¡Descarga Proteobacterias: Tipos, Características y Funciones - Prof. Martínez y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity!
TEMA 21. PROTEOBACTÈRIES
Són Gram - i hi ha una gran variabilitat. Grup més nombrós de Bacteria. Diversitat metabòlica i d'estils de vida. Filogènia basada en estudis de rRNA. Ancestre comú fotosintètic (actualment, pocs són fotosintètics). Paper important en els cicles del C, N i S. S'anomenen amb lletres gregues.
Alfa-proteobactèries
· Rickettsia
Quimioorganòtrof. Paràsits intracel·lulars obligats. Predilecció per les cèl·lules endoteliars (sobretot els capil·lars).
Indueixen a l'endocitosi: que la membrana les incorpori dins mitjançant un fagosoma. Un cop dins, es multipliquen.
Patogen, agent causal del tifus, la febre de les Muntanyes Rocoses, etc. Símptomes: erupcions, febre.. -> causada per la LPS (component de la membrana externa de Gram-), que quan va sol, fa que la Tº augmenti.
Transmissió per vectors artròpodes: polls, puces, paparres.
· Rhizobium
Quimioorganòtrof, aerobi. Fixador de nitrogen (N2 -> NH3).
Infecta les arrles de les lleguminoses formant nòduls on fixa N2 (simbiosi). Importants a l'agricultura i al cicle del nitrogen.
· Bacteris nitrificants
Quimiolitoautòtrofs (font de C: CO2). Aerobis. Són cosmopolites, viuen en llocs de molt difícil supervivència.
Oxiden compostos inorgànics de N2 per a obtenir energia. Importants per a l'agricultura i el cicle del nitrògen. No tenen competidors, només ells usen substrats inorganìcs per a obtenir electrons.
Organismes molt poc eficients: salt de l'amoni a l'oxigen curt, s'obtenen pocs electrons. No poden utilitzar tota l'energia per a obtenir ATP, una part l'han de fer servir per a obtenir poder reductor.
Fixen CO2 com a font de carboni (cicle de Calvin).
ex: Nitrobacter : NH3 -> -> NO2- (amoni monooxigenasa) Nitrosomonas : NO2- ->-> NO3- (nitrit oxidoreductasa)
Agricultura: - proporcionen nitrat a les plantes.
- el pas de l'amoni a nitrat, acidifica una mica el medi: es solubilitzen els cations (K+, Mg+), de manera que quedaran disponibles per a l'absorció de les plantes.
Beta-proteobactèries
· Neisseria
Coc quimioorganòtrof aerobi. Habiten membranes mucoses de mamífers. No entren dins la cèl·lula, necessiten adhesió a la cèl·lula. ex: N. meningitidis -> causa meningitis N. gonorrhoeae -> causa la gonorrea
· Thiobacillus
Quimiolitòtrofs del sofre. Obtenen energia oxidant compostos reduïts de sofre a sulfats. H2S -> SO4 2- Sº -> SO4 2- S2O3 2- -> SO4 2-
Importants en el cicle del sofre. Aplicacions biotecnològiques. Alguns, com Thiobacillus ferrooxidans , oxiden també Fe2+ a Fe3+.
Nota: altres oxidadors del sofre són Gamma-proteobactèries, com Beggiatoa -> creix al voltant de les arrels de la planta de l'arròs, la qual excreta O2 i catalasa, per tal que Beggiatoa pugui viure. Alhora, Beggiatoa oxida el SH2 que provoquen les desulfobactèries del sòl, ja que és tòxic per a la planta.
Nota: SO2- -> SH2 reducció assimilativa (reducció anaeròbia de sulfats).
Gamma-proteobactèries
· Pseudomonas
Quimioorganòtrofs. Gran diversitat de substrats de creixement: sucres, àcids grassos, AA, àcids orgànics, hidrocarburs, compostos aromàtics...
Metabolisme respiratori. Importants depredadors de matèria orgànica en hàbitats aquàtics i terrestres. Digestors aerobis de residus. Tenen genomes molt grans per a poder descompondre compostos rars (però els enzims per fer això també poden torbar-se en plàsmids).
A partir del piruvat també es pot produïr lactat, etanol, succinat, acetat, CO2 i H2O. Ho duen a terme Enterobacter, Klebsiella i Serratia.
- Si hi ha O2 al medi: Pyr ---->(pyr deshidrogenasa)---> acetil-coA + CO2. En aquesta reacció es desprèn NADH, però quan no hi ha prou O2, s'inhibeix l'enzim ja que no interessa formar NADH si després no el podem regenerar. L'acetil-coA entra al cicle de Krebs, produïnt CO2, FADH i NADH. Aquest últim es regenera a la cadena de transport d'electrons, provocant un gradient de protons. Si el bacteri pot escollir, escollirà formar acetil-coA, ja que d'aquesta manera es formarà un ATP.
Gèneres: - Enterobacter
- Erwinia -> patògens de plantes
- Escherichia -> microbiota normal del tracte intestinal d'animals de sang calenta. - Klebsiella -> intenstí humà, sòl i aigua. Fixa N2. ( K. pneumoniae : neumonia) - Proteus -> tractes intestinals d'humans i altres animals. Algunes soques: infeccions urinàries i de ferides. - Salmonella -> patògens intestinals d'humans i altres primats. Salmonelosi, febres tifoidees. _- Serratia
- Shigella_ -> patògens intestinals d'humans i altres primats. Disentèria bacilar. - Yersinia -> humans, rates i altres animals. ( Y. pestis : la pesta) - Citrobacter
ex: Escherichia coli -> és l'espècie bacteriana més coneguda i més ben caracteritzada. Té una gran capacitat biosintètica i metabòlica (és protòtrof: només amb l'esquelet carbonat i un aport de sals minerals és capaç de fabricar qualsevol estructura que necessiti). És habitant de l'intestí humà (però no l'espècie dominant). La seva presència en aigües i aliments indica contaminació fecal. Algunes soques poden causar infeccions urinàries, diarrea del viatger i gastroenteritis. Pot utilitzar H2 com a font d'energia. És l'espècie bacteriana del laboratori.
Delta-proteobactèries
· Bdellovibrio
Aerobi obligat. Ataca i parasita altres bacteris Gram - ("bdello = sangonera). No pot infectar cèl·lules eucariotes. Oxida AA i acetat.
Es divideix per fissió múltiple: dóna múltiples cèl·lules. Són habitants del sòl, aigües i flora intestinal d'humans, pollastres i cavalls.
ex: Bdellovibrio bacteriovorus -> és un ràpid nedador i xoca violentament amb la seva presa. Rota a 100 rps i fa un forat a la paret de la cèl·lula hoste. Penetra a través de la paret cel·lular i es replica a l'espai periplasmàtic., formant un bdelloplast. Assimila àcids nucleics, àcids grassos i pèptids de la cèl·lula hoste.
· Reductors de sulfat
Anaerobis estrictes -> alguns suporten baixes pressions parcials d'O2.
Utilitzen SO4 o Sº com acceptor final d'electrons -> H2S. Fan una reducció desassimilativa del sulfat. Els donadors d'electrons són la matèria orgànica o l'H2. Alguns fixen CO2.
Habiten al sòl, aigua, sediments anaerobis, tracte intestinal d'animals... Són importants en el cicle del S, i poden tenir aplicacions biotecnològiques com la recuperació de metalls.
Nota: 1) Gairebé tots són delta-prot, excepcions com Desulfotomaculum (Gram +)
- Alguns quimioorganòtrofs anaeròbics facultatius poden reduïr S, sulfit, tiosulfat, però NO sulfat ( Proteus, Salmonella, Pseudomones ), i aquest no és el seu metabolisme principal.
Epsilon-proteobactèries
· Campylobacter
Espiril, microaeròfil. Presenta un flagel polar.
ex: Campylobacter jejuni -> transmissió per pollastre poc cru. Causa gastroenteritis i diarrea infanitl.
· Helicobacter
Espiril, microaeròfil. Presenta múltiples flagels.
ex: Helicobacter pylori -> causa més comú d'úlceres d'estómac en humans.
El fet de no tenir paret ja que no poden sintetitzar els precursors del peptidoglicà, fa que siguin resistents a la penicil·lina, osmòticament sensibles, i que presentin formes molt diverses (pleomòrfiques).
- Formació d'endospores bacterianes
Alguns bacteris produeixen espores dintre de les seves cèl·lules (endospores). Les endospores bacterianes són una estratègia de supervivència en condicions ambientals adverses, protegeixen el genoma del bacteri fins que canviin les condicions del medi.
No són formes reproductives (com les dels fongs o actinomicets), sinó resistents (a la Tº, la desecació, la radiació solar, els tractaments químics...), i durant moltíssim temps (decenes d'anys).
Es formen durant el procés d'esporulació, en el que intervenen el producte de més de 200 gens. Es formen per falta d'aliment o per condicions adverses.
La capacitat de formar endospores es presenta en grups de fisiologia variada, en total en uns 20 gèneres, i tots són bacteris Gram+. No s'han trobat en Gram- ni en Archaea.
- Aerobis o facultatius ( Bacillus )
- Anaerobis estrictes: fermentadors ( Clostridium ) reductors de sulfats ( Desulfotomaculum )
- Aerotolerants fermentadors ( Sporolactobacillus )
- Fotòtrofs ( Heliobacterium )
- Cocs ( Sporosarcina )
Esporulació: inducció del procés en condicions d'absència de creixement, manca de nutrients. Procés molt complex (hi intervenen més de 200 gens sota una regulació molt estricta). Activació - Germinació - Creixement.
Fase 0 -> La cèl·lula es troba en l'etapa final de creixement exponencial i conté dos cromosomes. Fase 1 -> El DNA cel·lular es fa més dens i ocupa el centre de la cèl·lula. Comença un important recanvi intracel·lular de proteïnes. Fase 2 -> Es forma un septum (tabique) prop del pol cel·lular a causa de la invaginació de la membrana citoplasmàtica. El DNA és segregat en dos compartiments: l'espora en desenvolupament i la cèl·lula mare. Partició desigual. Fase 3 -> El citoplasma de l'espora en formació queda delimitat per dues membranes degut al creixement de la membrana citoplasmàtica al voltant del protoplast. La membrana més interna es transformarà en la membrana citoplasmàtica de l'espora en germinació. Al nucli de l'espora hi trobarem DNA
- ribosomes, i petites proteïnes solubles en àcid unides al DNA per donar estabilitat i protecció. Fase 4 -> Comença a formar-se l'escorça de l'espora pel dipòsit d'un peptidoglicà esporoespecífic (+ dur i resistent que el normal) entre la membrana interna i externa. L'espora apareix com un cos refractari, comença a acumular-se calci i a sintetitzar àcid dipicolínic. Fase 5 -> Apareix l'exospori. La membrana exterior es transforma en la capa cortical per incorporació de proteïnes riques en cisteïna. Aquesta capa li dóna resistència a l'espora davant d'agents antimicrobians. Fase 6 -> Maduració de l'espora. El seu citoplasma es torna homogeni i electrodens. La capa cortical es completa. Fase 7 -> L'endospora és alliberada per la lisi de la cèl·lula. Germinació: en situació d'abundància de nutrients, desapareix l'àcid dipicolínic de l'espora. Les proteïnes solubles en àcid serveixen com a font de C i energia per començar a metabolitzar. La cèl·lula es lisa i l'endospora és alliberada al medi.
*Dins del nucli de l'espora trobem: - proteïnes de baix pes molecular solubles en àcid. Unió (core o protoplast) al DNa per donar estabilitat i protecció.
- enzims de reparació del DNA.
- nucleoid, ribosomes i alguns enzims.
- elevada concentració de dipicolinat càlcic (sal càlcica de l'àcid dipicolínic, el qual està sintetitzat per la cèl·lula mare). Funció de deshidratació del medi intern de l'espora (20% respecta la cèl·lula vegetativa). Com? Entra Ca2+ i surt H2O. Amb la deshidratació, el medi de dins l'espora és + àcid que el citoplasma normal i es produeix la inactivitat metabòlica.
- Enginyeria genètica: introduïnt un gen del bacteri Bacillus thuringiensis a la planta del blat de moro, aquesta es torna resistent a la infecció d'un insecte. Això fa que els grangers utilitzin bioinsecticides.
- Clostridia -> Clostridium
· Clostridium
Bacils Gram+, esporulats (normalment deformen l'esporangi), flagelació perítrica. Anaerobis estrictes, espècies fixadores de N2.
Metabolisme exclusivament fermentatiu:
- Clostridis sacarolítics -> fermentació de sucres, sacarosa ( C. acetobutylicum ). Productes principals: butanol i àcid butíric.
- Clostridis proteolítics -> fermentació d'aminoàcids ( C. botulinum ). És un AA el que accepta els electrons per a la reoxidació del NADH (reacció d'Stickland).
· Staphylococcus
Cocs immòbils, quimioorganòtrofs, anaerobis facultatius (O/F +/+), catalasa +.
Formen agrupacions irregulars. Formen part de la flora normal de la pell i mucoses. Presenten tolerància a la dessecació i a elevades concentracions de sals. Ocasionalment són patògens. Alguns presenten pigments amb grups hemo o carotenoids.
--> S. epidermidis : coc no pigmentat, no patogen, habitant de la pell i mucoses. --> S. aureus : coc pigmentat, patogen oportunista (grans, espinilles, infeccions de ferides, xoc tòxic, septicèmia, pneumònia) per efecte d'exotoxines (coagulasa, hemolisines i leucocidines).
Bacteris de l'àcid làctic
Cocs o bacils Gram+, que produeixen àcid làctic com a producte únic o majoritari dela fermentació --> fermentació làctica.
Són anaerobis aerotolerants. No tenen catalasa, però sí peroxidasa. Obtenen l'energia exclusivament per fosforilació a nivell de substrat. Són nutricionalment exigents i presenten una limitada capacitat biosintètica.
--> Homofermentadors: fermentació homolàctica. Àcid làctic com a únic producte de la fermentació. --> Heterofermentadors: fermentació heterolàctica. Producció d'àcid làctic, etanol i CO2.
· Lactobacillus
Bacils immòbils, generalment homofermentadors, molt resistents a l'àcid. Amb algunes espècies heterofermentadores, i algunes termòfiles.
Gènere molt heterogeni, àmpliament distribuït a la natura. Es troben normalment en productes làctic i acostumen a ser responsables de la seva fermentació. Estan relacionats amb la indústria d'aliments (làctics, embotits...) i actuen com a probiòtics.
Present en la nostra microbiota, no és patògen.
--> L. bulgaricus : intervé en la producció de iogurt. --> L. acidophilus : produeix llet àcida, i altres productes derivats de diversos aliments com la col àcida, els encurtits, etc.
· Leuconostoc
Cocs amb fermentació heterolàctica, amb producció de compostos aromàtics intermediaris com a resultat del metabolisme del citrat (diacetil i acetoïna).
Utilització industrial. Algunes soques produeixen dextrans i levans al créixer en presència de sacarosa.
· Streptococcus
Cocs. Fermentació homolàctica. Formen cadenes.
Trobem espècies d'interés industrial, com S. termophilus , que produeix iogurt; i espècies patògens, que es subdivideixen en funció de la capacitat hemolítica (beta-hemòlisi i alfa-hemòlisi). La diferenciació es duu a terme per tècniques immunològiques de detecció d'antígens específics.
--> S. pyogenes : beta-hemolític. Causa faringoamigdalitis, escarlatina, pneumònia, glomerulonefritis, síndrome similar al shock tòxic (30% mortalitat), etc. --> S. pneumoniae : alfa-hemolític. Causa pneumònia i otitis. --> S. mutans : produeix càries.
· Enterococcus
Cocs, fermentació homolàctica. Habiten el tracte intestinal.
S'utilitzen com a indicadors de contaminació fecal (Enterococs fecals). Legislació sobre la seva identificació i recompte. Alguns són patògens oportunistes ( E.faecalis ).
