Unidad 5. Diversidad del Mundo microbiano

Objetivos
Conocer
    Los microorganismos más importantes y sus características
    Las diferentes aplicaciones de la microbiología

Asimilar
    -Los microorganismos evolucionan, los mutantes mejor adaptados a un medio son
         seleccionados. Frecuentemente esta evolución no supone una alteración de
         las capacidades de los microorganismos pero permite clasificarlos
         filogenéticamente


Comprender y discutir
    -La diversidad microbiana y su cambiante clasificación
UNIDAD V.- Diversidad del Mundo microbiano
Tema 15.- Bacterias: Gram positivas con bajo contenido en
G+C, Firmicutes: Mollicutes, Clostridia, Bacilli y sus características
Firmicutes

                    Firmicutes




                                 Bacteria, 2003

                                 52 Phyla



                                         pre-1987 (12)

                                         desde 1987 (14
                                         más, cultivadas)

                                         desde 1987 (26)
                                         no cultivables



             Rappé and Giovannoni (2003) The uncultured microbial majority.
             Annu Rev Microbiol, 57: 369-394 ,
•   Phylum Firmicutes
     – La mayoría son saprófitos inocuos de vida
        libre (algunas son patógenas)
     – Muy abundante en la flora intestinal de
        vertebrados                                                               o
                                                                             t ic
     – Son muy importantes en la industria lactea                        ilé
        y alimentaria                                                  of
                                                                    on
     – Contiene 3 clases, Mollicutes, Clostridia,                  m
        and Bacilli; 10 órdenes 33 familias                   u po
     – Mollicutes no tienen pared celular                   gr
                                                          n
     – Clostridia and Bacilli tienen pared celularu     e
                                                     uy
     – Algunos forman endosporas
                                               s tit
                                            Con
Firmicutes
     La estructura del péptidoglicano varía según los diferentes
     grupos de forma que a menudo es útil para identificar grupos
  Entrecruzamiento directo entre posiciones 3 y 4 presente en la mayoría de
     específicos
  las bacterias Gram negativas y muchas Gram positivas




                                                      Presente en patógenos de
                                                      plantas del
                                                      género Corynebacterium



Observado en Gram positivos : 1. Staphylococcus aureus; 2. Staphylococcus
epidermidis;3. Micrococcus roseus;4. Lactobacillus viridescens; 5. Streptococcus
salivarus; 6. Leuconostoc cremoris
Mollicutes

Características generales de los Mollicutes
•   tienen un genoma muy pequeño (500 genes)
•   muchos son anaerobios facultativos
•   en animales colonizan las mucosas y las articulaciones
                                                                 Mycoplasma teñido
Metabolismo de los molicutes
• Quimioorganotrogofos
    – algunos producen ATP mediante glicolisis y
      fermentación láctica
    – algunos catabolizan aminoácidos y urea
    – algunos tiene una ruta de las pentosas fosfato funcional
    – ninguno tiene completo el ciclo de los ácidos
      tricarboxílicos
    – deficiente en numerosas rutas biosintéticas

Patógenos importantes
 • Mycoplasma mycoides – Pleuroneumonia bovina
 • Mycoplasma gallisepticum – enfermedades crónicas
    respiratorias en pollos
 • Mycoplasma pneumoniae – causa neumonía                    Mycoplasma es el típico
    atípica primaria en humanos                              contaminante de los cultivos
                                                             celulares
¿Qué enzimas le faltan a Mycoplasma
Mollicutes

      pneumoniae para llevar el ciclo de Krebs?
   Mycoplasmacoli
   Escherichia mobile
Clase Clostridia
                                        Clase Clostridia




(Centro de reacción
fotosintético de tipo I)



 El géneroClostridium es el más diverso
 • Metabolismo fermentativo
     – fermentan aminoácidos        Especies importantes de Clostridium
       (oxidan un aminoácido
       empleando otro como           • C. botulinum – estropea alimentos
       aceptor de electrones)
                                        (especialmente los enlatados); provoca
     – sus productos de
       fermentación son                 botulismo
       responsables de los           • C. tetani – Provoca tetano
       olores desagradables
       asociados con la              • C. perfringens – Causa gangrena
       putrefacción                  • C. acetobutylicum – productor de butanol
Clase Bacilli               Clase Bacilli
•   contiene dos órdenes, Bacillales y Lactobacillales; muy diversa, 16 familias; ~59
    géneros
Clase Bacilli           Clase Bacilli

Orden Bacillales
• dividido en varias familias con géneros muy importantes
   – familia Bacillaceae – género Bacillus
   – familia Caryophanaceae – género Caryophanon
   – familia Listeraceae – género Listeria
   – familia Staphylococcaceae – género Staphylococcus
   – familia Thermoactinomycetaceae – géneroThermoactinomyces
Clase Bacilli                                                    endospore
Especies importantes de Bacillus
• B. subtilis – importante organismo experimental. Modelo
  de Gram positivo
   – su genoma ha sido secuenciado
       • tiene familias de genes en un gran número debido a la
          duplicación genética
       ∀ ≥10 profagos integrados o restos de profagos
• varias especies producen antibióticos
• B. cereus – contaminante de alimentos
• B. anthracis – anthrax (Carbunco)
• B. thuringiensis y B. sphaericus – empleados como
  insecticidas
   – Cuerpo parasporal – Cristal sólido de proteína que            Cuerpo
      contiene la toxina                                           parasporal




Bacillus cereus   Bacillus anthracis        Bacillus thuringiensis
Clase Bacilli
Especies importantes de Staphylococcus (fermenta glucosa anaeróbicamente
oxidasa negativo (pueden crecer en caldo de Rothe, catalasa positivos) DNAse
                                                Mannital Salt Agar Fermentation -     Agar
Ej., Staphylococcus epidermidis
                                                                                      Clearing -
• residente común en la piel
• a veces responsables de endocarditis e infecciones de pacientes
    con bajas defensas
     – ej. infecciones quirúrgicas e infecciones del trato urinario
                                                                              Disco Novobiocina S

Ej., Staphylococcus aureus                        Mannital Salt Agar Fermentation +   DNAse Agar
                                                                                      Clearing +
•   residen normalmente en la piel, las glándulas cutáneas, las
    mucosas de los animales de sangre caliente y lo tractos
    gastrointestinal y urinario
•   causa forúnculos, abscesos, infecciones de heridas,
    infecciones quirúrgicas, infecciones alimentarias, neumonía,
    síndrome de shock tóxico y otras enfermedades
•   produce coagulasa (hace que se coagule el plasma                        Disco Novobiocina S

    sanguíneo) y de esta forma escapa a los macrófagos
•   β-hemolítica (lisa completamente los eritrocitos, se observa
    como halos claros en agar sangre)
Clase Bacilli
 GéneroListeria
• bacilos cortos
     – móvil con flagelos perítricos
•   aeróbio o facultativo
     – catalasa positivos
•   frecuentes en materia en descomposición
•   ej. L. monocytogenes – listeriosis (infección
    transmitida por alimentos)
•   Su ciclo infectivo comprende:
     –   entrada en las células epiteliales mediante internalinas
     –   Lisis de la vacuola primaria
     –   movimiento intracelular
     –   dispersión entre células




Listeria spp. creciendo en medio RAPID'L.          Listeria spp. creciendo en medio cromogénico
MONO (BioRad). Listeria monocytogenes se           ALOA (Agar Listeria Ottavani and Agosti). Las
observa como colonias azules mientras que          colonias de Listeria monocytogenes colonies están
otras Listeria spp. aparecen blancas               rodeadas de un halo mientras que otras Listeria
Clase Bacilli
Género Thermoactinomyces
•   Thermoactinomyces vulgaris está asociado a la enfermedad pulmonar alérgica
    profesional denominada bagazosis que se presenta en trabajadores expuestos a
    la inhalación de polvos de bagazo de caña enmohecido.
•   Thermoactinomyces vulgaris se desarrolla en el bagazo o sea la caña cuando se
    ha exprimido para extraer su jugo.
•   Frecuentemente se confunde son hongos ya que crece en micelas y produce
    esporas. La inhalación de las espora produce fibrosis pulmonar que se desarrolla
    rápidamente hasta provocar la muerte

•   En áreas urbanas se puede dispersar a través de
    los sistemas de aire acondicionado
•   Las cepas de este genero crecen a temperaturas
    superiores a 60ºC y formas esporas globosas
    individuales en hifas aéreas o hifas en sustrato
•   Forman verdaderas endosporas bacterianas

Género Caryophanon          Caryophanon bacterium from a
                            cooling tower water sample. Stained
•   aerobios estrictos      with lactofuchsin.
•   su hábitat normal es
    el estiércol de vaca
•   Acetato es su
    principal fuente de                              1000 X
                                                              Thermoactinomyces vulgaris
    carbono y energía
Clase Bacilli
Order Lactobacillales
• también llamadas bacterias del
   ácido láctico
• morfológicamente diversas
    – no esporulan
    – en general no móviles
• fermentan azucares para obtener
   energía
    – no tiene citocromos
          • Por eso pueden crecer en
            presencia de azida sódica
            (Caldo de Rothe)
     – Exigentes
•   contiene varios géneros muy
    importantes
Clase Bacilli
                ¿no tiene citocromos?


                 Lactococcus lactis
                  Escherichia coli
Clase Bacilli
Género Lactobacillus
• a veces tienen forma de cocobacilos
• crecen óptimamente en condiciones ligeramente ácidas (pH 4.5 a6.4)
•   llevan a cabo tanto fermentación homoláctica (vía ruta glicolítica) o fermentación
    heteroláctica (vía ruta de las pentosas fosfato)
•   ampliamente distribuidas en la naturaleza
      – sobre las superficie de las plantas
      – en productos alimenticios, carne, agua, lodos, cerveza, frutas, y otro
        materiales
      – flora normal de la boca, tracto intestinal y vagina
          • en general no patogénicos
Importancia de los lactobacilli
• fermentan productos vegetales (chucrut, encurtidos, ensilaje
• fermentan bebidas (vino, cerveza, zumos)
• Quesos suizos y otros quesos duros
• yogurt
     – Acción secuencial de Streptococcus thermophilus y Lactobacillus bulgaricus
     – Streptococcus thermophilus genera un ambiente anaerobio y acidifica ligeramente el
       medio
     – Fermentan casi toda la lactosa a ácido láctico y aromatizan el yogurt con diacetilo y
       acetaldehido
•   embutidos
Clase Bacilli


Género Leuconostoc:

Carecen de citocromo y catalasa y llevan a
cabo fermentación heteroláctica por medio
de la vía fosfocetolasa


Importancia de Leuconostoc
•   producción de vino
•   fermentación de verduras como las coles y
    pepinillos
•   producción de suero de leche, mantequilla
    y queso
•   L. mesenteroides sintetiza dextranos
    (polímero lineal de glucosa) a partir de
    sacarosa
•    implicados en el deterioro de alimentos
      – toleran altas concentraciones de
        azúcar
      – crece en sirope
Clase Bacilli
Géneros Enterococcus, Streptococcus y Lactococcus
Quimioheterótrofos mesófilos sin esporas




 • no móviles
 • facultativas y
 anaerobias estrictas                      Sistema de clasificación de Lancefield–
 • fermentación                            se basa en los antígenos de polisacaridos
 homoláctica                               y ácido teicoico en la pared celular y entre
                                           a pared celular y la membrana plasmática
Clase Bacilli




                ∀ α-hemolisis
                   – lisis incompleta de los
                      eritrocitos
                   – se observa como una zona
                      verdosa alrededor de una
                      colonia en agar sangre
                • β-hemolisis
                   – lisis completa de los
                      eritrocitos
                   – se observa como una zona
                      clara al rededor de la colonia
                      en agar sangre
Lactococcus lactis
Clase Bacilli

Estreptococos, enterococcos y lactococos importantes

•   Streptococcus pyogenes – Faringoamigdalitis, fiebre reumática
•   Streptococcus pneumoniae – broncopneumonia y otitis media
•   Streptococcus mutans – Caries dental
•   Enterococcus faecalis – patógeno oportunista infecciones del tracto
    urinario y endocarditis
•   Lactococcus lactis – producción de mantequilla y queso

15 Gram+ Bajo G+C

  • 1.
    Unidad 5. Diversidaddel Mundo microbiano Objetivos Conocer Los microorganismos más importantes y sus características Las diferentes aplicaciones de la microbiología Asimilar -Los microorganismos evolucionan, los mutantes mejor adaptados a un medio son seleccionados. Frecuentemente esta evolución no supone una alteración de las capacidades de los microorganismos pero permite clasificarlos filogenéticamente Comprender y discutir -La diversidad microbiana y su cambiante clasificación
  • 2.
    UNIDAD V.- Diversidaddel Mundo microbiano Tema 15.- Bacterias: Gram positivas con bajo contenido en G+C, Firmicutes: Mollicutes, Clostridia, Bacilli y sus características
  • 3.
    Firmicutes Firmicutes Bacteria, 2003 52 Phyla pre-1987 (12) desde 1987 (14 más, cultivadas) desde 1987 (26) no cultivables Rappé and Giovannoni (2003) The uncultured microbial majority. Annu Rev Microbiol, 57: 369-394 ,
  • 4.
    Phylum Firmicutes – La mayoría son saprófitos inocuos de vida libre (algunas son patógenas) – Muy abundante en la flora intestinal de vertebrados o t ic – Son muy importantes en la industria lactea ilé y alimentaria of on – Contiene 3 clases, Mollicutes, Clostridia, m and Bacilli; 10 órdenes 33 familias u po – Mollicutes no tienen pared celular gr n – Clostridia and Bacilli tienen pared celularu e uy – Algunos forman endosporas s tit Con
  • 5.
    Firmicutes La estructura del péptidoglicano varía según los diferentes grupos de forma que a menudo es útil para identificar grupos Entrecruzamiento directo entre posiciones 3 y 4 presente en la mayoría de específicos las bacterias Gram negativas y muchas Gram positivas Presente en patógenos de plantas del género Corynebacterium Observado en Gram positivos : 1. Staphylococcus aureus; 2. Staphylococcus epidermidis;3. Micrococcus roseus;4. Lactobacillus viridescens; 5. Streptococcus salivarus; 6. Leuconostoc cremoris
  • 6.
    Mollicutes Características generales delos Mollicutes • tienen un genoma muy pequeño (500 genes) • muchos son anaerobios facultativos • en animales colonizan las mucosas y las articulaciones Mycoplasma teñido Metabolismo de los molicutes • Quimioorganotrogofos – algunos producen ATP mediante glicolisis y fermentación láctica – algunos catabolizan aminoácidos y urea – algunos tiene una ruta de las pentosas fosfato funcional – ninguno tiene completo el ciclo de los ácidos tricarboxílicos – deficiente en numerosas rutas biosintéticas Patógenos importantes • Mycoplasma mycoides – Pleuroneumonia bovina • Mycoplasma gallisepticum – enfermedades crónicas respiratorias en pollos • Mycoplasma pneumoniae – causa neumonía Mycoplasma es el típico atípica primaria en humanos contaminante de los cultivos celulares
  • 7.
    ¿Qué enzimas lefaltan a Mycoplasma Mollicutes pneumoniae para llevar el ciclo de Krebs? Mycoplasmacoli Escherichia mobile
  • 8.
    Clase Clostridia Clase Clostridia (Centro de reacción fotosintético de tipo I) El géneroClostridium es el más diverso • Metabolismo fermentativo – fermentan aminoácidos Especies importantes de Clostridium (oxidan un aminoácido empleando otro como • C. botulinum – estropea alimentos aceptor de electrones) (especialmente los enlatados); provoca – sus productos de fermentación son botulismo responsables de los • C. tetani – Provoca tetano olores desagradables asociados con la • C. perfringens – Causa gangrena putrefacción • C. acetobutylicum – productor de butanol
  • 9.
    Clase Bacilli Clase Bacilli • contiene dos órdenes, Bacillales y Lactobacillales; muy diversa, 16 familias; ~59 géneros
  • 10.
    Clase Bacilli Clase Bacilli Orden Bacillales • dividido en varias familias con géneros muy importantes – familia Bacillaceae – género Bacillus – familia Caryophanaceae – género Caryophanon – familia Listeraceae – género Listeria – familia Staphylococcaceae – género Staphylococcus – familia Thermoactinomycetaceae – géneroThermoactinomyces
  • 11.
    Clase Bacilli endospore Especies importantes de Bacillus • B. subtilis – importante organismo experimental. Modelo de Gram positivo – su genoma ha sido secuenciado • tiene familias de genes en un gran número debido a la duplicación genética ∀ ≥10 profagos integrados o restos de profagos • varias especies producen antibióticos • B. cereus – contaminante de alimentos • B. anthracis – anthrax (Carbunco) • B. thuringiensis y B. sphaericus – empleados como insecticidas – Cuerpo parasporal – Cristal sólido de proteína que Cuerpo contiene la toxina parasporal Bacillus cereus Bacillus anthracis Bacillus thuringiensis
  • 12.
    Clase Bacilli Especies importantesde Staphylococcus (fermenta glucosa anaeróbicamente oxidasa negativo (pueden crecer en caldo de Rothe, catalasa positivos) DNAse Mannital Salt Agar Fermentation - Agar Ej., Staphylococcus epidermidis Clearing - • residente común en la piel • a veces responsables de endocarditis e infecciones de pacientes con bajas defensas – ej. infecciones quirúrgicas e infecciones del trato urinario Disco Novobiocina S Ej., Staphylococcus aureus Mannital Salt Agar Fermentation + DNAse Agar Clearing + • residen normalmente en la piel, las glándulas cutáneas, las mucosas de los animales de sangre caliente y lo tractos gastrointestinal y urinario • causa forúnculos, abscesos, infecciones de heridas, infecciones quirúrgicas, infecciones alimentarias, neumonía, síndrome de shock tóxico y otras enfermedades • produce coagulasa (hace que se coagule el plasma Disco Novobiocina S sanguíneo) y de esta forma escapa a los macrófagos • β-hemolítica (lisa completamente los eritrocitos, se observa como halos claros en agar sangre)
  • 13.
    Clase Bacilli GéneroListeria •bacilos cortos – móvil con flagelos perítricos • aeróbio o facultativo – catalasa positivos • frecuentes en materia en descomposición • ej. L. monocytogenes – listeriosis (infección transmitida por alimentos) • Su ciclo infectivo comprende: – entrada en las células epiteliales mediante internalinas – Lisis de la vacuola primaria – movimiento intracelular – dispersión entre células Listeria spp. creciendo en medio RAPID'L. Listeria spp. creciendo en medio cromogénico MONO (BioRad). Listeria monocytogenes se ALOA (Agar Listeria Ottavani and Agosti). Las observa como colonias azules mientras que colonias de Listeria monocytogenes colonies están otras Listeria spp. aparecen blancas rodeadas de un halo mientras que otras Listeria
  • 14.
    Clase Bacilli Género Thermoactinomyces • Thermoactinomyces vulgaris está asociado a la enfermedad pulmonar alérgica profesional denominada bagazosis que se presenta en trabajadores expuestos a la inhalación de polvos de bagazo de caña enmohecido. • Thermoactinomyces vulgaris se desarrolla en el bagazo o sea la caña cuando se ha exprimido para extraer su jugo. • Frecuentemente se confunde son hongos ya que crece en micelas y produce esporas. La inhalación de las espora produce fibrosis pulmonar que se desarrolla rápidamente hasta provocar la muerte • En áreas urbanas se puede dispersar a través de los sistemas de aire acondicionado • Las cepas de este genero crecen a temperaturas superiores a 60ºC y formas esporas globosas individuales en hifas aéreas o hifas en sustrato • Forman verdaderas endosporas bacterianas Género Caryophanon Caryophanon bacterium from a cooling tower water sample. Stained • aerobios estrictos with lactofuchsin. • su hábitat normal es el estiércol de vaca • Acetato es su principal fuente de 1000 X Thermoactinomyces vulgaris carbono y energía
  • 15.
    Clase Bacilli Order Lactobacillales •también llamadas bacterias del ácido láctico • morfológicamente diversas – no esporulan – en general no móviles • fermentan azucares para obtener energía – no tiene citocromos • Por eso pueden crecer en presencia de azida sódica (Caldo de Rothe) – Exigentes • contiene varios géneros muy importantes
  • 16.
    Clase Bacilli ¿no tiene citocromos? Lactococcus lactis Escherichia coli
  • 17.
    Clase Bacilli Género Lactobacillus •a veces tienen forma de cocobacilos • crecen óptimamente en condiciones ligeramente ácidas (pH 4.5 a6.4) • llevan a cabo tanto fermentación homoláctica (vía ruta glicolítica) o fermentación heteroláctica (vía ruta de las pentosas fosfato) • ampliamente distribuidas en la naturaleza – sobre las superficie de las plantas – en productos alimenticios, carne, agua, lodos, cerveza, frutas, y otro materiales – flora normal de la boca, tracto intestinal y vagina • en general no patogénicos Importancia de los lactobacilli • fermentan productos vegetales (chucrut, encurtidos, ensilaje • fermentan bebidas (vino, cerveza, zumos) • Quesos suizos y otros quesos duros • yogurt – Acción secuencial de Streptococcus thermophilus y Lactobacillus bulgaricus – Streptococcus thermophilus genera un ambiente anaerobio y acidifica ligeramente el medio – Fermentan casi toda la lactosa a ácido láctico y aromatizan el yogurt con diacetilo y acetaldehido • embutidos
  • 18.
    Clase Bacilli Género Leuconostoc: Carecende citocromo y catalasa y llevan a cabo fermentación heteroláctica por medio de la vía fosfocetolasa Importancia de Leuconostoc • producción de vino • fermentación de verduras como las coles y pepinillos • producción de suero de leche, mantequilla y queso • L. mesenteroides sintetiza dextranos (polímero lineal de glucosa) a partir de sacarosa • implicados en el deterioro de alimentos – toleran altas concentraciones de azúcar – crece en sirope
  • 19.
    Clase Bacilli Géneros Enterococcus,Streptococcus y Lactococcus Quimioheterótrofos mesófilos sin esporas • no móviles • facultativas y anaerobias estrictas Sistema de clasificación de Lancefield– • fermentación se basa en los antígenos de polisacaridos homoláctica y ácido teicoico en la pared celular y entre a pared celular y la membrana plasmática
  • 20.
    Clase Bacilli ∀ α-hemolisis – lisis incompleta de los eritrocitos – se observa como una zona verdosa alrededor de una colonia en agar sangre • β-hemolisis – lisis completa de los eritrocitos – se observa como una zona clara al rededor de la colonia en agar sangre
  • 21.
  • 22.
    Clase Bacilli Estreptococos, enterococcosy lactococos importantes • Streptococcus pyogenes – Faringoamigdalitis, fiebre reumática • Streptococcus pneumoniae – broncopneumonia y otitis media • Streptococcus mutans – Caries dental • Enterococcus faecalis – patógeno oportunista infecciones del tracto urinario y endocarditis • Lactococcus lactis – producción de mantequilla y queso