microbiología.

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

3. TAXONOMÍA
Clasificación
Estructura los organismos en grupos (taxones)
en base a su similitud.
Nomenclatura
Asigna nombres a los taxones
Identificación
Determina a que taxones pertenece un
organismo que se aisla

4. • Taxonomía
– Caracterización exhaustiva
– Aplicación de teoría y método de clasificación
– Formación de grupos taxonómicos (taxones)
– Nomenclatura
• Identificación
– Caracterización por número limitado de tests
adecuados al problema
– Comparación con spp conocidas
– Asignación a una sp
– No identificado: estudio taxonómico

5. ESPECIE
• Unidad taxonómica básica
• Grupo de cepas que tiene un alto grado de
similitud en sus propiedades y que difieren en
forma significativa de otros grupos de cepas
• Cepa: población de organismos que desciende
de un único organismo o de una sola célula

6. ESPECIE BACTERIANA
• Concepto en revisión continua
• Definición metodológica estándar:
- % de hibridación ADN1-ADN2 > 70%
- ΔTm < 5ºC (estabilidad térmica del híbrido
ADN1-ADN2)
Concepto genómico de especie
• Actualmente el criterio es POLIFÁSICO
(combinación de características fenotípicas,
genómicas y filogenéticas)

7. RANGOS TAXONOMICOS EN
CLASIFICACION BACTERIANA
Taxones: Dominio
Phylum
Clase
Orden
Familia
Género
Especie
Sub-especie
importancia en estudios
clínicos y ecológicos

8. Sistema binomial de nomenclatura
(Linneo)
Escherichia coli
Escherichia coli o E. coli

9. Dominio
Phylum
Clase
Orden
Familia
Genero
Especie
Bacteria
Proteobacteria
Gamma Proteobacteria
Zymobacteria
Enterobacteriales
Enterobacteriaceae
Escherichia
Escherichia coli

10. Categorías de clasificación a nivel de
subespecie
(tipificación)
Variedades o tipos
• serovariedad o serotipo (antígenos distintos)
• fagovariedad (tipificación por fagos)
• biovariedad (diferencias bioquímicas y fisiológicas)
• patovariedad (patogenicidad)
• morfovariedad (diferencias morfológicas)
• genomovariedad (grupos con ADN similares)

11. LOS MICROORGANISMOS
• Descubrimiento de los microorganismos en el siglo XVII
• En 1866 HAECKEL , reino de los PROTISTAS:
• A)Protistas Superiores: presentan células EUCARIOTICAS
• Algas (menos las cianofíceas o verdeazuladas).
• Hongos
• Protozoos
• Mohos del Cieno
• B) Protistas Inferiores: Presentan células PROCARIOTICAS
• Algas Cianofíceas o Verdeazuladas
• Bacterias

12. LOS MICROORGANISMOS
• Los VIRUS no pueden incluirse en este esquema:
A) Su estructura no es compatible con la de una
célula.
B) Su forma de multiplicarse es fundamentalmente diferente
a la de los organismos celulares por su total dependencias del
sistema sintético (enzimas y precursores) de la célula huésped.

15. GENEROS MAS IMPORTANTES DE PROTEOBACTERIA

16. CLASIFICACION
BACTERIAS TIPICAS
Cocos Gram Positivos
Cocos Gram Negativos
Bacilos Gram Positivos
Bacilos Gram Negativos
BACTERIAS NO TIPICAS

17. 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, C.botulinum, C.perfringens,C.difficile)
3.-Lysteria monocytogenes

18. CLASIFICACION
BACTERIAS TIPICAS
Bacilos Gram Negativos
1.-Bacterias Entéricas
Escherichia
Salmonella
Shiguella
Yersinia
Pseudomona
Vibrio
Campylobacter
Helicobacter

19. CLASIFICACION
2.- Bacterias Gram Negativas Pequeñas y Exigentes :
Haemophilus
Bordetella
Brucella
Fransisella
Legionela
3.- Bacterias Gram Negativas Anaerobias
Bacteroides

20. CLASIFICACION
BACTERIAS NO TIPICAS
1.-Bacterias Acido Alcohol Resistentes
Mycobacterium (tuberculoso, leprae)
Actinomycetos (Nocardia, Actinomices, Streptomices)
2.-Espiroquetas
Treponemas
Leptospiras
Borrelia

21. CLASIFICACION
3.- Clamidia
Clamidia trachomatis
Clamidia neumoniae
4.- Rickettsias
Rickettsias
Coxiella
5.- Micoplasma
Micoplasma
Ureoplasma

23. COMO CLASIFICAMOS LOS
MICROORGANISMOS?

24. Artificial v/s sistema de clasificación natural.
La clasificación puede ser:
1.- Artificial (basado sobre características expresadas)
El agrupar junto basado en semejanza total procariotes: Una especies
es una colección de cepas similares con diferencias suficientes de
otros grupos de cepas.
Taxonomica fenotipica.
• ”Taxonomía convencional"
• Una variedad de características de las cepas que determina la
agrupación los organismos por morfología, la química de la pared
de célula (Gram-reacción), la clasificación y los requisitos
alimenticios, habitat...?
• Taxonomía numérica (ponderación de caracteres “claves
dicotomicas”).
• Porcentaje CG.
2. Natural o Filogenetica (basado sobre la evolución pretendida)
1. Basado en relaciones evolutivas

25. Taxonomía convencional
Morfología: forma, tamaño y tinción.
Nutrición y fisiología: fotótrofo, quimiótrofo, aerobio o
anaerobio, temperatura y pH óptimos, fuentes
alternativas de C, N y S.
Movilidad: tipo y disposición de flagelos.
Otros: pigmentos, inclusiones celulares, sensibilidad a
antibióticos, patogenicidad.

26. CLASIFICACION BACTERIANA
COLORACIÓN GRAM: Gram fue un microbiólogo Danes que introdujo
la coloración Gram con la cual se divide a las bacterias en dos grupos:
BACTERIAS GRAM POSITIVAS : son las que retienen el colorante
Cristal Violeta ó Violeta de Genciana luego de decolorarla con el
alcohol-acetona por lo que se observarán 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 observarán de color
ROJO.

27. ENVOLTURA DE LAS GRAM
POSITIVAS
MEMBRANA CITOPLASMICA :
Fosfolípidos
Proteínas
PARED CELULAR :
Peptidoglucano ó Mureína (hasta 40 capas)
Acidos Teicoicos
Acidos Teicurónicos
Polisacáridos

28. ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS
MEMBRANA CITOPLASMICA :
Fosfolípidos y Proteínas
PARED CELULAR:
Peptidoglucano ó Mureína (1 o 2 capas)
Acido Teicoico, Ac Teicurónico.
MEMBRANA EXTERNA :
Fosfolípidos
Proteínas
Lipopolisacárido Bacteriano (LPS):
.Lípido “A”
.Antígeno “O” (hidrato carbono)
Porinas de la Matriz

29. ENVOLTURA DE LAS GRAM NEGATIVAS
ESPACIO PERIPLASMICO :
Espacio entre la membrana citoplásmica y la membrana externa, que
contiene una solución como gel compuesta por:
Enzimas degradativas : fosfatasas, proteasas.
Enzimas que inactivan antibióticos : beta lactamasas.
Proteínas fijadoras : que absorben azúcares y aminoácidos.

30. • Tanto las bacterias Gram Positivas o Negativas pueden presentar :
• LA CAPSULA : de polisacárido (excepto B.anthracis que
es de polipéptido).
• LOS FLAGELOS : largos filamentos helicoidales, que dan
motilidad o quimiotáxis, de natación o en
línea recta, o de tumbos o al azar).
• FIMBRIAS o PILIS : filamentos cortos distribuídos en gran
cantidad,
Pili Ordinario (interviene en la Adherencia)
Pili Sexual (interviene Conjugación Bacteriana)

31. BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES
Los microorganismos alcohol acido resistentes se tiñen de color
rojo con el colorante fucsina y son resistentes a la decoloración
con el alcohol acido, debido al carácter hidrofóbico de la pared.
El calor favorece la penetración del colorante.
Una modificación en la pared de los Gram Positivos han sido
observadas en los géneros Mycobacterium, Nocardia y
Corynebacterium.

32. BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES
• Los lípidos constituyen el 60% del peso seco de la pared
bacteriana.
• En sus paredes contienen Ac. MICOLICOS, que son beta
hidroxiacidos grasos grandes, que varían de acuerdo al número
de átomos de carbono:
C30 : Corinebacterias
C50 : Nocardia
C90 : Mycobacterium

33. BACTERIAS ALCOHOL ACIDO RESISTENTES
Contiene una capa de peptidoglicano similar a las gram negativas,
pero esta unido al polisacárido ARABINOGALACTANO y éste al
Ac.MICOLICO formando un complejo.
El Ac.MICOLICO del M.tuberculosis se denomina factor cordón y
esta relacionado a las actividades biológicas :
Citotoxicidad de la membrana celular
Inhibición de la migración de PMN
Inducción de la formación de granulomas
Actividad anti tumoral
Habilidad para activar vía alterna del complemento

34. Características genotípicas clásicas
• 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

35. NUMÉRICA
• Agrupación de unidades taxonómicas o taxones
por métodos numéricos
• Se basa en un gran número de caracteres
• Cada carácter tiene igual peso
• La similitud es función de la proporción de
caracteres comunes

36. NUMÉRICA
- caracteres fenotípicos (no menos de 60)
- coeficiente de semejanza = a + d
a+b+c+d
a: número de caracteres positivos en
ambas cepas
b: número de caracteres positivos sólo en
cepa 1
c: número de caracteres positivos sólo en
cepa 2
d: número de caracteres negativos en
ambas cepas

37. Taxonomía MOLECULAR-FILOGENETICA
Caracteres Genotípicos
• Hibridación ADN-ADN
• Molecular fingerprinting (huella molecular)
Caracteres Fenotípicos
• Quimiotaxonomía. Biomarcadores: lipídicos
(FAME), otros

38. Desventajas de una clasificación artificial
•No permite inferir propiedades
•No permite comprender microorganismos que no se han cultivado en el
laboratorio
•No permite estudiar el origen y evolución de funciones celulares
(resistencia a antibióticos, aerobiosis, fotosíntesis)
Clasificación natural
• Estructura los organismos en taxones cuyos miembros reflejan
tanto como sea posible su naturaleza biológica.
• Es ventajosa si además establece relaciones evolutivas

39. POLIFÁSICA
Es la tendencia moderna. Consenso en la integración de distintos tipos
de caracteres:
Fenotípicos: - clásicos (morfología, nutrición, etc)
- moleculares (marcadores quimiotaxonómicos)
- perfil de proteínas totales y enzimas
Genotípicos: -clásicos: % G+C
- moleculares: hibridación DNA-DNA, fingerprinting (ej.
Perfiles moleculares por restricción o amplificación de
ADN)
Filogenéticos: basados en el gen del ARNr 16S

40. Esquema de las técnicas e información más frecuente empleadas en la taxonomía
polifásica (Vandamme et al., 1996).

41. CARACTERES FENOTIPICOS
Marcadores quimiotaxonómicos
Características
- Análisis químico con equipamiento especializado
- No son universales, muy útiles dentro de algunos grupos
- Alto grado de discriminación
- Presentes en distintas estructuras celulares

42. •Pared: peptidoglicanos en Gram +
• Membrana externa Gram negativos: lipopolisacáridos
• Membrana citoplasmática: ácidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester),
ácidos micólicos en un grupo de bacterias Gram positivas
(Actinomicetes), pigmentos carotenoides en bacterias fotótrofas
anoxigénicas.
• Cadena de transporte electrónico: citocromos, quinonas.
• Sistema fotosintético: bacterioclorofilas.
• Citoplasma: poliaminas en metanogénicas y Gram negativas

44. FISIOLOGÍA Y METABOLISMO

45. • Hibridación ADN-ADN
-depende de la secuencia completa del genoma
-útil en organismos estrechamente
relacionados
- determinación por:
% hibridación de ADN1 - ADN2
Δ Tm del híbrido
- es el criterio actual de definición de especie

46. Hibridación genómica como herramienta
taxonómica

48. • Molecular fingerprinting
-secuencias de ADN de un organismo son sometidas a la digestión
con enzimas de restricción
- resolución a nivel de sub-especie

49. Filogenética
• El uso de secuencias moleculares para estudios
filogenéticos se basa en la premisa que los
cambios en las secuencias ocurren al azar y de un
modo temporal-dependiente y que cierta
proporción de éstos permanece fijo en las
moléculas.

50. CARACTERES FILOGENETICOS
• Plantean hipótesis de evolución (determina
relaciones de parentesco entre las especies)
• Compara la secuencia de moléculas
(cronómetros evolutivos) y establece la relación
entre ellas
• Las secuencias de las moléculas son el registro
histórico de la evolución

51. PROPIEDADES DE UN BUEN CRONÓMETRO
EVOLUTIVO
– Distribución universal (presente en todos los
organismos)
- Función homóloga en todos los organismos
- Secuencias con zonas altamente conservada para
distancias evolutivas grandes (alineamiento) y algunas
zonas variables
- Ausencia de transferencia horizontal
- Cantidad de información suficiente

52. Moléculas usadas para la determinación
de relaciones filogenéticas de
organismos
• ARNr: 5S, 16S y 23S (Carl Woese)
• Subunidad beta de ATPasa
• RecA
• Factor de Elongación Tu
• Genes funcionales

53. ARNr en Procariotas
Nombre Tamaño Ubicación
(nucleótidos)
5S 120 Subunidad mayor del
ribosoma
16S 1500 Subunidad menor
23S 2900 Subunidad mayor

62. Ejemplo de un árbol filogenético basado en el gen ARNr 16S. La barra
indica la sustitución de 10 nucleótidos cada 100

63. Por que la utilización de la Secuencia del ARNr 16S
• Estructura primaria:
������ - Dominios de conservación universal
������ - Regiones altamente variables
������ - Dominios de nivel intermedio de conservación, con cambios de
secuencia, pero conservación de estructura secundaria
• Estructura secundaria:
������ - Similar en todos los organismos
������ - Acotada por su función en la síntesis de proteínas: función ancestral

64. Estructura
secundaria del
ARNr 16S de E. coli
Líneas gruesas: dominios
de conservación universal
Líneas normales:
dominios de conservación
Intermedia
Líneas punteadas:
regiones hipervariables

65. Estructura secundaria del ARNr 16/18 S de los tres Dominios
Bacteria Archaea Eucarya
☺ Los puntos rojos señalan posiciones en las que arqueas y bacterias suelen diferir

66. ARBOL FILOGENETICO UNIVERSAL

67. Características diferenciales entre Bacteria, Archaea y Eukarya

68. 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.

69. 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

70. 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

71. Figure X: tre e 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 alg orithm 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.

72. Electroforesis en gradiente de
gel denaturante DGGE