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  1. 1. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 1 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III Taxonomía y Sistemática Bacterianas Introducción Uno de los aspectos más fascinantes y atractivos de los seres vivos es su extraordinaria diversidad. Parece que la naturaleza haya logrado conseguir prácticamente cualquier modo de forma, tamaño, fisiología y estilo de vida. Debido a esta desconcertante diversidad de los organismos vivos, es deseable clasificarlos u ordenarlos en grupos, en función de sus semejanzas. La taxonomía se define como la ciencia de la clasificación biológica. En un sentido más amplio, se compone de tres partes independientes pero interrelacionadas: clasificación, nomenclatura e identificación. La clasificación es la estructuración de los organismos en grupos o taxones, en función de sus semejanzas o de su parentesco evolutivo. La nomenclatura es la rama de la taxonomía que se ocupa de la asignación de nombres a grupos taxonómicos o microorganismos individualizados, de conformidad con normas publicadas y aceptadas por toda la comunidad científica internacional. La importancia de la nomenclatura radica fundamentalmente en que nos permite referirnos a un microorganismo sin necesidad de describir todas sus características. La nomenclatura es, lógicamente, un proceso previo a la clasificación. La identificación constituye el lado práctico de la taxonomía y consiste determinar a qué taxón o grupo, previamente establecido por la clasificación, pertenece un microorganismo particular aislado. El término sistemática a menudo se emplea para referirse a la taxonomía, aunque muchos taxonomistas la definen como "el estudio científico de los organismos cuyo objetivo final es caracterizarlos y agruparlos de forma ordenada". Todo estudio de la naturaleza de los microorganismos, cuando los conocimientos adquiridos se aplican a la taxonomía, forman parte de la sistemática. La taxonomía microbiana se encuentra actualmente en un proceso de cambio continuo, debido a la aplicación de técnicas de análisis molecular para el estudio de los microorganismos que aportan nueva y abundante información que permite la definición de nuevos criterios de clasificación. Aun cuando estos avances han generado gran excitación en la comunidad científica y en la literatura especializada, no deja de ser menos cierto que los enfoques más tradicionales siguen siendo válidos ya que se siguen utilizando en muchos laboratorios. La nomenclatura viene regulada por el International Committee on Systematic and Evolutionary Bacteriology (ICSB) a través del International Code on Nomenclature of Bacteria (ICNB). La Lista Aprobada de Denominaciones Bacterianas se publica y actualiza periódicamente desde 1980 en el International Journal of Systematic Bacteriology (IJSB), en su Approbed List of Bacterial Names. El Manual Bergey es un tratado que se ocupa de la identificación y clasificación de las bacterias. Su reconocimiento y prestigio mundial lo han convertido en la referencia y consulta obligada de todos los microbiólogos interesados en taxonomía e identificación. Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  2. 2. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 2 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III Bergey’s Manual En 1923, David Bergey, catedrático de bacteriología en la Universidad de Pennsylvania, y cuatro colaboradores más, publicaron un manual sobre características de las bacterias de interés médico conocidas hasta entonces, que podía utilizarse para la identificación bacteriana. Este manual, el Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, ha sido utilizado en muchos laboratorios de Microbiología de todo el mundo y ha ido actualizándose a lo largo de los años, hasta que apareció la novena y última edición en 1994. En 1984, se publicó la primera edición de un manual enfocado más a la clasificación que a la identificación: el Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Esta publicación constaba de cuatro volúmenes. La clasificación propuesta por esta primera edición del Bergey's Manual of Systematic Bacteriology está basada en la tinción de Gram. Así, agrupa a todas las bacterias en un solo Reino: el Procaryotae, en el que se reconocen cuatro divisiones: Gracilicutes (procariotas, con pared celular fina, gramnegativas), Firmicutes (procariotas, con pared celular gruesa, grampositivas), Tenericutes (procariotas, sin pared celular) y Mendosicutes (procariotas filogenéticamente anteriores a las divisiones mencionadas, como las arquebacterias y otras). En esta primera edición de la nueva etapa, las bacterias se distribuyen en secciones. Las distintas secciones se han constituido sobre la base de caracteres descriptivos morfológicos y metabólicos, por ejemplo, espiroquetas, cocos y bacilos aerobios gramnegativos, cocos grampositivos, etc. En cada una de las 33 secciones que lo componen se engloban distintos rangos taxonómicos que varían considerablemente. Algunos llegan a tratar de divisiones, en tanto que otros se ocupan de géneros. Un carácter que se mantiene constante es el estudio de géneros y sus correspondientes especies, categorías taxonómicas ambas que son fundamentales en su estructuración. Los que no encajan perfectamente en alguna de las familias o secciones se les denomina «género de afiliación dudosa» o se incluyen en el de «otros géneros». Las especies no bien descritas, definidas sin cepa tipo, neotipo o de referencia, se catalogan como species incertae sedis. Las propiedades empleadas para la diferenciación son: características morfológicas microscópicas, morfología de las colonias y pigmentación, condiciones de crecimiento y nutrición, fisiologia y metabolismo, caracteristicas genéticas, plásmidos y bacteriófagos, estructura antigénica, patogenicidad y ecología. En general, en cada especie se incluye una cepa tipo. Ha habido un progreso considerable en el campo de la taxonomía bacteriana desde 1984, el año de la publicación del primer volumen del Bergey's Manual of Systematic and Bacteriology. El número de especies nombrada se ha duplicado, y hay más de 200 nuevos géneros descritos. En particular, el análisis del rRNA, del DNA y de las proteínas, ha hecho posible el análisis filogenético de las bacterias. A consecuencia de ello, la segunda edición del Bergey's Manual of Systematic Bacteriology es fundamentalmente filogenética en vez de fenotípica, y por consiguiente, muy diferente de la primera edición. En 2001 apareció el primero de los cinco volúmenes de la segunda edición del Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. En 2005 se publicó el volumen 2 y en 2009 acaba de publicarse el volumen 3. Los volúmenes 4 y 5 están previstos para 2010. Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  3. 3. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 3 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III A diferencia de la primera edición, la clasificación de los procariotas se estructura en dos dominios, Archaea y Bacteria. Nuestro interés se centrará en el Dominio Bacteria que posee un total de 25 Phylum. Aunque la edición completa no estará disponible hasta dentro de un año, conocemos la organización de su estructura, que podéis consultar en la página web http://www.bergeys.org - Publications Volumen I: Trata del dominio Archaea en su totalidad y de algunas bacterias Gram negativas especiales, como las Cianobacterias. En este volumen no hay casi ninguna bacteria de importancia clínica. Volumen II: Proteobacterias, bacterias Gram negativas . Dividido en cinco secciones (alfa, beta, delta, gamma y épsilon proteobacterias), el reino Proteobacteria agrupa a la mayor parte de las bacterias Gram negativas de importancia clínica. Neisseria, Brucella, Legionella, Pseudomonas, Haemophilus, Campylobacter y Enterobacterias, pertenecen a este reino. Volumen III: Tratará sobre los Firmicutes, grupo de Gram positivos con bajo contenido en G+C. Aquí estarán géneros como Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus, Clostridium y Bacillus Volumen IV: Contendrá una sola sección que agrupará a todos los Gram positivos con alto contenido en G+C Los géneros más conocidos de este volumen son Mycobacterium y Corynebacterium. El Volumen V trata de otras bacterias Gram negativas (Actinobacterias), agrupadas en ocho secciones diferentes. No tienen ningún factor en común. Los géneros más importantes desde el punto de vista clínico son Chlamydia, Treponema, Borrelia o Bacteroides A pesar de todos estos cambios y avances en los criterios de clasificación, la identificación sigue basándose en la distinción entre géneros y especies, que apenas se han modificado. Por este motivo se sigue utilizando sin mayores dificultades la novena edición del Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. El último índice taxonómico publicado de la clasificación de bacterias se actualiza periódicamente y está a vuestra disposición en la página web del Manual Bergey : http://www.bergeys.org - (Taxonomics outlines Release 5.0 May 2004) Sobre este archivo, que podéis bajaros libremente, debéis realizar la búsqueda de las características taxonómicas de la bacteria que os ha sido asignada para hacer la ficha. También podéis acceder a la página http://www.catalogueoflife.org que os permitirá ver la clasificación taxonómica actualizada de todos los seres vivos, incluso de virus. Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  4. 4. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 4 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III Capítulo I del BMDB: Introducción y uso del Manual Aunque la novena edición del Bergey's Manual of Determinative Bacteriology contiene mucha información derivada de los cuatro volúmenes de la primera edición del Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, no debería ser considerada una versión resumida de éste último. En cambio, trata específicamente de un aspecto de taxonomía bacteriana: la identificación de las bacterias. Este libro ha sido diseñado especialmente para aquellas personas que están comprometidas inicialmente en la identificación de las bacterias, y a las cuales no concierne la clasificación (ordenación de microorganismos en taxones). Además, ha sido actualizado con vistas a los diversos cambios de nomenclatura y nuevos taxones que han sido descritos desde que los volúmenes del Bergey's Manual of Systematic Bacteriology fueron publicados. Aunque este libro contiene muchos datos necesarios para la identificación bacteriana, no contiene la abundancia de información descriptiva sobre géneros y especies que proporciona el Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Por ejemplo, no contiene información detallada de las especies, ni información concerniente a la clasificación o nomenclatura de las bacterias, o métodos para el enriquecimiento o aislamiento de diversas especies. Además, no incluye esquemas de identificación para ciertos grupos de géneros o especies porque alguno de ellos requiere métodos muy sofisticados para el cultivo y/o identificación. (p.ej. las Rickettsias) o carecen de suficientes características diferenciales (p. ej. especies de Bacillus). ¿Cómo usar el Bergey's Manual of Determinative Bacteriology? Asumiendo que el lector tiene un microorganismo aislado y desea identificarlo, los siguientes seis pasos proporcionan una aproximación a esta tarea. Paso 1: La naturaleza de los esquemas de identificación bacteriana El lector debe leer el capítulo II de este libro para familiarizarse con los principios generales usados en identificación bacteriana. Paso 2: ¿El microorganismo aislado es eucariota o procariota? Este manual es usado para la identificación de bacterias (procariotas). En consecuencia, el microorganismo a identificar debe ser una bacteria en vez de un eucariota microscópico (moho, levadura, alga o protozoo). El capítulo III proporciona una tabla de características que diferencian procariotas de eucariotas. Paso 3: ¿A qué categoría de bacterias pertenece el microorganismo? De forma práctica, las bacterias pueden dividirse en cuatro grandes categorías: I. Eubacterias Gram-negativas que tienen pared celular II. Eubacterias Gram-positivas que tienen pared celular III. Eubacterias carentes de pared celular IV. Arqueobacterias El capítulo IV proporciona características que permiten la diferenciación de estas cuatro categorías. Paso 4: ¿A qué grupo pertenece el microorganismo aislado? Tras la correcta asignación del microorganismo a su categoría bacteriana, el siguiente paso es determinar en que grupo se puede encuadrar el microorganismo. El capítulo V proporciona un listado de los grupos que existen en cada una de las cuatro categorías y una breve descripción de los tipos de bacterias contenidos en cada grupo Paso 5: ¿A qué género pertenece el microorganismo aislado? La mayoría de los grupos descritos en el Manual proporcionan una o más tablas o claves indicando las características que pueden ser usadas para diferenciar los géneros dentro del grupo. Paso 6: ¿A que especie pertenece el microorganismo aislado? La mayoría de las descripciones de los géneros están acompañados por una o varias tablas que permiten la diferenciación de las especies contenidas en los géneros Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  5. 5. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 5 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III Capítulo II: La naturaleza de los esquemas de clasificación bacterianos Los esquemas de identificación no son esquemas de clasificación, aunque pueda existir una cierta similitud. Un esquema de identificación para un grupo de microorganismos será establecido solo después de que el grupo haya sido clasificado inicialmente (es decir, siendo reconocido como diferente de otros microorganismos); está basado en uno o más caracteres o sobre un patrón de caracteres que todos los miembros del grupo tienen y que otros grupos no tienen. Los caracteres usados no son generalmente aquellos que se utilizan en la clasificación del grupo; por ejemplo, la clasificación puede estar basada en un estudio de hibridación del ADN/ADN, mientras que la identificación puede basarse sobre caracteres fenotípicos que se correlacionan bien con la información genética. En general, los caracteres escogidos para un procedimiento de identificación deben ser fácilmente determinables, mientras que aquellos que son usados para la clasificación pueden ser bastante difíciles de determinar (tales como los valores de homología del DNA). Los caracteres estudiados deberían ser también pocos en cantidad, mientras que la clasificación puede involucrar un gran número de características, tal y como sucede en el estudio de la taxonomía numérica. Estas particularidades ideales de un sistema de identificación no siempre pueden ser posibles, particularmente con géneros o especies que no son susceptibles de ser caracterizados por los tradicionales test bioquímicos o fisiológicos. En tales casos, puede ser necesario acudir a procedimientos relativamente complicados para conseguir una identificación correcta - procedimientos tales como la electroforesis de proteínas celulares en gel de poliacrilamida (PAGE), la composición lipídica celular o la hibridación de ácidos nucleicos. Las reacciones serológicas, que generalmente tienen un valor limitado en la clasificación, a menudo tienen enorme valor para la identificación. Los test de aglutinación en porta, las técnicas de anticuerpos fluorescentes, y otros métodos serológicos, pueden ser realizados sencilla y rápidamente y generalmente suelen ser muy específicos; por esta razón ofrecen los medios necesarios para la identificación presuntiva y rápida de las bacterias. Su especificidad no es del 100%, y es necesaria la confirmación de la identificación por test bioquímicos o fisiológicos adicionales. En algunos géneros y especies, la identificación puede basarse no en unos pocos tests, sino sobre un patrón dado por la aplicación de un batería completa de tests. Los miembros de la familia Enterobacteriaceae representan un ejemplo típico de esto. Para disminuir la necesidad de inocular un gran número de medios en tubo, se han desarrollado una gran variedad de galerías rápidas y adecuados para usar en la identificación de diversos taxones, sobre todo aquellos de importancia médica. Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  6. 6. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 6 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III Historia del Manual Bergey's Bergey's Manual of Determinative Bacteriology By David H. Bergey (1860-1937) • The first edition in 1923 • The second edition in 1925 • The third edition in 1930 • 1934 the 4th • 1939 the fifth • 1948 the sixth • 1957 the seventh • 1966 Index Bergeyana • 1974 The eighth edition, 19 parts in total Kingdom Procaryote - Division I. The Cyanobacteria - Division II. The Bacteria (19 parts) • 1977 Abbreviated edition • 1981 Supplement to Index Bergeyana • 1984. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, First edition Volumes I-IV I. Volume I : Sections 1-11 II. Volume II : Sections 12-17 III. Volume III : Sections 18-25 IV. Volume IV : Sections 26-33 Kingdom Procaryotae - Division I Gracilicutes - Division II Firmicutes - Division III Tenericutes - Division IV Mendosicutes • 1994 . Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. Ninth edition • 2001. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 2nd edition, Volumes I - V - Volume I: The Archaea, Cyanobacteria, Phototrophs, and Deeply Branching Genera. Sections I-XIV - Volume II: The Proteobacteria. Sections XV-XIX Section XV: alpha subdivision Section XVI: beta subdivision Section XVII: gamma subdivision Section XVIII: delta subdivision Section XIX: epsilon subdivision - Volume III: The Low G + C Gram Positives. Sections XX-XXII - Volume IV: The High G + C Gram Positives. Section XXIII - Volume V: The Planctomycetes, Spirochaetes, Fibrobacteres, Bacteroides and Fusobacteria. Sections XXIV-XXXI Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  7. 7. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 7 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III 1994 Novena edición, 35 Grupos englobados en cuatro grandes categorías de Bacterias Categoría I (Eubacterias Gram-negativas que tienen pared celular); Grupos 1-16. 1. *.Espiroquetas 2. * Bacterias Gram-negativas aeróbicas o microaerófilas, móviles, helicoidales o vibrioides 3. - Bacterias Gram-negativas curvadas no móviles o rararamente móviles 4. * Cocos y bacilos Gram-negativos aeróbicos o microaerófilos 5. * Bacilos Gram-negativos anaerobicos facultativos 6. * Bacilos Gram-negativos, anaerobicos, rectos, curvados, y helicoidales 7. - Bacterias desasimiladoras de azufre o reductoras de sulfatos 8. - Cocos anaeróbicos Gram-negativos 9 * Rickettsias y Chlamydias 10 - Bacterias fotosintéticas anoxigénicas 11 - Bacterias fotosintéticas oxigénicas 12 - Bacterias quimiolitotroficas aeróbicas y microorganismos relacionados 13 - Bacterias con apéndice y/o que geman 14 - Bacterias con vaina 15 - Bacterias deslizantes no fotosintéticas, no frutescentes 16 - Bacterias deslizantes frutescentes: Myxobacteriales Categoría II (Eubacterias Gram-positivas que tienen pared celular); Grupos 17-29. 17 * Cocos Gram-positivos 18 * Cocos y bacilos Gram-positivos formadores de esporas 19 * Bacilos Gram-positivos no formadores de esporas con morfología regular 20 * Bacilos Gram-positivos no formadores de esporas con morfología irregular 21 * Mycobacterias 22 * Actinomycetos nocardioformes 23 - Generos con esporangio multilocular 24 - Actinoplanetos 25 - Streptomycetos y géneros relacionados 26 - Maduromycetos 27 - Thermomonospora y géneros relacionados 28 - Thermoactinomycetos 29 - Otros Géneros Categoría III (Eubacterias carentes de pared celular: Mycoplasmas o Mollicutes); Grupo 30. 30 * Mycoplasmas Categoría IV (Archaeobacteria); Grupos 31-35. 31 - Metanógenos 32 - Archaeal reductoras de sulfato 33 - (Halobacteria) Archaeobacteria extremadamente halofílicas 34 - Archaeobacteria sin pared celular 35 - Metabolizadoras de sulfato extremadamente termofílicas e hipertermofílicas (*) Grupos importantes en patología infecciosa humana Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  8. 8. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 8 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III 1994 Ninth edition, 35 Groups within 4 major categories of Bacteria The Category I (Gram-negative eubacteria that have cell walls); Groups 1-16. 1. The Spirochetes 2. Aerobic/microaerophilic, Motile, Helical/Vibrioid Gram-negative bacteria 3. Nonmotile (or rarely motile), Gram-negative curved bacteria 4. Gram-negative aerobic/microaerophilic Rods and Cocci 5. Facultatively Anaerobic Gram-negative Rods 6. Gram-negative, Anaerobic, Straight, Curved, and Helical Rods 7. Dissimilatory sulfate- or sulfur-reducing Bacteria 8 Anaerobic Gram-negative Cocci 9 The Rickettsias and Chlamydias 10 Anoxygenic Phototrophic Bacteria 11 Oxygenic phototrophic Bacteria 12 Aerobic Chemolithotrophic bacteria and associated organisms 13 Budding and/or appendaged Bacteria 14 Sheathed Bacteria 15 Nonphotosynthetic, Nonfruiting Gliding Bacteria 16 Fruiting Gliding Bacteria: The Myxobacteria The Category II (Gram-positive eubacteria that have cell walls); Groups 17-29. 17 Gram-positive Cocci 18 Endospore-forming Gram-positive Rods and Cocci 19 Regular, Nonsporing Gram-positive Rods 20 Irregular, Nonsporing Gram-positive Rods 21 The Mycobacteria 22 Nocardioform Actinomycetes 23 Genera with Multilocular sporangia 24 Actinoplanetes 25 Streptomycetes and related genera 26 Maduromycetes 27 Thermomonospora and related genera 28 Thermoactinomycetes 29 Other Genera The Category III (Cell wall-less eubacteria: The mycoplasmas or mollicutes); Group 30. 30 Mycoplasmas The Category IV (Archaeobacteria); Groups 31-35. 31 The Methanogens 32 Archaeal sulfate reducers 33 Extremely halophilic archaeobacteria (Halobacteria) 34 Cell wall-less archaeobacteria 35 Extremely thermophilic and hyperthermophilic S0-metabolizers Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  9. 9. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 9 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III Rangos taxonómicos El anterior sistema de clasificación establecía las siguientes categorías taxonómicas: Reino División Clase Orden Familia Género Especie (subclase) (suborden) (tribu) (subgénero) (subesp ecie) En la última edición del Manual Bergey las categorías taxonómicas utilizadas son las siguientes: Dominio Phylum Clase Orden Familia Género Especie (subclase) (suborden) (tribu) (subgénero) (subespecie) Las secciones o los grupos utilizados en el Bergey's son categorías informales utilizadas para dividir el sistema de clasificación en partes manejables. El grupo taxonómico básico en taxonomía microbiana es la especie. Los taxonomistas que trabajan con organismos superiores definen el término especie de forma distinta a los microbiólogos. La especie de los organismos superiores consiste en grupos de poblaciones naturales que se reproducen entre sí. Esta definición fracasa en los microorganismos porque su reproducción no es sexual. Una especie bacteriana puede definirse como un conjunto de cepas que, mostrando entre sí un grado elevado de semejanza fenotípica general, difieren en muchas características de otros grupos de cepas relacionados. Una cepa es una población de microorganismos que desciende de un único organismo o de un aislamiento en cultivo puro. Las cepas de una misma especie pueden diferenciarse ligeramente por características bioquímicas (biotipo), morfológicas (morfotipo) o antigénicas (serotipo). Una cepa de cada especie se designa como la cepa tipo. Suele tratarse de una de las primeras cepas estudiadas y a menudo está más caracterizada que otras cepas, aunque no tiene por qué ser el miembro más representativo de la especie. Un género es un grupo bien definido de una o más especies que está claramente separado de otros géneros, aunque en realidad existe un grado considerable de subjetividad al asignar las especies a los géneros. Una especie de cada género es considerada la especie tipo. Los microbiólogos asignan los nombres a los microorganismos mediante el sistema binomial. El nombre del microorganismo debe ser latinizado y escribirse en cursiva o subrayado. Consta de dos partes: género y especie. La primera letra del nombre de género se escribe siempre con mayúscula. El nombre de especie (epíteto) se escribe en minúscula. El epíteto de especie es un nombre estable mientras que el de género puede cambiar si el organismo se asigna a otro género a la luz de nueva información. El epíteto de especie más antiguo de un organismo en particular tiene prioridad y es el que debe utilizarse. En la literatura científica un microorganismo ha podido tener diferentes denominaciones a lo largo del tiempo, pero solo aquellas que hayan sido publicadas por el International Journal of Systematic Bacteriology son las que tienen validez. Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  10. 10. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 10 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III Principales características utilizadas en clasificación e identificación Características clásicas: Características morfológicas Características fisiológicas Características ecológicas Forma celular Fuentes de C o N utilizadas Patrón de ciclo vital Tamaño Componentes de la pared celular Relaciones simbióticas Estructura interna Fuentes de energía utilizadas Preferencias de hábitat Inclusiones Productos de fermentación Esporas Tipo nutricional Estructura externa Temperatura de crecimiento Cápsulas Atmósfera de crecimiento Flagelos Luminiscencia Fimbrias pH óptimo Comportamiento ante tinciones Tolerancia osmótica Características de las colonias Metabolitos secundarios formados Movilidad Sensibilidad a inhibidores Inclusiones de almacén Características moleculares * Ensayos de conjugación y transformación * Tamaño del genoma El PM del ADN bacteriano oscila entre 1 .109 y 8 .109. g /mol Es un carácter taxonómico negativo que no relaciona a aquellos con tamaños muy diferentes, pero que tampoco relaciona a aquellos con tamaños similares. * Composición de ácidos nucleicos Contenido G+C El contenido G+C de las bacterias oscila entre el 25 y el 75%. Es también un carácter taxonómico negativo, es decir, cuando el porcentaje entre dos cepas difiere bastante, podemos asegurar que no pertenecen a la misma especie. Sin embargo, dos cepas con el mismo contenido G+C no tienen por qué estar relacionadas necesariamente. * Hibridación de ácidos nucleicos Es un procedimiento que permite comprobar si cadenas simples de ADN de dos microorganismos diferentes pueden formar entre sí cadenas dobles estables. Por lo tanto se mide la cantidad de ADN que tienen en común las dos hebras complementarias. Para que dos cepas estén relacionadas deben asociar más del 70% de su ADN. * Secuenciación de ácidos nucleicos Es el más complejo pero el más exacto de todos los procedimientos, pues permite la comparación total de los genomas bacterianos. Solo es útil para clasificación y no para identificación. * Oligonucleótidos del rRNA 16S El rRNA 16S es un polirribonucleótido de unos 1500 nt, presente en los ribosomas de todas las bacterias y que tiene una antigüedad de millones de años. Su estructura y función han permanecido constantes, aunque muestran pequeñas variaciones que se van acumulando a lo largo del tiempo. Una vez determinada la secuencia de nucleótidos, y establecidas las comparaciones, será el grado de similitud entre las secuencias de las rRNA 16S de dos bacterias lo que indique su relación evolutiva. * Secuencias de oligonucleótidos firma Son secuencias específicas cortas que aparecen en todos (o en la mayor parte) de los miembros de un determinado grupo taxonómico, y nunca (o raramente) están presentes en otros grupos, incluidos los más próximos filogenéticamente. * Multilocus sequence typing Se basa en diferenciar las enzimas de una especie bacteriana mediante electroforesis (isoenzimas) Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  11. 11. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 11 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III Sistemas de clasificación Una vez que se han recogido las características de los microorganismos desde el punto de vista taxonómico, dichas características pueden utilizarse para construir un sistema de clasificación. Existen dos formas generales de elaborar un sistema de clasificación. Los organismos pueden agruparse en función de similitudes globales para formar un sistema fenético, o pueden agruparse en función de probables relaciones evolutivas para generar un sistema filogenético. El sistema de clasificación más sencillo, denominado clasificación natural, estructura los organismos en grupos cuyos miembros comparten muchas características, y refleja tanto como sea posible la naturaleza biológica de los organismos. Es el sistema de clasificación que utilizó Linneo. Muchos taxonomistas sostienen que la clasificación más natural es aquella que presenta el mayor contenido informativo. Una clasificación fenética compara muchos rasgos sin suponer que ciertas características son más importantes que otras. Es evidente que la mejor clasificación es la que se desarrolla por comparación del mayor número posible de atributos. Los organismos que comparten muchas características constituyen un grupo único o taxón. El desarrollo de los ordenadores ha hecho posible el estudio de muchos atributos y muchas cepas simultáneamente, dando lugar a lo que se conoce como taxonomía numérica o adansoniana. El proceso comienza con una determinación de la presencia o ausencia de caracteres seleccionados en el grupo de microorganismos que son objeto de estudio. Deben compararse cientos de caracteres para poder establecer una clasificación precisa y fiable. Una vez realizado el análisis de caracteres, se calcula para cada par de organismos del grupo un coeficiente de asociación, que determina la concordancia de caracteres que presentan esos dos organismos. El otro sistema de clasificación es el filogenético, basado en relaciones evolutivas más que en semejanzas generales. Se cree que las secuencias de muchos rRNA y proteínas cambian lentamente con el tiempo sin destruir ni alterar gravemente sus funciones. Por este motivo se los considera indicadores evolutivos. Se supone que estos cambios son selectivamente neutrales, ocurren de forma relativamente aleatoria y aumentan linealmente con el tiempo. Además las diferentes moléculas y distintas partes de la misma molécula pueden cambiar a velocidades diferentes. Por eso las moléculas muy conservadas como el rRNA se utilizan para seguir los cambios evolutivos a gran escala temporal, mientras que las moléculas rápidamente cambiantes se emplean para el seguimiento de la especiación. En la actualidad este sistema de clasificación está basado en el análisis de la secuencia del rRNA 16S de la subunidad 30S de los ribosomas bacterianos. Los rRNA son ideales para los estudios de evolución y parentesco microbianos, puesto que son elementos esenciales de los ribosomas. Su estructura apenas se modifica con el paso del tiempo, debido probablemente a la crucial y constante función que desempeñan. Debido a que el rRNA contiene secuencias variables y constantes, es posible comparar tanto microorganismos estrechamente relacionados como de parentesco muy lejano, ya que en este caso cuanto mayor sea la variación en la secuencia constante, mayor lejanía evolutiva habrá entre ambos organismos. La secuenciación de los genomas completos de los microorganismos y la comparación de los mismos permitirá establecer más eficazmente las semejanzas y diferencias evolutivas entre ellos. Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010
  12. 12. Fundamentos y técnicas de análisis microbiológicos Taxonomía y Sistemática Bacterianas - 12 Laboratorio de Diagnóstico Clínico. 2º curso U.T. 12 - 2 Bloque temático III Sistemas de identificación Las especies bacterianas deberían caracterizarse basándose en la descripción completa de sus fenotipos o, mejor incluso, de sus genotipos. Pero la práctica taxonómica no llega a esos ideales, ya que, en la mayor parte de los grupos de seres vivos, incluso la descripción del fenotipo es fragmentaria, y la caracterización de genotipos incompleta. Por regla general, los caracteres fenotípicos de más fácil determinación son los estructurales y anatómicos que pueden observarse directamente. De aquí que la clasificación biológica continúe, en la mayoría de los niveles, casi enteramente basada en propiedades estructurales. Pero la clasificación de las bacterias constituye una excepción. Su extremada simplicidad estructural implica que se disponga de un rango demasiado reducido de caracteres para poder hacer una caracterización adecuada. Por eso, los taxónomos bacterianos se han visto forzados a buscar otros tipos de propiedades - bioquímicas, fisiológicas o ecológicas - que permitan tener más datos que poder comparar y añadir a estos rasgos estructurales. La clasificación de las bacterias se basa, en grado mucho mayor que la de cualquier otro grupo de seres vivos, en atributos funcionales. Por ello, la mayor parte de las bacterias solo pueden identificarse por lo que hacen a nivel bioquímico, y no solamente por su apariencia. Eso representa un problema adicional para el microbiólogo. El estudio de estas propiedades funcionales de la bacteria lleva aparejada la realización de experimentos. El número de experiencias posibles por realizar es extremadamente grande y, aunque todas ellas pongan de manifiesto alguna característica, no todas van a ser necesariamente significativas desde el punto de vista taxonómico, en el sentido de contribuir a la diferenciación del microorganismo objeto de estudio de otros pertenecientes a grupos relacionados. No existe una forma clara de superar esta dificultad. Por un lado la identificación, para ser fiable, necesita la caracterización de muchos rasgos bacterianos, sean estructurales o bioquímicos. Pero por otro, la realización de un elevado número de pruebas incrementa notablemente tanto el coste de la identificación como el tiempo dedicado a cada una de ellas. Está claro que encontrar un término medio que satisfaga ambas necesidades permitirá hacer las identificaciones de una manera rápida, efectiva y relativamente barata. Bibliografía Microbiología. 2ª ed. R.Y. Stanier et ... Editorial Reverté Microbiología. 4ª ed. L.M. Prescott et ... McGraw Hill Interamericana Gustavo A. Díaz Martín Centro de Formación Profesional Instituto Villaverde Curso 2009-2010

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