCGACCTGCATGAATGGCGTAACGAGACCCCCACTGTCCCGGGCCGGAACCCGG TGAACCTACCATTCCGGTGCAAAGGCCGGAGACCCCCAGTGGGAAGCGAAGACCCCGTGGAGCTTTACTGCAGCCTGTCGTTGGGGCATGGCCGTGGGTGCACAGCGTAGG TGGGAGCCGTCGAAGCCACCCCTCCGGGGGTGGTGGAGGCGCCCATGGGACACCACCCACCCATGGCCATGTCCCTAACCCCGTAAAGGGGGACACCGGCAGGTGGGCAGT TTGGCTGGGGCGGCACCCCCCTGAAAAGGCATCAGGGGGGCCCAAAGGTCGGCTCAGGCGGGTCAGAACTCCGCCGTGGAGTGCAAGGGCAAAAGCCGGCCTGACTTGGT CGGTAAAAGAGGCCGACCAAGAGGCGAAAGCCGGGCCTAGCGAACCCCTGTGCCTCACCGATGGGGGCCAGGGATAACAGAAAAGCTACCCCGGGGATAACAGAGTTGTC GCGGGCAAGAGCCCATATCGACCCCGCGGCTTGCTACATCGATGTCGGTTCTTCCCATCCTGGGCCTGCAGCAGGGCCCAAGGGTGGGGCTGTTCGCCCATTAAAGGGGATC GTGAGCTGGGTTTAAACCGTCGTGAGACAGGTTGGTTGCTATCTGCTGGGGGTGTTGGCCGCCTGAGGGGAAGGTGGCTCTAGTACGAGAGGAACGAGCCGCCGGCGCCTC TGGTCTACCGGTTGTCCGACAGGGCATTGCCGGGCAGCTACGCGCTAAGGGATAAGGGCTGAAGGCATCTAAGCCCGAAACCCTCCCCGAAAATAGGCGGCCAGTCCCTTCG GGGACGAGGGCTCTCCTATAAGAGGAGGTTGATAGGCCGGGGGTGTAAGCGCCGAGGGCTTTGCCCGAGG
Taxonomía filogenética
Taxonomía filogenética
Taxonomía filogenética TAACAAGGATTCCCCTAGTAACTGCGAGTGAAGCGGGAAAAGCTCAAATTTAAAATCTGGCGGGTTCCCCGTCCGAGTTGTAATCTGGAGAAGCGTTTTCCG TGTCGGACCGTGTACAAGTCCCTTGGAATGGGGCGTCATAGAGGGTGAGAATCCCGTCCATGACACGGACTACCGATGCTTTGTGATACGCTCTCAAAGAGT CGAGTTGTTTGGGAATGCAGCTCAAAATGGGTGGTAAATTCCATCTAAAGCTAAATATTGGCGAGAGACCGATAGCGAACAAGTACCGTGAGGGAAAGATG AAAAGCACTTTGGAAAGAGAGTTAAACAGTACGTGAAATTGTTGAAAGGGAAACGCTTGAAGTCAGTCGCGTCCGTCGAGACTCAGCCTTGCCTTTGGGCC TGGTGTACTTCTCGGTGGACGGGTCAACATCGATTTTGAATGGCAGATAAAGGTCTGGGGAATGTGGCACCTCCGGGTGTGTTATAGCCCCTCTCCGTATAT GCTGTTTGGGATCGAGGACCGCAGCACGCCCTTGTGGCCGGGGTTTTACCCACGTACCGTGCTTAGGATGTTGGCATAATGGCTTTAAGCGACCCGTCTTGA AACACGGACCAAGGAGTCTAACATGCCTGCGAGTGTTAGGGTGCAAAACCCTTGCGCGTAATGAAAGTGAAAGTTGGGACCTCTGTCGAGGAGGGCACCG ACGCCCGGCCCTGAACTCTTGTGACGGTGCTGCGGTAGAGCATGTATGTTGGGACCCGAAAGATGGTGAACTATGCCTGAATAGGGCGAAGCCAGAGGAA ACTCTGGTGGAGGCTCGTAGCGATTCTGACGTGCAAATCGATCGTCAAATTTGGGTATAGGGGCGAAAGACTAATCGAACCATCTAGTAGCTGGTTCCTG C
Taxonomía filogenética
Taxonomía clásica BACTERIAS
Se basa en: 1.caracteres morfológicos, 2. tinción diferencial, 3. pruebas bioquímicas, 4. tipificación con fagos, 5. pruebas serológicas
Taxonomía clásica BACTERIAS
1.caracteres morfológicos forma, tamaño y color de la colonia movilidad endosporas composición de la pared celular
Taxonomía clásica BACTERIAS
2. tinción diferencial Coloración Gram
Taxonomía clásica BACTERIAS
3. pruebas bioquímicas
Taxonomía clásica BACTERIAS
4. tipificación con fagos la interacción fago-bacteria es sumamente específica sirve para subclasificar bacterias dentro de una especie
5. pruebas serológicas Basado en la reacción antíegno-anticuerpo
Taxonomía clásica BACTERIAS Aislamiento de una bacteria del intestino de un homeotermo
Obtención de cultivo puro Tinción Gram Gram negativo Forma bacilar Facultativo
Fermenta lactosa con producción de ácidos y gas Pruebas bioquímicas
Positivas: indol, rojo de metilo y mucato Negativas: citrato, Voges-Proskauer y H2S
Escherichia coli
Taxonomía clásica Protozoos Microorganismos - eucarióticos -unicelulares -son móviles -no poseen color -no poseen pared
-Mayor tamaño que bacterias -No poseen pigmentos fotosint como las algas -No producen esporas ni cuerpos fructíferos
Taxonomía clásica Protozoos Existen 4 grupos principales: 1. Flagelados 2. Amebas 3. Ciliados 4. Esporozoos Se dividen de acuerdo a su movilidad y presencia o no de esporozoos
Taxonomía clásica Protozoos
1. Flagelados son móviles por acción de los flagelos. la mayoría de los flagelados son de vida libre, algunos parásitos animales, incluido el hombre. El ejemplo más importante es Trypanosoma, este protozoo mide 20 µm de longitud y es responsable de la enfermedad del sueño.
Taxonomía clásica Protozoos
2. Amebas Se conocen amebas que son parásitos cuyo hábitat es la cavidad bucal y el tracto intestinal. En estos hábitats se mueven por movimientos ameboides. Entamoeba histolytica es un buen ejemplo de amebas parásitas que producen un estado diarreico denominado disentería amebiana
Taxonomía clásica Protozoos
3. Ciliados En alguna fase de su vida poseen cilios, cuya función en movilidad y alimentación poseen dos clases de núcleos: micro y macronúcleo Algunos son parásitos, pero no es la forma habitual del grupo
Taxonomía clásica Protozoos
4. Esporozoos
Parásitos obligados, inmóviles en estado adulto. Toman alimento disuelto en fase acuosa a través de la envoltura celular Forman esporozoitos (no son como las esporas de hongos), implicados en la transmisión al nuevo hospedador. Pueden parasitar animales vertebrados como invertebrados, incluido en hombre
Taxonomía clásica Hongos -Eucariotas -Poseen pared celular -Esporas de diverso tipo -Ocupan Diversos hábitats: agua dulce, mar. La mayoría son terrestres, habitan mat. Org. en descomp. -Son responsables de importantes pérdidas en la prod. frutihortícola
Taxonomía clásica Hongos
1- Hongos filamentosos: mohos 2- Hongos unicelulares: levaduras 3- Setas 4- Hongos mucosos
Taxonomía clásica Hongos 1- Hongos filamentosos: mohos Las hifas generalmente contienen mas de un núcleo Esporas asexuales: conidios Esporas sexuales: acosporas, basidiosporas, zigosporas
Taxonomía clásica Hongos 2. Hongos unicelulares: levaduras -Normalmente son ovales, esféricas o casi cilíndricas -La división es casi asimétrica o por gemación. En este proceso la nueva célula se forma como un pequeño bulto en la célula madre que crece hasta separarse de ella -Prosperan típicamente en hábitat con azúcares, tales como frutos, flores, cortezas de árboles. La levadura más conocida es Saccharomyces cerevisiae
Taxonomía clásica Hongos 3. Setas Forman cuerpos fructíferos (Basidiosporas) , que constituyen la parte comestible (Setas) las setas viven como simple micelio viviendo en el suelo, en los residuos de hojas o troncos cuando las condiciones del medio son favorables, generalmente los períodos húmedos y fríos, se desarrollan las setas
Taxonomía clásica Hongos 4. Hongos mucosos microorganismos eucarióticos que poseen similitudes fenotípicas con hongos y protozoos. pueden producir esporas como los hongos pueden moverse por superficies con un movimiento flexible como las amebas
Taxonomía clásica Hongos Características de valor taxonómico Características del micelo: septado,… Características del cuerpo fructífero Morfología espora: forma, engrosamiento de la pared, presencia de tapón, hifa sustentora Foto: M. Cabello Foto: M. Cabello
Foto: M. Cabello
Foto: M. Cabello
Foto: M. Cabello
Foto: M. Cabello
Taxonomía clásica Algas un grupo diverso de organismos eucarióticos que contienen clorofila y llevan a cabo la fotosíntesis oxigénica. Son unicelulares o coloniales, ramificadas o no. Poseen clorofila ¿Las cianobacterias son algas?
Taxonomía clásica Algas
Taxonomía Molecular
1. Secuenciación ADNr 2. Hibridación ADN:ADN 3. Composición ácidos grasos de membrana 4. Ribotipado
Taxonomía Molecular
Taxonomía Molecular
Ribotipado
Taxonomía Molecular
Composición de ácidos grasos: FAME
Taxonomía numérica
-La agrupación de unidades taxonómicas o taxones por métodos numéricos
-Se basa en la determinación de un gran número de caracteres (morfológicos, ecológicos, metabólicos, moleculares, secuencias, etc.) todos ellos con el mismo peso relativo -La similitud es función de la proporción de caracteres comunes
Taxonomía numérica Se determina el coeficiente de semejanza a+d a+b+c+d a: número de caracteres positivos en ambas cepas b: número de caracteres positivos sólo en la cepa 1 c: número de caracteres positivos sólo en la cepa 2 d: número de caracteres negativos en ambas cepas
Taxonomía numérica Disimilitud
Manual de Bergey es un compendio de información estándar y molecular de todas las especies reconocidas de procariotas Cuando se aísla un microorganismo y se cree que es una especie o genero diferente: 1- publicar en Journal of Systematic Evolutionary Microbiology (IJSEM), publicación oficial de los registros de taxonomía y clasificación de procariotas y levaduras 2- se deposita un cultivo viable del organismo en dos colecciones de cultivo, tales como la alemana y la americana: American Type Culture Collection (ATCC, Colección Americana de cultivos tipo, Manasas, Virginia, USA) y Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zelkuturen (DSMZ, Colección Alemana de Microorganismos; Braunschweig, Alemania).
The Prokaryotes (http://www.prokaryotes.com)
Clasificación artificial Desventajas de una clasificación artificial • No permite inferir propiedades • No permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el laboratorio • No permite estudiar el origen y evolución de funciones celulares (resistencia a antibióticos, aerobiosis, fotosintesis)
Clasificación natural
Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan tanto como sea posible su naturaleza biológica Es ventajosa si además establece relaciones evolutivas
Clasificación polifásica Es la tendencia moderna. Consenso en la integración de distintos tipos de caracteres:
-Clásicos -Moleculares -Filogenéticos
Todas las imágenes son con fines didácticos Ayud. Prof. Ing. Agr. Juan E. Silberman FAyA UNSE 2014
