mb system.ppt [režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/mb_system_t.pdf ·...
Post on 21-Sep-2018
218 Views
Preview:
TRANSCRIPT
TAXONOMIE MIKROORGANISMŮ
VÝVOJ ŽIVOTA4,5 miliardy let – vznik Země4 miliardy let – náznaky života, samoreplikující se RNA3,9 miliardy let – primitivní buňky3 miliardy let – oxygenní fotosyntéza2,1 miliardy let – eukaryotická buňka1 miliardy let – mnohobuněčné organismy
M. Sedlářová (Katedra botaniky PřF UP v Olomouci) 2010
STUDIUM EVOLUCE
Tradičně morfologické znaky, u mikroorganismů problém (mnoho druhů, málo znaků)
Srovnávání sekvencí NKRychlé dělení mikroorganismů – evoluční procesy „v baňce“
Srovnání velkých sérií znaků (50-500)kvantitativní (velikost)kvalitativní (přítomnost znaku, typ znaku)
Vyhodnocení podobností
PŘÍBUZNOST MIKROORGANISMŮ
Mikro-organismus 1
2přítomnost
znaku ANO NE
ANO a bNE c d
SROVNÁNÍ PŘÍBUZNOSTI MIKROORGANISMŮ
• Koeficient prosté shody (Simple Matching coefficient)
• Jaccardův koeficient (nezahrnuje znaky, které nemá ani jeden organismus)
dcbadaSSM +++
+=
cbaaSJ ++
=
SROVNÁNÍ PŘÍBUZNOSTI MIKROORGANISMŮ
Na základě koeficientů je možné vytvářet:– umělé skupiny organismů (fenony) zahrnující všechny
mikroorganismy, které jsou si podobné z více než X%– stromy podobnosti – vzdálenost větví vyjadřuje míru příbuznosti
SROVNÁNÍ PŘÍBUZNOSTI MIKROORGANISMŮ
Mutace – změny v sekvenci DNA se odráží ve změnách vlastnostíSelekce – eliminace nebo fixace nových znaků
Podobnější sekvence = příbuznější mikroorganismy
Geny - evoluce ve skupině MO- konzervativní geny (např. cytoskeletální proteiny)
Nekódující sekvence DNA (introny)- mutace jsou neutrální
Ribozomální RNA- všechny organismy- obvykle nekódující sekvence – mutace jsou neutrální
SROVNÁNÍ PŘÍBUZNOSTI MIKROORGANISMŮ
STROM ŽIVOTA - rRNARibozómy u všech organismů
Sekvence rRNA umožnily zkonstruovat univerzální strom života zahrnující všechny organismy
nová doména Archeapotvrzení endosymbiotické hypotézy?
Společný předek
BacteriaArchea
Eukarya
RostlinyHouby
Živočichové
TAXONY
Česky Latinsky Anglicky
doména regio domainříše regnum kingdomkmen phyllum phylumoddělení division divisiontřída classis classřád ordo orderčeleď familia familyrod genus genusdruh species species
U bakterií bývá obtížné vymezit rod a druh, používání vyšších taxonů problematické
FYLOGENEZE A SYSTÉM BAKTERIÍ A ARCHAEBAKTERIÍ
Fylogenetický strom podle Rosypala (2003)
Archaea- odlišnosti od bakterií i eukaryot
- speciální strukturní, chemické a metabolické adaptace, umožňující růst na extrémních stanovištích
Buněčná stěna – muramová kyselinaMembránové lipidy – MK s rovným řetězcem – éterová vazba (ne esterová!)tRNA – thymin anoRibozóm – 70S(citlivost k chloramfenikolu a kanamycinu, ne k anizomycinu)
ArchaeaVelká variabilitaG+, G-Membrány – řada glycerolipidů, mono a dvojvrstvyC20 dietery, C40 tetraetery (stabilnější), Thermobolus, Sulfobolus
Organotrofní, autotrofníMetabolismus cukrů – nebyl nalezen enzym 6-fosfofruktokinasa
halofilní a termofilní – katabolizují glukózu bez fosforylacemetanogenní – nemetabolizují glukózu
Respirace – chybí pyruvát dehydrogenasa, přítomna pyruvát oxidoreduktasahalofilní a termofilní – funkční dýchací řetězecmetanogenní b. – nebyl nalezen kompletní cyklus trikarboxylových kyselin
TAXONOMIE ARCHAEA
Podle 1. vydání Bergeyova manuálu
Metanogenní archebakterie
Archebakterie redukující síru
Extrémně halofilní archebakterie
Archea bez buněčné stěny
Extrémně termofilní archea metabolizující síru
Metanogenní archebakterie
- Striktně anaerobní- Metan = hlavní koncový produkt metabolismu- Síra může být redukována na H2S bez výnosu energie- Koenzym M, faktory 420,430, metanopterin
Methanobacterium, Methanococcus, Methanomicrobium, Methanosarcina
Archebakterie redukující síru
- Striktně anaerobní- Kulovité bakterie- H2S tvorba ze sulfátu a thiosulfátů- Autotrofní - Mohou růst heterotroficky - Tvorba metanu- faktor 420, metanopterin ANO x koenzym M, faktor 430 NE
Archaeoglobus
Extrémně halofilní archebakterie
- Primárně aerobní chemoorganotrofní- Kulovité b. nebo nepravidelné tyčky- c NaCl > 1,5M- Neutro nebo alkalifilní- Mezo nebo lehce termofilní- Bakteriorhodopsin - světlo
Halobacterium, Halococcus, Natronobacterium
Archea bez buněčné stěny
- Fakultativně anaerobní- Pleomorfní b. bez b.s.- Termofilní acidofilní- Chemoorganotrofní - Plazmatická membrána glykoproteiny a lipoglykan s manozou
Thermoplasma
Extrémně termofilní archea metabolizující síru
- Fakultativně anaerobní, ale i aerobní- G- tyčky, koky nebo vláknité- Termofilní (70-110°C)- Acidofilní n. neutrofilní- Autotrofní n. heterotrofní - většinou metabolizují S : H2S x H2SO4
Desulfurococcus, Pyrodictium, Pyrococcus, Sulfolobus, Thermococcus, Thermoproteus
Podle 2. vydání Bergeyova manuálu
- Na základě studia rRNA
Crenarchaeota
- Termofilní- Původní skupina
Euryarchaeota
- Osidlují řadu ekologických nik- Řada metabolických drah
TAXONOMIE ARCHAEA
Kmen Crenarchaeota
1 třída Thermoprotei
1. Řád: Thermoproteales
G- anaerobní, hypertermofilní tyčkyChemolitoautotrofní, H2S
2. Řád: Sulfolobales
Kokální thermoacidofilní
3. Řád: Desulfurococcales
G- anaerobní, hypertermofilní koky n. diskovité b.Chemolitotrofní (oxidace H) Organotrofní (fermentace n. respirace – S receptorem e-)
Kmen Euryarchaeota
1. Třída Methanobacteria
2. Třída Methanococci
3. Třída Halobacteria
4. Třída Thermoplasmata
5. Třída Thermococci
6. Třída Archaeglobi – red. S
7. Třída Methanopyri
9 řádů
16 čeledí
Taxonomie založena na sekvenci 16S rRNA, neustálý vývoj poznání
Kmen AquificaeKmen ThermotogaeKmen ThermodesulfobacteriaKmen Deinococcus-ThermusKmen ChrysiogenetesKmen ChloroflexiKmen ChlorobiKmen CyanobacteriaKmen ProteobacteriaKmen Firmicutes (G+ bakterie s nízkým poměrem C+G)Kmen Aktinomycetes (G+ bakterie s vysokým poměrem C+G)Kmen PlanktomycetesKmen PlanctomycetesKmen ChlamydiaeKmen SpirochaetesKmen Bacterioidetes
Zjednodušený systém založený na morfologii viz Rosypal - Nový přehled biologie
TAXONOMIE BACTERIA
Kmen Spirochaetes- ohebné buňky šroubovitého tvaru, délka až 500 μm, axiální vlákno
Ř. Spirochaetales
Č. Spirochaetaceaepatogeni
BorreliaLeptospiraTreponemanepatogeniSpirochaeta, Cristispira
Leptospira interrogansBorrelia burgdorferi
Č. Spirillaceae
Spirillum
Campylobacter- průjmy člověkapřenos zvířata
Rody neurčitého zařazeníBdellovibrioB. bacteriovoruspatogen bakterií
MicrocyclusPelosigmaBrachyarcu
Kmen Firmicutes (G+ bakterie s nízkým poměrem C+G bází)
Tř. Clostridia
Tř. Mollicutes (mykoplazmata)
Tř. Bacilli
Ř. Lactobacillales
Ř. Bacillales
Ř. Lactobacillales
Rody: Streptococcus, Enterococus, Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc
Nesporulující, nepohyblivéFosforylace na úrovni substrátu, fermentace cukrů – větš. k. mléčnáVyžadují komplexní médiaFakultativně anaerobní n. aerotolerantní anaerobové
Rod: Streptococcus
G + C v DNA – 34-46 %
Sférické nebo oválné b., v párech nebo řetízcích, nepohyblivé, nesporulující
fakultativně anaerobní, metabolismus fermentativníkatalázanegativnípři kultivaci komplexní média, hemolýza na krevním agaru
Komenzálové n. parazité zvířat
Čel. Lactobacillaceae
Rod: Lactobacillus
G + C v DNA – 32-53 % => není homogenním rodem
chemoorganotrofní, fakultativně nebo obligátně anaerobní, metabolismus fermentativní (i za aerobních podmínek), biochemicky velmi aktivní, cukry zkvašují homo- nebo heterofermentativně, netvoří indol ani sirovodík, katalázanegativnínepohyblivé tyčky (1-6 μm), dlouhé řetízky nebo vláknité formyvelmi náročné na kultivaci, rostou při 5-53°C s optimem při 30-40°C, drobné kolonie s pigmentem žluté až červené barvy
většina saprofytů (voda, půda, na ovoci a zelenině), u teplokrevných zvířat včetně člověka – v ústní dutině, ve střevech, močových cestách a pohlavních orgánech, čisté kultury – v průmyslu (hl. potravinářství – mléčné výrobky hl. sýry)
L. acidophilus , L. amylophilus, L. amylovorus, L. brevis, L. buchneri, L. casei, L. coryniformis, L. crispatus
Vegetativní buňky rodu Bacillus jsou aerobní, peritrichální tyčky, rovné s oblým nebo hranatým zakončením a poměrně velkých rozměrů: (0,5 x 1,2µm) až (2,5 x 10µm). Je to rod grampozitivní, přestože příležitostně vykazuje rekci gramnegativní nebo proměnlivou. Buňky se mohou vyskytovat samostatně nebo tvoří řetízky o počtu jednotek až stovek. Délka je závislá jak na podmínkách prostředí tak na jednotlivém kmenu. Globule rezervního metabolitu, kyseliny poly-β-hydroxymáselné, jsou zřetelné v cytoplazmě, zvláště obarvíme-li lipidy Súdánovou černí B
Druhy r. Bacillus mají v celku bohaté enzymové vybavení, takže mohou rozkládat nejrůznější organické sloučeniny. Většina druhů má velmi aktivní amylolytické enzymy, které štěpí škrob, řada druhů má pektolytické enzymy, které štěpí rostlinné pektiny, a většina druhů má velmi aktivní proteolytické enzymy, takže se uplatňuje při aerobním a anaerobním rozkladu bílkovin. Řada druhů produkuje antibiotika polypeptidové povahy, z nichž některá se pomocí těchto bakterií vyrábějí průmyslově (např. bacitracin). Uvedená antibiotika se tvoří ve stadiu sporulace a v přírodě zřejmě přispěla k velkému rozšíření svých producentů.
Některé druhy tvoří současně několik polypeptidových antibiotik. Jiné druhy tvoří slizovitá pouzdra polysacharidové povahy (levany a dextrany), které způsobují nežádoucí nitkovitost pečiva a pšeničného chlebu. Určité druhy slouží pro průmyslovou přípravu enzymů. Bakteriální amylasy získané z Bacillus subtilis se uplatňují v pivovarství a v textilním průmyslu, proteasy se používají především do pracích prostředků.
Rod: Bacillus
Ř. Bacillales
B. anthracis
spory
B. cereus
top related