RESUMEN DE MICROBIOLOGIA MICROBIOLOGIA
Vibrio y Photobacterium. Genero clave Vibrio Photobacterium.
El grupo de Vibrio contiene organismos bacilares incurvados, Gram negativos, anaerobios facultativos y que poseen un metabolismo fermentativo. Los miembros del grupo de Vibrio poseen flagelos polares, aunque algunos son peritricos. Una diferencia entre este grupo y del grupo entérico es su carácter de oxidasa positiva, mientras que las enterobacterias son oxidasa negativa. Pseudomonastambién es oxidasa positivas con flagelación polar no tienen metabolismo fermentativo, se separa de los vibrios por una simple prueba de fermentación de azúcar. Losvibrios son del medio acuático, bien de aguas dulces o marina. Uno de los representanes representanes esVibriocholerae es patógeno para humanos constituyendo la enfermedad conocida como cólera. Este organismo no infecta a otros seres. El cólera es una de las enfermedades más comunes en países en vías de desarrollo o subdesarrollados. subdesarrollados. El microorganismo se transmite por vía hídrica y los estudios de su distribución demostraron la importancia y la purificación de las aguas para zonas urbanas. Vibrio parahaemolyticus es un organismo marino. Es una de las causas más comunes de gastroenteritis en Japón y se le ha implicado en brotes de ttrastornos rastornos semejantes en otras partes del mundo. El microorganismo se aísla frecuentemente del agua de mar y de los moluscos y crustáceos que probablemente son su habita primaria. Photobacterium y la bioluminiscencia.
Diversas bacterias bacilares, Gram negativas y flageladas polarmente, presentan propiedad de emitir emitir luz (luminiscencia) la mayoría de estas bacterias se han clasificado en el género Photobacterium, pero unos cuantos con esta propiedadson en realidad del genero Vibrio. Las bacterias bioluminiscentes son marinas y se encuentran asociadas con peces. Algunos poseen poseen un órgano especial en el que crecen las bacterias bacterias bioluminiscentes. Otras viven xerofíticamente sobre peces muertos y ocasionalmente, forman colonias visibles sobre la superficie del pez. Las especies de pitobacterium son anaerobias facultativas, son bioluminiscentes solamente en presencia de O2. Para que se desarrolle esta actividad metabólica se necesitan barios componente. La enzima luciferasa y un aldehído alifático de cadena larga, flavinmononucleotido reducido reducido y O2. El donador de electrones primario es el NADH. El sistema generador de luz presenta un claro desvío de flujo de electrones que va directamente desde el el FMNH2 hasta el O2 sin pasar por las cadenas transportadoras habituales típicas de otros flujos metabólicos tales tales como las quininas o los citocromos. citocromos. Regulación de la bioluminiscencia. Las enzimas lucíferas poseen una exclusiva forma de regulación denominada autoinducción. Las bacterias luminiscentes producen un auto inductor que se acumula en el medio de cultivo y cuando llega a niveles adecuados tiene lugar la autoinducción.Los autoinducción.Los cultivos con baja densidad celular de bacterias luminiscentes no son
luminosas, solo se hacen luminosas cuando el crecimiento alcanza una densidad suficientemente alta para que el autoinductor se acumule y funcione, a este mecanismo se denomina percepción de quórum. Debido a este proceso de autoinducción, es obvio que bacterias del grupo viviendo libres no son luminiscentes ya que el autoinductor no puede acumularse. Todavía no está claro por qué la luminiscencia depende de la densidad en bacterias de vida libre, en las cepas simbióticas de las bacterias luminiscentes, la razón para que la luminiscencia depende de la densidad está clara: la luminiscencia solamente aparece cuando la densidad de población es suficientemente alta en el órgano luminoso del pez para permitir la emisión de un destello de luz. La genética de la percepción de quórum que utiliza la luminiscencia como modelo experimental se ha estudiado bastante y ya está claro que es algo que afecta no solamente al proceso de bioluminiscencia, sino que es un mecanismo de regulación de muchas bacterias para fenómenos que requieran un mínimo de número de células. Ricketsias Géneros clave Rickettsia Wolbachia
Las riquetsias son protobacteriascocoides Gram negativas o bacilos con tamaño de 0.30.7 µm de largo. Son todas ellas, con una excepción, parásitos intracelularesestrictos y todavía no han podido ser cultivadas en ausencia de células hospedadoras. Son causantes de enfermedades humanas importantes, como el tifus exantemático, fiebre de las montañas rocosas, fiebre Q, entre otras. La pared celular contiene ácido murámico y ácido diaminopimélico. Contienen tanto ADN como ARN y se dividen por fisión binaria con tiempos de generación de 8 horas. La penetración de la futura célula requiere tanto la riquetsia como la célula estén metabólicamente activas. Una vez dentro, la bacteria se multiplica en el citoplasma hasta que la célula estalla liberando la progenie al medio circundante. Metabolismo y Patogénesis Muchas requetsias poseen un metabolismo energético muy distintivo, solo pueden oxidar el ácido glutámico o la glutamina. Sin embargo, Coxiellaburnetti es capaz de utilizar tanto la glucosa como el piruvato como donadores de electrones. Poseen una cadena respiratoria completa con citocromo y puedan llevar a cabo la fosforilación con transporte de electrones a partir de NADH. Estas bacterias no sobreviven mucho tiempo fuera del hospedador, lo que explica que sean transmitidas de animal a animal vehiculizadas por un artrópodo. Sin embargo, el agente causal de la fiebre Q (Coxiellaburnetti) puede transmitir por vía aérea al aparato respiratorio. Esta bacteria es la más resistente de la riquetsias al daño físico debido a que es capaz de formar una especie de forma de resistencia y así sobrevivir en el aire. Rochalimaea crece sobre la superficie de las células eucarióticas en vez de crecer en el interior del citoplasma o del núcleo. Rochalimaea quintana es el agente causal de la fiebre de las trincheras. Wolbachia
Están filogenéticamente relacionada con las riquetsias y puede tener efectos muy severos en los insectos. Wolbachiapipientis es la especie mejor estudiada del género.
Las células colonizan los huevos de insectos donde se multiplican en vacuolas de las células. La partenogénesis inducida por esta riquetsia se produce en diversas especies de avispas. En estos insectos salen machos pertenogénicos con un solo juego de cromosomas de huevos no fertilizados, mientras las hembras surgen de huevos fertilizados y contienen, por tanto, dos juegos de cromosomas. Sin embargo, los huevos no fertilizados pero infectados con Wolbachia, dan lugar a hembras diploides, ya que la bacteria de alguna manera induce a la replicación cromosomal y surgen así hembras partenogenéticas. En otros insectos, como es en algunos escarabajos y mariposas, la infección por Wolbachiamata a los machos pero no a las hembras. Aunque el género no causa enfermedades directas en vertebrados o invertebrados, la interferencia con los ciclos reproductores induce a preguntarse si realmente ha intervenido en el proceso de especiación de artrópodos. Bacterias oxidates del azufre y del hierro Thiobacillus Achromatium Beggiatoa
La capacidad de crecer quimiolitotroficamente sobre compuestos reducidos de azufre es una propiedad perteneciente a las proteobacterias se disciernen dos clases de bacterias que oxidan el azufre, aquellas que viven a pH neutro y las que lo hacen a pH ácidos. Thiobacillus y Achromatium
El géneroThiobacillus bacterias gram negativas en forma de bacilo son los mejor estudiados de los quimiolitotrofos del azufre. Los compuestos del azufre usados comúnmente como donadores de electrones en el metamorfismo quimiolitrotofico son el H2S, S y S2O. Estas reacciones generan grandes cantidades de ácido sulfúrico por lo que las especies de Thiobacillusson acidófilas. Achromatidium
es un quimiolitotrofico oxidante de azufre esférico que se aísla normalmente en agua dulce con abundantes sedimentos ricos en sulfuros. Las células de Achromatidium son cocos muy grandes con diámetros entre 10-100u. el análisis filogenético han demostrado que quizá existan especies diferentes del género, aunque aún no se ha conseguido su aislamiento en cultivo axénico o puro. Achromatidium pertenece a la subdivisión gamma de proteobacterias estando específicamente relacionadas con las bacterias rojas fototroficas, ambos acumulan internamente azufre elemental y más tarde estos granos desaparecen a medida que se van oxidando a sulfato. CULTIVO Algunos quimiolitotroficos del azufre son quimiolitotroficos estrictos a usar compuestos inorgánicos como donadores de electrones, cuando crecen así son también
autótrofos, convirtiendo el CO2 en material celular utilizado el ciclo de calvin. Otros quimiolitotroficos facultativos en el sentido de que pueden crecer quimiolitotroficamente es el caso de Beggiatoaque pueden obtener energía de la oxidación de azufre inorgánico pero que carecen de las enzimas del ciclo de Calvin y requieren fuentes de carbono orgánico. Este estilo de metabolismo se denomina mixotrofia. Beggiatoa
Son filamentosos, deslizantes y oxidan azufre de un diámetro grande formando largas cadenas de células bacilares. Los filamentos se retuercen sobre sí mismos y con otros dando lugar finalmente a una especie de ovillo. Beggiatoase encuentra en la naturaleza principalmente en hábitat ricos en H2S tales como manantiales sulfurosos depósitos de algas en descomposición capas de lodos y aguas contaminadas, también se encuentra en fuentes hidrotermales submarinas. Beggiatoa fue el microorganismo con el que Winogradsky demostró por primera vez que un ser vivo podía oxidar H2S hasta S y después hasta SO4 lo que lo llevo al concepto de quimiolitotrofia. Un hábitat interesante de Beggiatoa lo constituye la rizosfera de las plantas algunas de pantanos y Ciénegas que viven en suelos encharcados y por tanto anóxicos. Tales plantas bombean oxígeno a sus raíces, de tal manera que existe una interface óxica/anóxica muy bien definida entre la raíz y el suelo. Beggiatoa y otras bacterias filamentosas como es el caso de Sphaerotilus pueden
causar serios problemas en las instalaciones de alcantarillado asi como en las lagunas industriales de aguas de desecho tales como fábricas de pastas de papel, de envasado, cerveceras y molienda de grano. Estos problemas generalmente conocidos como engrosamiento ocurren cuando las bacterias filamentosas crecen en un porcentaje mayor que la biota normal del sistema de desecho dando lugar a detritus floculares poco consistentes en vez de los floculos normales de mayor consistencia y más manejables compuestos de organismos como las Zoogleas. Thioploca y Thiothrix
Otras bacterias filamentosas que oxidan azufre incluyen especies de los génerosThhioploca y Thiothrix. Thioploca constituyen un filamento muy largo, quimiolitotrofo y oxidante del azufre que da lugar a agrupaciones rodeadas por una única vaina. Llevan a cabo la oxidación anóxica del H2S acoplada a la reducción de nitrato presumiblemente hasta N2, las células pueden acumular cantidades ingentes de nitrato intracelularmente y que este nitrato puede mantenerlas vivas durante periodos muy largos de tiempo, respirándolo anaeróbicamente utilizando H2S. Formas marinas de Thioploca fijan cantidades sustanciales de CO2 que tienen función en los ciclos del azufre y nitrógeno. Beggiatoa se encuentra cerca de fuentes hidrotermales marinas, Thiothrix es un organismo filamentoso que oxida azufre en el
que agrupan varios filamentos por un extremo formando rosetas. Fisiológicamente Thiothrix es un mixotrofo aerobio estricto y en este sentido así se asemeja Beggiatoa.
Pseudomonas y grupo
de las Pseudomonas
Todos los géneros de este grupo son bacilos rectos o ligeramente incurvados, Gram negativos, aerobios y quimiorganotrofos con flagelos polares. Los géneros importantes son pseudomonas, comanamonas, Ralstonia y Burkholderia, Otros géneros incluyen Xanthomonas, un patógeno primario de las plantas causantes de un sinnúmero de lesiones necróticas. Sus especies se caracterizan por la formación de entramados fibrilares extracelulares, lo que causa que las células se agreguen y floculen. Filogenéticamente, los géneros comprendidos en las pseudomonadales se distribuyen entre las proteobacterias. Características de las Pseudomonas Las características identificativas clave incluyen ausencia de gas a partir de la glucosa y oxidasa positiva; característica que son muy útiles para diferenciarlas de las bacterias entéricas. Las especies del género Pseudomonas se definen sobre la base de su filogenia y de varias características fisiológicas. Una de las características que más llaman la atención de las pseudomonas, es el amplio abanico de compuestos que pueden utilizar como fuentes de carbono y energía. Algunas de las especies utilizan más de 100 compuestos y solamente unas pocas especies utilizan menos de 20. Pseudomonas Patógenas
Entre las Pseudomonas fluorescentes la especie pseudomona aeruginosa esta frecuentemente asociada a infecciones de los tractos respiratorios y urinario en humanos. Las infecciones por pseudomonas aeruoginosa son frecuentes en grandes quemados u otros traumatismos severos que afecten amplias zonas de la piel o bien en pacientes con fibrosis quística. También puede causar infecciones sistemáticas, de nuevo en individuos con amplias lesiones de la piel. Este microorganismo es naturalmente resistente a muchos de los antibióticos utilizados rutinariamente. La polimixina, un antibiótico poco utilizado en la terapia humana debido a su toxicidad, es sin embargo efectivo frente a P .aeruginosa y puede utilizarse con precaución por los severos efectos laterales.
Zymomonas
El género Zymomona es Gram negativo, de bacilos muy grandes que fermenta vigorosamente los azucares hasta etanol. Zymomonas es el
organismo habitual implicado en procesos fermentativos a partir de plantas en muchas aéreas de América Central y Sur, así como en África y Asia y de hecho, es tan importante en el campo de las fermentaciones como lo es la levadura Saccharomyces Cerevisine en Europa y Norteamérica. Aunque zymomomas es raramente es el único organismo implicado en estas fermentaciones, si suele ser el dominante y, probablemente, el responsable de la producción de la mayor parte del etanol en estas bebidas. Zymomomas se distingue de Pseudomomas por su metabolismo fermentativo,
microaerofilia, ser oxidasa negativa y otras características taxonómicas de índole molecular. BACTERIA DEL ÁCIDO ACÉTICO Géneros clave Acelobacter Gluconobacter
Las bacterias del ácido acético forman un grupo de bacilos Gram negativos, aeróbicos, que llevan a cabo la oxidación incompleta de alcoholes y de azucares. Una propiedad es su alta resistencia a condiciones acìdicas, ya que la mayoría de las cepas pueden crecer a pH inferior a 5. Esta tolerancia al acido resulta esencial para que un organismo produzca grandes cantidades de ácido. Las bacterias del ácido acético son un conjunto heterogéneo, que comprende organismos con flagelos, polares y peritricos. Los organismos con flagelos polares se incluyen en el género Gluconobacter, mientras que los organismos con flagelos peritricos lo hacen en el grupo Acelobacter. Ecología y usos industriales Las bacterias del ácido acético se encuentran frecuentemente asociadas a bebidas alcohólicas tales como la sidra, el vino o la cerveza. Estas bacterias se utilizan en la producción comercial del vinagre. Además del etanol, estos organismos llevan a cabo la oxidación incompleta de alcoholes de cadena larga y varios azucares, así por ejemplo, la glucosa es oxidada hasta ácido glucònico, la galactosa hasta galoctonico, la arabinosa hasta arabonico y así sucesivamente. Otra propiedad interesante de algunas bacterias acéticas es su capacidad de sintetizar celulosa.
BACTERIA AERÓBICAS DE VIDA LIBRE FIJADORAS DE NITRÓGENO Géneros clave Azotobacter Zomonas Existen varios tipos de microorganismos que habitan fundamentalmente en el suelo y tienen la capacidad de fijar nitrógeno aeróbicamente. El género azotobacter comprende un grupo de especies de bacilos grandes, Gram negativos, aerobios estrictos y fijadores. Taxonomía Las bacterias fijadoras de nitrógeno de vida libre pertenecen a los géneros. Azotobacter y Azospirillum. Azotobacter tienen formas de resistencia denominadas cistos. Como las endoesporas, los cistos del azotobacter tienen un índice de respiración muy bajo y son resistentes a la desecación, desintegración mecánica y radiaciones ultravioleta e ionizantes, no son particularmente resistentes a la temperatura y no están completamente en reposo porque oxidan rápidamente fuentes exógenas de energía. Azotobacter y nitrogrenasas alternativas la especie azotobacter fue la primera bacteria fijadora de nitrógeno en la que se demostró crecimiento sobre nitrógeno en ausencia de molibdeno, las investigaciones con otras bacterias fijadoras de nitrógeno han demostrado la presencia de sistemática de estas nitrogenasas de reserva, que funcionan sola mente cuando el molibdeno no está presente, están ampliamente distribuidas entre las bacterias fijadoras de nitrógeno incluyendo archea, en las alguna pocas especies fijan N 2. BACTERIAS OXIDANTES DEL HIDRÓGENO Géneros clave: Ralstonia, Alcaligenes Se conocen bacterias oxidantes de hidrogeno tanto Gram+ como Gram-, siendo mejor estudiados los géneros Ralstonia,Pseudomonas, Paracocus y Alcaligenes. Las bacterias oxidantes de hidrogeno contiene una o más hidrogenasas que funcionan uniendo H 2 y lo usan para producir ATP o poder reductor para el crecimiento autotrófico. Casi todas las bacterias de este grupo son quimiolitótrofas facultativas, pueden crecer quimioorganotróficamente. Fisiología y ecología de bacterias del hidrogeno
Las bacterias del hidrogeno crecen mejor en condiciones de microaerofilia cuando lo hacen quimiolitotróficamente sobre el H 2, ya que las hidrogenasas son enzimas sensibles al oxígeno. La oxidación de CO Algunas bacterias del hidrogeno pueden crecer sobre monóxido de carbono, como fuente de energía entrando los electrones resultantes de la oxidación de CO hasta CO 2 en la cadena de transporte de electrones empleada en la génesis de ATP. Estas bacterias se denominas carboxidotróficas. La enzima implicada en esta reacción es la deshidrogenasa de monóxido de carbono. METANÓTROFOS Y METILÓTROFOS Géneros clave: Methylomonas, Methylobacter El metano, CH4 se produce en ambientes anóxicos por acción de las arqueas metanobacterias, es el primer componente del gas natural, así como en muchas formaciones de carbón. Las bacterias metanótrofas lo oxidan utilizando compuestos monocarbonados como donadores de electrones. Estas bacterias son aerobias, de morfología diversa y están ampliamente distribuidas en la naturaleza. El metabolismo de C Además del metano existen otros compuestos monocarbonados utilizados por estos organismos, los cuales no contienen enlaces carbono-carbono. Estos organismos que utilizan compuestos de un átomo de carbono se denominan metilótrofos. Muchos son también metanótrofos. Los metanótrofos poseen una enzima específica, la monoxigenasa de metano, para introducir un átomo de oxígeno en la molecula de metano, lo que forma el metanol. El requerimiento de O 2 como reactante en la oxigenación inicial del metano explica el por qué los metanóforos son aerobios estrictos. Las bacterias oxidantes de metano son únicas entre los procariotas, ya que poseen concentraciones de esteroles, ausentes en la mayoría de los procariotas. Estos pueden ser una parte importante del sistema membranoso interno implicado en la oxidación del metano.
Clasificación de los metanótrofos Pueden dividirse en dos grupos por el tipo de formaciones membranosas y la forma de asimilar el carbono. El Tipo I asimila los compuestos de un carbono por la ruta de la ribulosa monofosfato. El Tipo II lo hace por la ruta de la serina. Ambos grupos contienen sistemas membranosos. Los metanótrofos de Tipo I carecen de un ciclo completo de ácido cítrico (no poseen la enzima α -cetoglutanato deshidrogenasa),
mientras que las de Tipo II lo poseen completo. La ausencia de este ciclo funcional disminuye la capacidad de estos organismos para crecer quimioorganotróficamente. Ecología y Aislamiento Los metanótrofos están ampliamente distribuidos en medios acuáticos y terrestres, detectándose siempre que exista una fuente estable de metano. Las bacterias que oxidan metano juegan un papel importante en el ciclo del carbono, convirtiendo el metano, que se deriva de la composición de materia orgánica, en zonas anaerobias, en nuevo material celular y CO2. Para el enriquecimiento de las bacterias metanotróficas se necesita es un medio de sales minerales y una atmosfera de metano al 80% y al 20% de aire. Una vez que se consigue buen crecimiento, el aislamiento en cultivo puro se obtiene estriando repetidas veces en placas de medio con sales minerales, que se incuban conla atmosfera antes mencionada. Las colonias que aparecen en la superficie del Agar son de dos tipos: organótrofos comunes, que crecen a expensas de trazas de material orgánico y que aparecen alrededor de 1-2 días, y en segundo lugar los metanóforos, que aparecen después de una semana. Las colonias son rosas debido a la producción de pigmentos carotenoídicos. Los metanótrofos y las bacterias formadoras de nitroso Las bacterias metanotroficas son capaces de oxidar amoniaco, aunque no pueden crecer quimiolitotróficamente utilizando el amonio como donador exclusivo de electrones. La monooxigenasa de metano oxida amonio y existe una relación competitiva entre ambos sustratos. El amoniaco es tóxico para los metanótrofos, de tal manera que la fuente preferida de nitrógeno es el nitrato. Se ha especulado la posibilidad de que las bacterias metanotróficas hayan evolucionado a partir de bacterias quimiolitótrofas. Metanótrofos simbiontes de animales
Existen asociaciones simbióticas entre las bacterias metanotróficas y mejillones marinos así como ciertos tipos de esponjas, debido a que lo últimos suelen vivir en aliviaderos de metano. Tanto el animal entero como el tejido respiratorio consumen elevadas cantidades de metano en presencia de O 2. El metano asimilado por los metanótrofos se distribuye en los animales por la excreción moléculas carbonadas.
