taxonomia celular en general

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Taxonomía Bacteriana Dr. Víctor Campos A Laboratorio de Microbiología ambiental Departamento de Microbiología

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Page 1: Taxonomia celular en general

Taxonomiacutea Bacteriana

Dr Viacutector Campos A

Laboratorio de Microbiologiacutea ambiental

Departamento de Microbiologiacutea

TAXONOMIacuteA

Clasificacioacuten

Estructura los organismos en grupos (taxones)

en base a su similitud

Nomenclatura

Asigna nombres a los taxones

Identificacioacuten

Determina a que taxones pertenece un

organismo que se aisla

bull Taxonomiacutea

ndash Caracterizacioacuten exhaustiva

ndash Aplicacioacuten de teoriacutea y meacutetodo de clasificacioacuten

ndash Formacioacuten de grupos taxonoacutemicos (taxones)

ndash Nomenclatura

bull Identificacioacuten

ndash Caracterizacioacuten por nuacutemero limitado de tests

adecuados al problema

ndash Comparacioacuten con spp conocidas

ndash Asignacioacuten a una sp

ndash No identificado estudio taxonoacutemico

ESPECIE

bull Unidad taxonoacutemica baacutesica

bull Grupo de cepas que tiene un alto grado de

similitud en sus propiedades y que difieren en

forma significativa de otros grupos de cepas

bull Cepa poblacioacuten de organismos que desciende

de un uacutenico organismo o de una sola ceacutelula

ESPECIE BACTERIANA

bull Concepto en revisioacuten continua

bull Definicioacuten metodoloacutegica estaacutendar

- de hibridacioacuten ADN1-ADN2 gt 70

- ΔTm lt 5ordmC (estabilidad teacutermica del hiacutebrido

ADN1-ADN2)

Concepto genoacutemico de especie

bull Actualmente el criterio es POLIFAacuteSICO

(combinacioacuten de caracteriacutesticas fenotiacutepicas

genoacutemicas y filogeneacuteticas)

RANGOS TAXONOMICOS EN

CLASIFICACION BACTERIANA

Taxones Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Geacutenero

Especie

Sub-especie

importancia en estudios

cliacutenicos y ecoloacutegicos

Sistema binomial de nomenclatura

(Linneo)

Escherichia coli

Escherichia coli o E coli

Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Genero

Especie

Bacteria

Proteobacteria

Gamma Proteobacteria

Zymobacteria

Enterobacteriales

Enterobacteriaceae

Escherichia

Escherichia coli

Categoriacuteas de clasificacioacuten a nivel de

subespecie

(tipificacioacuten)

Variedades o tipos

bull serovariedad o serotipo (antiacutegenos distintos)

bull fagovariedad (tipificacioacuten por fagos)

bull biovariedad (diferencias bioquiacutemicas y fisioloacutegicas)

bull patovariedad (patogenicidad)

bull morfovariedad (diferencias morfoloacutegicas)

bull genomovariedad (grupos con ADN similares)

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 2: Taxonomia celular en general

TAXONOMIacuteA

Clasificacioacuten

Estructura los organismos en grupos (taxones)

en base a su similitud

Nomenclatura

Asigna nombres a los taxones

Identificacioacuten

Determina a que taxones pertenece un

organismo que se aisla

bull Taxonomiacutea

ndash Caracterizacioacuten exhaustiva

ndash Aplicacioacuten de teoriacutea y meacutetodo de clasificacioacuten

ndash Formacioacuten de grupos taxonoacutemicos (taxones)

ndash Nomenclatura

bull Identificacioacuten

ndash Caracterizacioacuten por nuacutemero limitado de tests

adecuados al problema

ndash Comparacioacuten con spp conocidas

ndash Asignacioacuten a una sp

ndash No identificado estudio taxonoacutemico

ESPECIE

bull Unidad taxonoacutemica baacutesica

bull Grupo de cepas que tiene un alto grado de

similitud en sus propiedades y que difieren en

forma significativa de otros grupos de cepas

bull Cepa poblacioacuten de organismos que desciende

de un uacutenico organismo o de una sola ceacutelula

ESPECIE BACTERIANA

bull Concepto en revisioacuten continua

bull Definicioacuten metodoloacutegica estaacutendar

- de hibridacioacuten ADN1-ADN2 gt 70

- ΔTm lt 5ordmC (estabilidad teacutermica del hiacutebrido

ADN1-ADN2)

Concepto genoacutemico de especie

bull Actualmente el criterio es POLIFAacuteSICO

(combinacioacuten de caracteriacutesticas fenotiacutepicas

genoacutemicas y filogeneacuteticas)

RANGOS TAXONOMICOS EN

CLASIFICACION BACTERIANA

Taxones Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Geacutenero

Especie

Sub-especie

importancia en estudios

cliacutenicos y ecoloacutegicos

Sistema binomial de nomenclatura

(Linneo)

Escherichia coli

Escherichia coli o E coli

Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Genero

Especie

Bacteria

Proteobacteria

Gamma Proteobacteria

Zymobacteria

Enterobacteriales

Enterobacteriaceae

Escherichia

Escherichia coli

Categoriacuteas de clasificacioacuten a nivel de

subespecie

(tipificacioacuten)

Variedades o tipos

bull serovariedad o serotipo (antiacutegenos distintos)

bull fagovariedad (tipificacioacuten por fagos)

bull biovariedad (diferencias bioquiacutemicas y fisioloacutegicas)

bull patovariedad (patogenicidad)

bull morfovariedad (diferencias morfoloacutegicas)

bull genomovariedad (grupos con ADN similares)

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 3: Taxonomia celular en general

bull Taxonomiacutea

ndash Caracterizacioacuten exhaustiva

ndash Aplicacioacuten de teoriacutea y meacutetodo de clasificacioacuten

ndash Formacioacuten de grupos taxonoacutemicos (taxones)

ndash Nomenclatura

bull Identificacioacuten

ndash Caracterizacioacuten por nuacutemero limitado de tests

adecuados al problema

ndash Comparacioacuten con spp conocidas

ndash Asignacioacuten a una sp

ndash No identificado estudio taxonoacutemico

ESPECIE

bull Unidad taxonoacutemica baacutesica

bull Grupo de cepas que tiene un alto grado de

similitud en sus propiedades y que difieren en

forma significativa de otros grupos de cepas

bull Cepa poblacioacuten de organismos que desciende

de un uacutenico organismo o de una sola ceacutelula

ESPECIE BACTERIANA

bull Concepto en revisioacuten continua

bull Definicioacuten metodoloacutegica estaacutendar

- de hibridacioacuten ADN1-ADN2 gt 70

- ΔTm lt 5ordmC (estabilidad teacutermica del hiacutebrido

ADN1-ADN2)

Concepto genoacutemico de especie

bull Actualmente el criterio es POLIFAacuteSICO

(combinacioacuten de caracteriacutesticas fenotiacutepicas

genoacutemicas y filogeneacuteticas)

RANGOS TAXONOMICOS EN

CLASIFICACION BACTERIANA

Taxones Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Geacutenero

Especie

Sub-especie

importancia en estudios

cliacutenicos y ecoloacutegicos

Sistema binomial de nomenclatura

(Linneo)

Escherichia coli

Escherichia coli o E coli

Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Genero

Especie

Bacteria

Proteobacteria

Gamma Proteobacteria

Zymobacteria

Enterobacteriales

Enterobacteriaceae

Escherichia

Escherichia coli

Categoriacuteas de clasificacioacuten a nivel de

subespecie

(tipificacioacuten)

Variedades o tipos

bull serovariedad o serotipo (antiacutegenos distintos)

bull fagovariedad (tipificacioacuten por fagos)

bull biovariedad (diferencias bioquiacutemicas y fisioloacutegicas)

bull patovariedad (patogenicidad)

bull morfovariedad (diferencias morfoloacutegicas)

bull genomovariedad (grupos con ADN similares)

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 4: Taxonomia celular en general

ESPECIE

bull Unidad taxonoacutemica baacutesica

bull Grupo de cepas que tiene un alto grado de

similitud en sus propiedades y que difieren en

forma significativa de otros grupos de cepas

bull Cepa poblacioacuten de organismos que desciende

de un uacutenico organismo o de una sola ceacutelula

ESPECIE BACTERIANA

bull Concepto en revisioacuten continua

bull Definicioacuten metodoloacutegica estaacutendar

- de hibridacioacuten ADN1-ADN2 gt 70

- ΔTm lt 5ordmC (estabilidad teacutermica del hiacutebrido

ADN1-ADN2)

Concepto genoacutemico de especie

bull Actualmente el criterio es POLIFAacuteSICO

(combinacioacuten de caracteriacutesticas fenotiacutepicas

genoacutemicas y filogeneacuteticas)

RANGOS TAXONOMICOS EN

CLASIFICACION BACTERIANA

Taxones Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Geacutenero

Especie

Sub-especie

importancia en estudios

cliacutenicos y ecoloacutegicos

Sistema binomial de nomenclatura

(Linneo)

Escherichia coli

Escherichia coli o E coli

Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Genero

Especie

Bacteria

Proteobacteria

Gamma Proteobacteria

Zymobacteria

Enterobacteriales

Enterobacteriaceae

Escherichia

Escherichia coli

Categoriacuteas de clasificacioacuten a nivel de

subespecie

(tipificacioacuten)

Variedades o tipos

bull serovariedad o serotipo (antiacutegenos distintos)

bull fagovariedad (tipificacioacuten por fagos)

bull biovariedad (diferencias bioquiacutemicas y fisioloacutegicas)

bull patovariedad (patogenicidad)

bull morfovariedad (diferencias morfoloacutegicas)

bull genomovariedad (grupos con ADN similares)

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 5: Taxonomia celular en general

ESPECIE BACTERIANA

bull Concepto en revisioacuten continua

bull Definicioacuten metodoloacutegica estaacutendar

- de hibridacioacuten ADN1-ADN2 gt 70

- ΔTm lt 5ordmC (estabilidad teacutermica del hiacutebrido

ADN1-ADN2)

Concepto genoacutemico de especie

bull Actualmente el criterio es POLIFAacuteSICO

(combinacioacuten de caracteriacutesticas fenotiacutepicas

genoacutemicas y filogeneacuteticas)

RANGOS TAXONOMICOS EN

CLASIFICACION BACTERIANA

Taxones Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Geacutenero

Especie

Sub-especie

importancia en estudios

cliacutenicos y ecoloacutegicos

Sistema binomial de nomenclatura

(Linneo)

Escherichia coli

Escherichia coli o E coli

Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Genero

Especie

Bacteria

Proteobacteria

Gamma Proteobacteria

Zymobacteria

Enterobacteriales

Enterobacteriaceae

Escherichia

Escherichia coli

Categoriacuteas de clasificacioacuten a nivel de

subespecie

(tipificacioacuten)

Variedades o tipos

bull serovariedad o serotipo (antiacutegenos distintos)

bull fagovariedad (tipificacioacuten por fagos)

bull biovariedad (diferencias bioquiacutemicas y fisioloacutegicas)

bull patovariedad (patogenicidad)

bull morfovariedad (diferencias morfoloacutegicas)

bull genomovariedad (grupos con ADN similares)

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 6: Taxonomia celular en general

RANGOS TAXONOMICOS EN

CLASIFICACION BACTERIANA

Taxones Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Geacutenero

Especie

Sub-especie

importancia en estudios

cliacutenicos y ecoloacutegicos

Sistema binomial de nomenclatura

(Linneo)

Escherichia coli

Escherichia coli o E coli

Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Genero

Especie

Bacteria

Proteobacteria

Gamma Proteobacteria

Zymobacteria

Enterobacteriales

Enterobacteriaceae

Escherichia

Escherichia coli

Categoriacuteas de clasificacioacuten a nivel de

subespecie

(tipificacioacuten)

Variedades o tipos

bull serovariedad o serotipo (antiacutegenos distintos)

bull fagovariedad (tipificacioacuten por fagos)

bull biovariedad (diferencias bioquiacutemicas y fisioloacutegicas)

bull patovariedad (patogenicidad)

bull morfovariedad (diferencias morfoloacutegicas)

bull genomovariedad (grupos con ADN similares)

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 7: Taxonomia celular en general

Sistema binomial de nomenclatura

(Linneo)

Escherichia coli

Escherichia coli o E coli

Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Genero

Especie

Bacteria

Proteobacteria

Gamma Proteobacteria

Zymobacteria

Enterobacteriales

Enterobacteriaceae

Escherichia

Escherichia coli

Categoriacuteas de clasificacioacuten a nivel de

subespecie

(tipificacioacuten)

Variedades o tipos

bull serovariedad o serotipo (antiacutegenos distintos)

bull fagovariedad (tipificacioacuten por fagos)

bull biovariedad (diferencias bioquiacutemicas y fisioloacutegicas)

bull patovariedad (patogenicidad)

bull morfovariedad (diferencias morfoloacutegicas)

bull genomovariedad (grupos con ADN similares)

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 8: Taxonomia celular en general

Dominio

Phylum

Clase

Orden

Familia

Genero

Especie

Bacteria

Proteobacteria

Gamma Proteobacteria

Zymobacteria

Enterobacteriales

Enterobacteriaceae

Escherichia

Escherichia coli

Categoriacuteas de clasificacioacuten a nivel de

subespecie

(tipificacioacuten)

Variedades o tipos

bull serovariedad o serotipo (antiacutegenos distintos)

bull fagovariedad (tipificacioacuten por fagos)

bull biovariedad (diferencias bioquiacutemicas y fisioloacutegicas)

bull patovariedad (patogenicidad)

bull morfovariedad (diferencias morfoloacutegicas)

bull genomovariedad (grupos con ADN similares)

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 9: Taxonomia celular en general

Categoriacuteas de clasificacioacuten a nivel de

subespecie

(tipificacioacuten)

Variedades o tipos

bull serovariedad o serotipo (antiacutegenos distintos)

bull fagovariedad (tipificacioacuten por fagos)

bull biovariedad (diferencias bioquiacutemicas y fisioloacutegicas)

bull patovariedad (patogenicidad)

bull morfovariedad (diferencias morfoloacutegicas)

bull genomovariedad (grupos con ADN similares)

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 10: Taxonomia celular en general

LOS MICROORGANISMOS

bull Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII

bull En 1866 HAECKEL reino de los PROTISTAS

bull A)Protistas Superiores presentan ceacutelulas EUCARIOTICAS

bull Algas (menos las cianofiacuteceas o verdeazuladas)

bull Hongos

bull Protozoos

bull Mohos del Cieno

bull B) Protistas Inferiores Presentan ceacutelulas PROCARIOTICAS

bull Algas Cianofiacuteceas o Verdeazuladas

bull Bacterias

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 11: Taxonomia celular en general

LOS MICROORGANISMOS

bull Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema

A) Su estructura no es compatible con la de una

ceacutelula

B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente

a la de los organismos celulares por su total dependencias del

sistema sinteacutetico (enzimas y precursores) de la ceacutelula hueacutesped

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 12: Taxonomia celular en general

GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 13: Taxonomia celular en general

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

Cocos Gram Negativos

Bacilos Gram Positivos

Bacilos Gram Negativos

BACTERIAS NO TIPICAS

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 14: Taxonomia celular en general

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Cocos Gram Positivos

1-Estreptococos

2-Estafilococos

Cocos Gram Negativos

1-Neiseria meningitidis

2-Neiseria gonorroehae

Bacilos Gram Positivos

1-Corynebacterium difhtheriae

2-Bacilos formadores de Esporas

(Clostridium tetani Cbotulinum CperfringensCdifficile)

3-Lysteria monocytogenes

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 15: Taxonomia celular en general

CLASIFICACION

BACTERIAS TIPICAS

Bacilos Gram Negativos

1-Bacterias Enteacutericas

Escherichia

Salmonella

Shiguella

Yersinia

Pseudomona

Vibrio

Campylobacter

Helicobacter

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 16: Taxonomia celular en general

CLASIFICACION

2- Bacterias Gram Negativas Pequentildeas y Exigentes

Haemophilus

Bordetella

Brucella

Fransisella

Legionela

3- Bacterias Gram Negativas Anaerobias

Bacteroides

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 17: Taxonomia celular en general

CLASIFICACION

BACTERIAS NO TIPICAS

1-Bacterias Acido Alcohol Resistentes

Mycobacterium (tuberculoso leprae)

Actinomycetos (Nocardia Actinomices Streptomices)

2-Espiroquetas

Treponemas

Leptospiras

Borrelia

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 18: Taxonomia celular en general

CLASIFICACION

3- Clamidia

Clamidia trachomatis

Clamidia neumoniae

4- Rickettsias

Rickettsias

Coxiella

5- Micoplasma

Micoplasma

Ureoplasma

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 19: Taxonomia celular en general

COMO CLASIFICAMOS LOS

MICROORGANISMOS

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 20: Taxonomia celular en general

Artificial vs sistema de clasificacioacuten naturalLa clasificacioacuten puede ser

1- Artificial (basado sobre caracteriacutesticas expresadas)

El agrupar junto basado en semejanza total procariotes Una especies

es una coleccioacuten de cepas similares con diferencias suficientes de

otros grupos de cepas

Taxonomica fenotipica

bull rdquoTaxonomiacutea convencional

bull Una variedad de caracteriacutesticas de las cepas que determina la

agrupacioacuten los organismos por morfologiacutea la quiacutemica de la pared

de ceacutelula (Gram-reaccioacuten) la clasificacioacuten y los requisitos

alimenticios habitat

bull Taxonomiacutea numeacuterica (ponderacioacuten de caracteres ldquoclaves

dicotomicasrdquo)

bull Porcentaje CG

2 Natural o Filogenetica (basado sobre la evolucioacuten pretendida)

1 Basado en relaciones evolutivas

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 21: Taxonomia celular en general

Taxonomiacutea convencional

Morfologiacutea forma tamantildeo y tincioacuten

Nutricioacuten y fisiologiacutea fotoacutetrofo quimioacutetrofo aerobio o

anaerobio temperatura y pH oacuteptimos fuentes

alternativas de C N y S

Movilidad tipo y disposicioacuten de flagelos

Otros pigmentos inclusiones celulares sensibilidad a

antibioacuteticos patogenicidad

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 22: Taxonomia celular en general

CLASIFICACION BACTERIANA

COLORACIOacuteN GRAM Gram fue un microbioacutelogo Danes que introdujo la coloracioacuten Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos

BACTERIAS GRAM POSITIVAS son las que retienen el colorante Cristal Violeta oacute Violeta de Genciana luego de decolorarla con el alcohol-acetona por lo que se observaraacuten de color AZUL

BACTERIAS GRAM NEGATIVAS son las que no retienen el colorante Cristal Violeta al decolorar con alcohol-acetona luego toman el color del colorante de contraste Safranina por lo que se observaraacuten de color ROJO

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 23: Taxonomia celular en general

ENVOLTURA DE LAS GRAM

POSITIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (hasta 40 capas)

Acidos Teicoicos

Acidos Teicuroacutenicos

Polisacaacuteridos

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 24: Taxonomia celular en general

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

MEMBRANA CITOPLASMICA

Fosfoliacutepidos y Proteiacutenas

PARED CELULAR

Peptidoglucano oacute Mureiacutena (1 o 2 capas)

Acido Teicoico Ac Teicuroacutenico

MEMBRANA EXTERNA

Fosfoliacutepidos

Proteiacutenas

Lipopolisacaacuterido Bacteriano (LPS)

Liacutepido ldquoArdquo

Antiacutegeno ldquoOrdquo (hidrato carbono)

Porinas de la Matriz

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 25: Taxonomia celular en general

ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS

ESPACIO PERIPLASMICO

Espacio entre la membrana citoplaacutesmica y la membrana externa que

contiene una solucioacuten como gel compuesta por

Enzimas degradativas fosfatasas proteasas

Enzimas que inactivan antibioacuteticos beta lactamasas

Proteiacutenas fijadoras que absorben azuacutecares y aminoaacutecidos

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 26: Taxonomia celular en general

bull Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar

bull LA CAPSULA de polisacaacuterido (excepto Banthracis que

es de polipeacuteptido)

bull LOS FLAGELOS largos filamentos helicoidales que dan

motilidad o quimiotaacutexis de natacioacuten o en

liacutenea recta o de tumbos o al azar)

bull FIMBRIAS o PILIS filamentos cortos distribuiacutedos en gran

cantidad

Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)

Pili Sexual (interviene Conjugacioacuten Bacteriana)

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 27: Taxonomia celular en general

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Los microorganismos alcohol acido resistentes se tintildeen de color

rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloracioacuten

con el alcohol acido debido al caraacutecter hidrofoacutebico de la pared

El calor favorece la penetracioacuten del colorante

Una modificacioacuten en la pared de los Gram Positivos han sido

observadas en los geacuteneros Mycobacterium Nocardia y

Corynebacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 28: Taxonomia celular en general

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

bull Los liacutepidos constituyen el 60 del peso seco de la pared bacteriana

bull En sus paredes contienen Ac MICOLICOS que son beta hidroxiacidos grasos grandes que variacutean de acuerdo al nuacutemero de aacutetomos de carbono

C30 Corinebacterias

C50 Nocardia

C90 Mycobacterium

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 29: Taxonomia celular en general

BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES

Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas

pero esta unido al polisacaacuterido ARABINOGALACTANO y eacuteste al

AcMICOLICO formando un complejo

El AcMICOLICO del Mtuberculosis se denomina factor cordoacuten y

esta relacionado a las actividades bioloacutegicas

Citotoxicidad de la membrana celular

Inhibicioacuten de la migracioacuten de PMN

Induccioacuten de la formacioacuten de granulomas

Actividad anti tumoral

Habilidad para activar viacutea alterna del complemento

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 30: Taxonomia celular en general

Caracteriacutesticas genotiacutepicas claacutesicas

bull Contenido G+C

G+C = G + C x 100

G + C + A + T

bullDeterminacioacuten por gradiente de CsCl

bullDesnaturalizacioacuten teacutermica o cromatografiacutea

Amplio rango en procariotas 20 al 80

Poca informacioacuten para la caracterizacioacuten

taxonoacutemica

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 31: Taxonomia celular en general

NUMEacuteRICA

bull Agrupacioacuten de unidades taxonoacutemicas o taxones

por meacutetodos numeacutericos

bull Se basa en un gran nuacutemero de caracteres

bull Cada caraacutecter tiene igual peso

bull La similitud es funcioacuten de la proporcioacuten de

caracteres comunes

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 32: Taxonomia celular en general

NUMEacuteRICA

- caracteres fenotiacutepicos (no menos de 60)

- coeficiente de semejanza = a + d

a + b + c + d

a nuacutemero de caracteres positivos en

ambas cepas

b nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 1

c nuacutemero de caracteres positivos soacutelo en

cepa 2

d nuacutemero de caracteres negativos en

ambas cepas

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 33: Taxonomia celular en general

Taxonomiacutea MOLECULAR-FILOGENETICA

Caracteres Genotiacutepicos

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

bull Molecular fingerprinting (huella molecular)

Caracteres Fenotiacutepicos

bull Quimiotaxonomiacutea Biomarcadores lipiacutedicos

(FAME) otros

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 34: Taxonomia celular en general

Desventajas de una clasificacioacuten artificial

bullNo permite inferir propiedades

bullNo permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el

laboratorio

bullNo permite estudiar el origen y evolucioacuten de funciones celulares

(resistencia a antibioacuteticos aerobiosis fotosiacutentesis)

Clasificacioacuten natural

bull Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan

tanto como sea posible su naturaleza bioloacutegica

bull Es ventajosa si ademaacutes establece relaciones evolutivas

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 35: Taxonomia celular en general

POLIFAacuteSICA

Es la tendencia moderna Consenso en la integracioacuten de distintos tipos

de caracteres

Fenotiacutepicos - claacutesicos (morfologiacutea nutricioacuten etc)

- moleculares (marcadores quimiotaxonoacutemicos)

- perfil de proteiacutenas totales y enzimas

Genotiacutepicos -claacutesicos G+C

- moleculares hibridacioacuten DNA-DNA fingerprinting (ej

Perfiles moleculares por restriccioacuten o amplificacioacuten de

ADN)

Filogeneacuteticos basados en el gen del ARNr 16S

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 36: Taxonomia celular en general

Esquema de las teacutecnicas e informacioacuten maacutes frecuente empleadas en la taxonomiacutea

polifaacutesica (Vandamme et al 1996)

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 37: Taxonomia celular en general

CARACTERES FENOTIPICOS

Marcadores quimiotaxonoacutemicos

Caracteriacutesticas

- Anaacutelisis quiacutemico con equipamiento especializado

- No son universales muy uacutetiles dentro de algunos grupos

- Alto grado de discriminacioacuten

- Presentes en distintas estructuras celulares

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 38: Taxonomia celular en general

bullPared peptidoglicanos en Gram +

bull Membrana externa Gram negativos lipopolisacaacuteridos

bull Membrana citoplasmaacutetica aacutecidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester)

aacutecidos micoacutelicos en un grupo de bacterias Gram positivas

(Actinomicetes) pigmentos carotenoides en bacterias fotoacutetrofas

anoxigeacutenicas

bull Cadena de transporte electroacutenico citocromos quinonas

bull Sistema fotosinteacutetico bacterioclorofilas

bull Citoplasma poliaminas en metanogeacutenicas y Gram negativas

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 39: Taxonomia celular en general

FISIOLOGIacuteA Y METABOLISMO

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 40: Taxonomia celular en general

bull Hibridacioacuten ADN-ADN

-depende de la secuencia completa del genoma

-uacutetil en organismos estrechamente

relacionados

- determinacioacuten por

hibridacioacuten de ADN1 - ADN2

Δ Tm del hiacutebrido

- es el criterio actual de definicioacuten de especie

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 41: Taxonomia celular en general

Hibridacioacuten genoacutemica como herramienta

taxonoacutemica

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 42: Taxonomia celular en general

bull Molecular fingerprinting

-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestioacuten

con enzimas de restriccioacuten

- resolucioacuten a nivel de sub-especie

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 43: Taxonomia celular en general

bull El uso de secuencias moleculares para estudios

filogeneacuteticos se basa en la premisa que los

cambios en las secuencias ocurren al azar y de un

modo temporal-dependiente y que cierta

proporcioacuten de eacutestos permanece fijo en las

moleacuteculas

Filogeneacutetica

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 44: Taxonomia celular en general

CARACTERES FILOGENETICOS

bull Plantean hipoacutetesis de evolucioacuten (determina

relaciones de parentesco entre las especies)

bull Compara la secuencia de moleacuteculas

(cronoacutemetros evolutivos) y establece la relacioacuten

entre ellas

bull Las secuencias de las moleacuteculas son el registro

histoacuterico de la evolucioacuten

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 45: Taxonomia celular en general

PROPIEDADES DE UN BUEN CRONOacuteMETRO

EVOLUTIVO

ndash Distribucioacuten universal (presente en todos los

organismos)

- Funcioacuten homoacuteloga en todos los organismos

- Secuencias con zonas altamente conservada para

distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas

zonas variables

- Ausencia de transferencia horizontal

- Cantidad de informacioacuten suficiente

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 46: Taxonomia celular en general

Moleacuteculas usadas para la determinacioacuten

de relaciones filogeneacuteticas de

organismos

bull ARNr 5S 16S y 23S (Carl Woese)

bull Subunidad beta de ATPasa

bull RecA

bull Factor de Elongacioacuten Tu

bull Genes funcionales

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 47: Taxonomia celular en general

ARNr en Procariotas

Nombre Tamantildeo Ubicacioacuten

(nucleoacutetidos)

5S 120 Subunidad mayor del

ribosoma

16S 1500 Subunidad menor

23S 2900 Subunidad mayor

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

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Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 48: Taxonomia celular en general

Ejemplo de un aacuterbol filogeneacutetico basado en el gen ARNr 16S La barra

indica la sustitucioacuten de 10 nucleoacutetidos cada 100

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 49: Taxonomia celular en general

Por que la utilizacioacuten de la Secuencia del ARNr 16S

bull Estructura primaria

1048729 - Dominios de conservacioacuten universal

1048729 - Regiones altamente variables

1048729 - Dominios de nivel intermedio de conservacioacuten con cambios de

secuencia pero conservacioacuten de estructura secundaria

bull Estructura secundaria

1048729 - Similar en todos los organismos

1048729 - Acotada por su funcioacuten en la siacutentesis de proteiacutenas funcioacuten ancestral

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 50: Taxonomia celular en general

Estructura

secundaria del

ARNr 16S de E coli

Liacuteneas gruesas dominios

de conservacioacuten universal

Liacuteneas normales

dominios de conservacioacuten

Intermedia

Liacuteneas punteadas

regiones hipervariables

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 51: Taxonomia celular en general

Estructura secundaria del ARNr 1618 S de los tres Dominios

Los puntos rojos sentildealan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

Bacteria Archaea Eucarya

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 52: Taxonomia celular en general

ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 53: Taxonomia celular en general

Caracteriacutesticas diferenciales entre Bacteria Archaea y Eukarya

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 54: Taxonomia celular en general

Fig SX A neighbor joining reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 55: Taxonomia celular en general

Fig SX B parsimony reconstruction of all Pseudomonas species of the same

phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 56: Taxonomia celular en general

Fig SX C m aximum likelyhood reconstruction of all Pseudomonas species of the

same phylogenetic branch as the strain VC1 The tree was reconstructed using all

positions in the alignment and no filter to reconstruct Bar indicates 2 gene

divergence

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 57: Taxonomia celular en general

Figure X tree reconstruction based on the concatenated alignment of all six genes

included in the MLSA approach and listed in table X The alignment of 4813

homologous positions was us ed to calculate the tree by using the maximum

likelihood algorithm as implemented in the ARB program package The tree

topology was identical to that reconstructed with PHYML and RAxML Bootstrap

values were calculated after 100 tree reconstructions

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 58: Taxonomia celular en general

Electroforesis en gradiente de

gel denaturante DGGE

Page 59: Taxonomia celular en general