Taxonomía bacteriana

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Taxonomía Bacteriana
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OBJETIVOS
Luego de la presentacion, ser capaz de responder las 
Siguientes preguntas:
1. Que es y para que sirve la taxonomía?
Por qué debo escribir correctamente los microorganismos?
Que es un cronómetro evolutivo?
Para que sirve la construcción de un árbol filogenético?
Cuales son las bacterias de interés medico que voy a 
 estudiar?
Teoría y proceso de la estructuración de los organismos en taxones, en función de su semejanza o parentesco evolutivo.
Taxonomía: Ciencia de la Clasificación de formas vivas
Taxonomia del griego (disposición ordenada). Se cree hay 100 millones de organismos vivos, y solo se ha descubierto el 10%, En 2001 se inicio un proyecto de 25 años para identificar y registrar todas las especies de vida 
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Taxón: grupo de organismos, considerado como una unidad en cualquier rango del sistema clasificatorio. (categorías)
Clasificación: ordenamiento de los microorganismos en grupos (taxa) en base a semejanzas o interrelaciones
Nomenclatura: nombrar un microorganismo según sus características siguiendo las reglas internacionales.
Identificación: uso práctico de un esquema de clasificación en base a distintas propiedades del microorganismo
TAXONOMÍA
Ordenación jerarquizada y sistemática (con sus nombres) de los grupos 
de organismos.
CLASIFICACIÓN
TAXONOMÍA
NOMENCLATURA
IDENTIFICACIÓN
 Organizar el conocimiento sobre los microorganismos:
Todos los miembros de un grupo específico comparten numerosas características. 
Agrupar a los microorganismos en grupos útiles y significativos con nombres precisos.
 Hacer predicciones y formular hipótesis.
Objetivos de la Taxonomía
Propiedades importantes de una clasificación taxonómica
Estable
Robusta
Predictiva
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JERARQUIA TAXONOMICA
Taxones: 	Dominio
		Phylum
		Clase
		Orden
		Familia
		Género
		Especie
		Sub-especie
Categorías de clasificación a nivel de subespecie (tipificación)
 serovariedad o serotipo (antígenos distintos)
• fagovariedad (tipificación por fagos)
• biovariedad (diferencias bioquímicas y fisiológicas)
• patovariedad (patogenicidad)
• morfovariedad (diferencias morfológicas)
• genomovariedad (grupos con ADN similares)
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Dominio: Bacteria 
Phylum: Proteobacteria 
Clase: Gammaproteobacteria 
Orden: Enterobacteriales 
Familia: Enterobacteriaceae 
Genero: Escherichia
Especie: coli
10.358 502 10.860
** 2018
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Científicos en Estados Unidos y Alemania presentaron el primer tomo de la Enciclopedia Genómica de Bacterias y Arqueas o GEBA, en sus siglas en inglés, que reúne a todos los micoorganismos que viven en la Tierra.
Se calcula que en la Tierra hay cerca de un nonillón (un 1 seguido de 30 ceros) de microbios y ya se descifró el genoma de unos 2.000 microorganismos. 
2009
Rangos Taxonómicos
Dominio
Phylum
Clase
 Orden
Familia
Especie
Género
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Taxonomía: nomenclatura
Sistema binomial de nomenclatura (Linneo)
Solamente hay un nombre correcto para un microorganismo:
 E.coli es bacteria o es parasito?
 Escherichia coli es bacteria
 Entamoeba coli es parasito
2. Todos los nombres son escritos en latín
La primera palabra del género en mayúscula y la de la especie en
 minúscula, escribir en itálica: Staphylococcus aureus O S. aureus
Debe tener el respaldo de una publicación y aparecer en
 International Journal of Systematic Bacteriology (IJSB)
Género sin indicar especie spp, si el género solo tiene 1 especie sp, si hay subespecies ssp
 Clostridium spp
 Coxiella sp
 Salmonella ssp
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Cuando existe varios nombres para la misma especie, el nombre mas viejo es el que vale ocasionalmente se cambian los nombres debido a que se ajustan mas apropiadamente al latin que otros
3. 
Algunos caracteres utilizados para la clasificación:
 Morfológicos
 Fisiológicos
 Ecológicos
 Bioquímicos
 Moleculares 	 Fenotípicos 							 	 Genotípicos
Carácter fenético: cualquier carácter utilizado, fenotípico o genotípico.
La caracterización de los microorganismos incluye el estudio de su fenotipo y genotipo 
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El Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology
1923, David Bergey y colaboradores
Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology
Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology
Características generales :
Morfología
Tinción de Gram
Relación con el oxigeno
Motilidad
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Morfología: forma, tamaño y tinción
Presencia y disposición del esporo
Movilidad: tipo y disposición de flagelos
Nutrición y fisiología: fotótrofo, quimiótrofo,
aerobio o anaerobio, temperatura y pH óptimos,
fuentes alternativas de C, N y S
Otros: pigmentos, inclusiones celulares, sensibilidad a antibióticos, patogenicidad
Caracteres fenotípicos de valor taxonómico
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 Contenido G+C 
 
% G+C = G + C x 100
	 G + C + A + T	
determinación por gradiente de CsCl, desnaturalización térmica o cromatografía
Amplio rango en procariotas: 20 al 80%
Poca información para la caracterización taxonómica
criterio de exclusión: %GC > 3, probablemente especies diferentes
		 %GC > 10, probablemente géneros diferentes
Características genotípicas clásicas
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El contenido GC se utiliza a veces para clasificar organismos entaxonomía. Por ejemplo, las Actinobacteria se caracterizan por ser “bacterias de GC alto”. En Streptomyces coelicolor el GC es del 72%, en la levadura Saccharomyces cerevisiae del 38%, mientras que en elorganismo modelo Arabidopsis thaliana es del 36%.
Contenido G+C 
TAXONOMIA POLIFÁSICA
 Fenotípicos: 	- clásicos (morfología, nutrición, etc) 
	- marcadores quimiotaxonómicos
	- perfil de proteínas totales y enzimas	
 Filogenéticos: basados en el gen del ARNr 16S
 Genotípicos: clásicos: 	% G+C
 		 	hibridación DNA-DNA
		 nuevos: 	fingerprinting (ej. perfiles moleculares 				por restricción o amplificación de ADN)
Es la tendencia moderna. Consenso en la integración de distintos tipos de caracteres:
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Taxonomía Molecular: Caracteres Genotípicos
• Hibridación ADN-ADN
Mide el grado de similitud entre secuencias de DNA de dos microorganismos.
Permite la diferenciación de microorganismos muy relacionados, cuando la secuenciación del rRNA falla.
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Clasificación filogenética: Filogenia
Estudio de la historia evolutiva de los organismos
Plantea hipótesis de EVOLUCIÓN (determina relaciones de parentesco entre las especies)
Método: Comparar la secuencia de moléculas y establecer la relación entre ellas.
Los cambios en las secuencias ocurren al azar y de un modo temporal-dependiente y cierta proporción de éstos permanece fijo en las moléculas.
LAS SECUENCIAS DE LAS MOLÉCULAS SON EL REGISTRO HISTÓRICO DE LA EVOLUCIÓN.
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Partícula ribonucleoproteica 70S (RNA + Proteínas)
Compuesta por 2 subunidades de distinto peso
	50S (subunidad mayor: 31 prots. )
	30S (subunidad menor: 21 prots. + rRNA 16S + rRNA 23S + rRNA 5S)
Presente en miles de copias en el citoplasma bacteriano
	(Aspecto granular del citoplasma...)
RIBOSOMA: Responsable de la síntesis proteica…
RNA RIBOSOMICO: moleculas antiguas,
 funcionalmente constantes, distribuidas universalmente
 y relativamente bien conservadas.
 Arboles filogeneticos basados en secuencias RNA
CRONOMETROS EVOLUTIVOS
Caracteres filogeneticos…
cronómetros evolutivos
Gen 16SrRNA
Gen de la ATPasa
Gen de RecA
 Aislar el ADN
 Amplificar el 16S rADN (PCR)
 Secuenciar
 Análisis comparativo de las secuencias
 Construcción del árbol filogenético
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Árbol Filogenético Universal (Olsen y Woese, 1993)
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Arboles filogenéticos
Uso de programas para alinear secuencias y construir árboles filogenéticos
Longitud de la línea entre organismos es proporcional a la distancia evolutiva
Similitud de secuencias implica similitud en los genes
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Ejemplo de un árbol filogenético basado en el gen ARNr 16S. La barra indica la sustituciónde 10 nucleótidos cada 100 
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Arbol del dominio Bacteria
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ANÁLISIS DE LA SECUENCIA DEL GEN ARNr 16S PARA LA IDENTIFICACIÓN DE UNA CEPA BACTERIANA
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	Alineamiento y corrección de secuencias
Comparación con base de datos de secuencias
>3%
Diferencia de secuencia con la cepa mas similar
<3%
Pruebas fenotípicas
Diferente
Similar
Confirmación con pruebas fenotípicas y genotípicas diferentes
<70%
>70%
Nueva cepa de la misma especie
Nueva especie
Nueva cepa de la misma especie
Nueva especie
Ribotyping (Ribotipado)
Método que permite identificar y clasificar bacterias en función de los genes del RNA ribosomal.
El patrón de bandas obtenido para cada muestra consistirá en una serie de bandas discretas de mayor o menor intensidad, a manera de “huella dactilar génica” o código de barras”.
1. Extracción y digestión del DNA de una colonia bacteriana.
2. Separación mediante electroforesis de los fragmentos de DNA.
3. Transferencia de los fragmentos separados a una membrana de Nylon.
4. Hibridación con una sonda del operón rRNA de marcada químicamente.
5. Detección de las bandas mediante quimioluminiscencia.
6. Análisis y comparación de las bandas frente a una base de datos.
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http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genbank
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COCOS GRAM POSITIVOS
Staphylococcus: Flora Normal piel, pueden
 causar infecciones de heridas; intoxicación
de la sangre y síndrome de shock séptico
Streptococcus: Flora normal de garganta; 
Puede ocasionar faringitis, fiebre reumática, inf. 
En heridas, glomerulonefritis y shock séptico.
Enterococcus: Flora Intestinal Normal. 
Ocasiona infecciones del tracto urinario.
Micrococccus: Hallados en la piel y en 
Variedad de ambientes. Contaminan los medios
bacteriológicos
COCOS GRAM NEGATIVOS
Veionellas: Cocos de flora oral. Causan
Placa dental.
Neisserias:
 -N. gonorrhoeae: gonorrea
 -N. meningitidis: Meningitis
Moraxellas: infecciones de tipo 
respiratorio
BACILOS GRAM POSITIVOS
Lactobacilos: Flora Vaginal Normal
Bacillus: B. anthracis causa ántrax. Adquirido
Al inhalar endosporas del suelo, cuero de 
Animales y lana. Bioterrorismo.
Bifidobacterium: Flora de tracto G. I de recién
Nacidos. Juega papel protector
Clostridium: 
 - C. botulinum: Botulismo al ingerir alimentos
 contaminados con toxina.
 - C. perfringes: Gangrena gaseosa. 
 Endosporas del suelo llegan a una herida.
 - C. tetani: Tétanos.
Corynebacterium: Difteria
BACILOS GRAM NEGATIVOS
Bacteroides: Anaerobios obligados de boca,
Tracto GI, y tracto genital. Ocasionan abscesos
E infecciones en sangre.
Enterobacterias: E. coli, K. pneumoniae,
Proteus, Salmonella, Shigella, Yersinia, 
Haemophilus, Legionella, Pseudomonas.
Flora normal de tracto G.I
COCOBACILOS GRAMVARIABLES
Gardnerella vaginalis
BACILOS GRAM NEGATIVOS
INTRACELULARES OBLIGADOS
Chlamydias: Ocasiona neumonia atipica,
ETS, Tracoma y conjuntivitis en RN.
Rickettsias: Transmision por chinches. 
Ocasiona tifo epidemico y fiebre de las montañas
Rocallosas
Coxiella: Ocasiona la fiebre Q
BACILOS GRAM NEGATIVOS
CURVOS
Campilobacter: Ocasiona gastroenteritis.
Helicobacter: Ulceras gástricas y duodenales
Vibrio: Colera
ESPIROQUETAS
Treponema: Ocasiona Sifilis.
Borrelia: Enfermedad de lyme
Leptospira: Leptospirosis
BACILOS ACIDO ALCOHOL
RESISTENTES
Mycobacterium
 - M. tuberculosis
 - M. leprae
CARENTES DE PARED CELULAR
Mycoplasma
 - M. pneumoniae
BACILOS FILAMENTOSOS
Nocardia
9t999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999999
El Proyecto Genoma Humano (PGH) fue un proyecto de investigación científica con el objetivo fundamental de determinar la secuencia de pares de bases químicas que componen el ADN e identificar y cartografiar los aproximadamente 20.000-25.000 genes del genoma humano desde un punto de vista físico y funcional. SE TERMINO EN 2003.
Una de las aplicaciones más directas de conocer la secuencia de genes que componen el genoma humano es que se puede conocer la base molecular de muchas enfermedades genéticas y se puede realizar un diagnóstico adecuado. 
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GRACIAS!!
https://www.youtube.com/watch?v=iLS4ExnZ9UQ&feature=youtu.be
Estructura Jerarquica en Taxonomía
a
-proteobacteria
ß-proteobacteria
Chromatiales
Thiotrichales
Legionellales
Pseudomonadales
Vibrionales
Escherichia
Klebsiella
Proteus
Salmonella
Serratia
S. flexneri
S. soneei
Shigella
Yersinia
Enterobacteriaceae
Enterobacteriales
Pasteurellales
g
-proteobacteria
d
-proteobacteria
e-
proteobacteria
Proteobacteria
Eubacteria
Figure: 12-001
Caption:
Detailed phylogenetic tree of the major lineages (phyla) of Bacteria based on 16S ribosomal RNA sequence comparisons