1. Unidad 5. Diversidad del Mundo microbiano
Objetivos
Conocer
Los microorganismos más importantes y sus características
Las diferentes aplicaciones de la microbiología
Asimilar
-Los microorganismos evolucionan, los mutantes mejor adaptados a un medio son
seleccionados. Frecuentemente esta evolución no supone una alteración de
las capacidades de los microorganismos pero permite clasificarlos
filogenéticamente
Comprender y discutir
-La diversidad microbiana y su cambiante clasificación

2. UNIDAD V.- Diversidad del Mundo microbiano
Tema 14.- Bacterias: Las Proteobacterias: α, β, γ ,δ y ε
proteobacteria

3. Las proteobacterias
Proteobacterias
• Representan en la actualidad el grupo más diverso de bacterias
• Muestran una gran diversidad filogenética, fisiológica, morfológica y
ambiental
• Desde el punto de vista evolutivo se diferencian 5 clases α, β, δ, ε, γ
• En la actualidad se han secuenciado más de 258 genomas de
proteobacterias
• Clásicamente se han distinguido dentro de las proteobacterias grupos
como la bacterias púrpura, las endoparásitas (Rickettsia y Coxiella) y
las bacterias nitrificantes que no pertenecen a una sola de las clases
– Bacterias púrpura fotosintéticas se encuentran en las clases α, β, y γ
– Rickettsia es una α-proteobacteria y Coxiella una γ-proteobacteria
– Bacterias nitrificantes se encuentran en las clases α, β, y γ

4. α-proteobacteria
Clase Alphaproteobacteria: muy diversa. Se han secuenciado 71 genomas de esta
clase
•Bacterias púrpura no del azufre: fotosintéticos
•Fija nitrógeno
•Rickettsias: endoparásitos
•Caulobacter e Hyphomicrobium: con estructura celulares
•Agrobacterium y Rhizobium: Invaden plantas
•Agente causante de Brucelosis (zoonosis: enfermedades animales
que pueden ser transmitidas a humanos)
bacteria
o
Orgánulos
α-prote
•Vesículas de gas
•Metilotrofos Cy
a no
•Nitrobacter: nitrificantes ba
cte
ria
Evolutivamente están próximas a las mitocondrias lo que
sugiere que una α-proteobacteria fue el ancestro de las
mitocondrias

5. α-proteobacteria

6. α-proteobacteria
Bacterias púrpuras no del azufre
-morfológicamente diversas
-todas son α-proteobacterias excepto el
género Rhodocyclus (β-proteobacteria)
Rhodospirillum
• metabólicamente flexible
– en general crece anaeróbicamente como
fotoorganoheterótrofo anoxigénico
• tiene bacterioclorofila a o b en fotosistemas
situados en membranas que son
continuación de la membrana plasmática
• algunos pueden emplear bajos niveles de
H2S como fuente de electrones
– en ausencia de luz, la mayoría crecen
aeróbicamente como quimioorganotrofos
– en ausencia de luz, algunos llevan a cabo
fermentaciones y crecen anaeróbicamente Rhodospirillum
• se encuentran en fangos, lagos y balsas con
abundante materia orgánica y bajos niveles de
azufre. Algunas especies son marinas
• Los géneros más característicos son Rhodobacter,
Rhodopseudomonas y Rhodospirillum
• Durante años su aparato fotosintético ha sido
un modelo del fostosistema II de plantas
superiores

7. α-proteobacteria
Rickettsia y Coxiella
• género Rickettsia
– clase Alphaproteobacteria; orden Rickettsiales; familia
Rickettsiaceae
• género Coxiella
– clase Gammaproteobacteria; orden Legionellales;
familia Coxiellaceae
• Son de distinta clase pero se estudian juntas
porque tienen importantes similitudes
•todas las especies son parásitas o mutualistas Coxiella burnetti creciendo en
el interior de una vacuola de un
-las especies parásitas crecen en los eritrocitos de
fibroblasto
vertebrados, macrófagos y las células del epitelio
vascular
•a menudo viven en artrópodos que se alimentan de sangre que actúan como vectores o
como huéspedes primarios
Ciclo de vida parásito
Rickettsia Coxiella
penetra en el huésped induciendo la fagocitosis penetra en el huésped induciendo la fagocitosis
↓ ↓
abandonan el fagosoma permanece en el fagosoma
↓ ↓
se reproducen en el citoplasma se reproducen en el fagolisosoma
↓ ↓
la célula huésped estalla la célula huésped estalla

8. α-proteobacteria
Rickettsia
• Rickettsia prowazekii : Agente causante del tifus epidémico. Se transmite de
persona a persona a través de los piojos (Pediculus humanus), que también
mueren (por lo tanto no son reservorios). Si no se trata es mortal en el 40% de los
casos.
• Rickettsia typhi: Es el agente causante del tifus endémico. El reservorio más
importante son las ratas. El vector es una pulga. Si no se trata es mortal en el 2%
de los casos.
rientia

9. α-proteobacteria
Las Caulobacteraceae e Hyphomicrobiaceae Hyphomicrobium
• tienen como mínimo una de las siguientes 3
características
– prosteca: extensión celular que incluye
membrana plasmática y que es más
estrecha que la célula madura
– pedúnculo
• apéndice no vivo producido por la
célula y que se extiende desde ella
– reproducción por gemación
– Hyphomicrobium es metilotrofo
– Caulobacter es un modelo de desarrollo
celular
Caulobacter
Gemación y
división de
Caulobacter

10. α-proteobacteria •
ni estimula la formación de nódulos ni fija
Género terrestre de vida libre que fija nitrógeno
nitrógeno atmosférico de forma no • invaden la copa, las raíces y los tallos de
simbiótica muchas plantas
– transforma las células infectadas de
la planta en tumores que proliferan
Family Rhizobiaceae de forma autónoma
• Ej.: Agrobacterium tumefaciens
– penetra en muchas plantas de hoja
ancha a través de lesiones y
ocasiona tumoraciones en forma de
agallas por medio del plásmido
inductor de tumores (Ti). Muy
empleado en biotecnología vegetal
• bacilos móviles gram negativos
– frecuentemente contienen gránulos
de poli-β-hydroxybutyrate
– en condiciones adversas se
vuelven pleomorfos
• crecen simbióticamente como
bacteroides fijadores de nitrógenos
entre nódulos de las raíces de las
leguminosas

11. α-proteobacteria
Nitrificación
• conversión de amonio en nitrato por la acción de dos géneros
– e.g., Nitrosomonas – amonio a nitrito (Beta-proteobacteria)
– e.g., Nitrobacter – nitrito a nitrato (Alpha- proteobacteria)
• importancia del nitrato
– fácilmente asimilable por las plantas
– se pierde en el suelo por lixiviado y desnitrificación
• son gram-negativos, aeróbicos, que no diferencian endosporas
• las bacterias cuyo nombre comienza por “nitroso” oxidan el amonio a nitrito, las
que comienzan por “nitro” oxidan nitrito a nitrato
• se encuentran en varios taxa
– clase Betaproteobacteria; familia Nitrosomonadaceae: ej. género Nitrosomonas
(se encuentra en fangos, suelos, aguas dulces y saladas) y Nitrosospira (se
encuentra en el suelo)
– clase Alphaproteobacteria; family Bradyrhizobiaceae : ej., género Nitrobacter
(se encuentra en suelos, aguas dulces y saladas)
– clase Gammaproteobacteria
• familia Ectothiorhodospiraceae – ej., género Nitrococcus (Marina)
• Familia Chromatiaceae – ej. genus Nitrosococcus (Marina obligada)

12. β-proteobacteria
Clase Betaproteobacteria

13. β-proteobacteria

14. β-proteobacteria
Genus Neisseria
• Coccos gram negativos no móviles, se encuentran frecuentemente por parejas con
la cara adyacente aplanada, pueden tener cápsulas y fimbrias
• aerobios químiorganotrofos, oxidasa positivos y, en general, catalasa positivo
• Habitan en las mucosas de los mamíferos
– algunos son patógenos de humanos
• Neisseria gonorrhoeae – gonorrea
• Neisseria meningitidis - meningitis

15. β-proteobacteria
Burkholderia cepacia
Burkholderia cepacia
• degrada > 100 moléculas orgánicas
– muy activos en el reciclaje de materia
orgánica
• patógeno de plantas
• pude provocar enfermedades en pacientes
hospitalizados
– en particular es problemático en pacientes
con fibrosis cística
Género Bordetella
• cocobacilo gram negativo
– algunos tienen cápsula Bordetella pertussis
• aerobios quimiorganotrofos
– metabolismo respiratorio
– requiere azufre orgánico y aminoácidos para crecer
• parásitos de mamíferos que se multiplican en las células epiteliales respiratorias
• e.g., Bordetella pertussis
– no móvil y encapsulada
– causa la Tos ferina

16. β-proteobacteria
Género Thiobacillus
• se encuentra en el suelo y hábitats acuáticos
– produce ácido sulfúrico que puede provocar corrosión del hormigón y
estructuras metálicas
– puede aumentar la fertilidad del suelo desprendiendo sulfato
– se emplea en el lixiviado de metales en minas de baja calidad

17. β-proteobacteria
Género Thiobacillus
En USA, El 11% de la producción anual de cobre es extraído de minas de baja calidad mediante
lixiviado microbiano inducido por la bacteria Thiobacillus ferrooxidans. Las minas se irrigan con
agua y la bacteria que crece en la superficie genera ácido sulfúrico que libera el cobre. El cobre
liberado se concentra por electrolisis.

18. γ-proteobacteria
Clase Gammaproteobacteria
Principales grupos de γ-proteobacterias
•Es el grupo de bacterias más diverso
•Se han secuenciado 133 genomas
•Incluye importantes patógenos y numerosas
especies de interés ambiental

19. γ-proteobacteria

20. γ-proteobacteria Family Chromatiaceae
• son las típicas bacterias púrpura del azufre (anaerobios estrictos)
• frecuentemente fotolitoautótrofos
– emplean H2S como donador de electrones (depositan gránulos de azufre
internamente, eventualmente oxidan azufre a sulfato)
– pueden emplear hidrógeno como donador de electrones
• se encuentran frecuentemente en zonas anaerobias ricas en azufre de lagos
– se pueden producir afloramientos en los pantanos y lagunas
• ej., géneros Thiospirillum, Thiocapsa, and Chromatium

21. γ-proteobacteria Orden Thiotrichales
-contiene varios géneros de bacterias del azufre incoloras
-los géneros mejor estudiados son Beggiatoa, Leucothrix and Thiothrix
Leucothrix • aeróbicos químioorganotrofos que se dispersan formando gonidios
Síntesis de
zarcillos
L. mucor
Beggiatoa
-es microaerófilo y forma filamentos sin vaina
-metabolismo versátil
– puede oxidar H2S a azufre (depositado en vesículas internas formadas por invaginaciones
de la membrana plasmática)
– puede crecer heterotróficamente con acetato como fuente de carbono
– algunos son autótrofos
– crecen en hábitat azufrados

22. γ-proteobacteria
Thiothrix
• relacionado con Leucothrix
• forman filamentos con vaina
• quimiolitotrofos oxidan sulfuro de hidrógeno, depositan gránulos de azufre
internamente, mixotrofos (combinan la autotrofía con la heterotrofía) )
• emplean fuentes de energía inorgánicas y fuentes orgánicas de carbono)
• ciclo de vida similar a Leucothrix
– los gonidios se desprenden del extremo abierto de una vaina
• se encuentran en aguas ricas en azufre y sistemas de tratamiento de lodos
residuales

23. γ-proteobacteria
Orden Methylococcales
• morfológicamente diversos
– ej., genus Methylococcus – esféricos, no móviles
– e.g., genus Methylomonas – bacilos rectos curvados y ramificados con un solo
flagelo polar)
– casi todos tienen algún tipo de fase de reposo a menudo consiste en un cisto
similar al de las azobaterias
• Metilotrofos (emplean compuestos de un solo carbono como fuente de energía
y poder reductor como el metano, metanol)
Orden Pseudomonadales
Los generos Pseudomonas y Azotobacter son los principales
Importancia práctica de las pseudomonas
• metabólicamente versátiles • Químioorganotrofos
– degrada una gran variedad de moléculas orgánicas • fija nitrógeno en forma no
– mineralización simbiótica
• degradación microbiana de compuestos y • muy abundantes en suelos y
materiales orgánicos a sustancias inorgánicas
agua
• importantes en investigación. Modelos
experimentales
• algunos son patógenos de plantas y animales
• algunos causan el deterioro de comida refrigerada
– pueden crecer a 4°C

24. γ-proteobacteria
• Tres ordenes de γ-proteobacteria contienen géneros muy importantes desde el punto
de vista práctico, todos ellos tienen una sola familia:
– Enterobacteriales
– Vibrionales
– Pasteureales
Order Enterobacteriales
• contiene 1 familia, Enterobacteriaceae; 41 géneros
– conocidas como enterobacterias o bacterias entéricas
• anaerobios facultativos
• quimioorganotrofos que degradan azúcares mediante rutas glicolíticas
– pueden degradar el piruvato a ácido fórmico (fermentación ácido fórmica)

25. γ-proteobacteria
Order Enterobacteriales
• contiene 1 familia, Enterobacteriaceae; 41 géneros
– conocidas como enterobacterias o bacterias entéricas
• anaerobios facultativos
• quimioorganotrofos que degradan azúcares mediante rutas glicolíticas
– pueden degradar el piruvato a ácido fórmico (fermentación ácido fórmica)

26. γ-proteobacteria
Order Enterobacteriales
Importantes bacterias entéricas patógenas
• Salmonella – fiebres tifoideas (S. typhi) y grastroenteritis (S. typhimurium)
• Shigella – disentería bacilar
• Klebsiella – neumonía (K. pneumoniae)
• Yersinia – Peste bubónica (Y. pestis)
• Erwinia – Patógenos de plantas de cultivo, producen marchitamiento (E. amylovora,
destruye manzanos y perales)
Escherichia coli
• probablemente la bacteria mejor estudiada
• es un organismo modelo en investigación E. coli K12 y E. coli DH5α
• vive en el tracto digestivo de los animales
• se emplea como organismos indicador de contaminación fecal en agua
• algunas cepas son patógenas
– gastroenteritis E. coli O157:H7 (enterohemorrágica)
– infecciones del tracto urinario E. coli CFT073

27. γ-proteobacteria
Order Enterobacteriales
para la identificación en de géneros de
enterobacterias se emplean llaves
dicotómicas.
• ONPG: β-Galactosidasa
• VP: Voges-Proskauer
son el fundamento de los métodos
API 10 y API 20
También se identifican con medios
selectivos y diferenciales

28. γ-proteobacteria Agar verde brillante
Lactose and Saccharose are the
carbohydrates in the medium. Phenol
Red is the pH indicator that turns the
medium a yellow color with the
formation of acid when lactose and/or
sucrose is fermented. Sodium Chloride
maintains the osmotic balance in the
medium. Brilliant Green inhibits gram-
positive bacteria and most gram-
negative bacilli other than Salmonella
spp. Lactose/sucrose fermenters are
usually inhibited.11 Bacto Agar is the
solidifying agent.
MacConkey Es el medio primario selectivo y
diferencial que se emplea mas a
menudo; contiene violeta cristal para
inhibir el crecimiento de cocos
grampositivos y rojo neutro como
indicador de pH, que le otorga
propiedades diferenciales. Los bacilos
gramnegativos crecen fácilmente ; los
fermentadores de lactosa producen
metabolismo ácidos que disminuyen
el pH de medio próximo a la colonia.
En esa zona el rojo neutro vira al rojo.
Los no fermentadores de lactosa
permanecen incoloros y translúcidos.

29. γ-proteobacteria EMB
Peptone is a source of nitrogen and other nutrients in the formulation. Eosin and methylene blue
are dyes which combine to form a precipitate at an acid pH. The dyes act both as pH indicators and
inhibitors. Gram-positive bacteria are partially inhibited on the medium. Lactose and Sucrose are
fermentable carbohydrates. Phosphate acts as a buffer. Bacto Agar is a solidifying agent.

30. γ-proteobacteria
Order Vibrionales Vibrio fischeri
• contiene 1 familia, Vibrionaceae; 6 géneros • bioluminiscente
• la mayoría acuáticos
– emisión de luz catalizada
– de vida libre
por la luciferasas
– algunos son patógenos importantes
– algunos son simbiontes en los órgano – también se observa en al
luminiscentes de los peces menos dos especies de
• muy relacionados con otros dos órdenes Photobacterium
– Enterobacteriales and Pasteurellales • puede emplear AMP cíclico
como fuente de C, N, and P
Vibrio cholerae • de vida libre
• causa el cólera
• su genoma ha sido secuenciado
– tiene dos cromosomas circulares Bioluminiscencia de V. fischeri
– las copias de algunos genes están en
ambos cromosomas

31. γ-proteobacteria
Order Pasteurellales
• poco diversa pero contiene importantes patógenos
• Pasteurella multilocida – Cólera aviar
• Pasteurella haemolytica – neumonia en ganado vacuno, ovino y caprino
• Haemophilus influenzae – diversas enfermedades incluida la meningitis infantil.
Fue el primer organismo cuyo genoma fue secuenciado
Haemophilus influenzae (Coloracion de
Gram, hémocultivo)
Haemophilus influenzae (En agar sangre)

32. δ y ε-proteobacteria
Clase Deltaproteobacteria Clase Epsilonproteobacteria
• muy diversa • es la clase menos diversa de las
– se divide en dos amplios grupos proteobacterias
• Predadores quimiorganotrofos • un orden, Campylobacteriales; dos
aerobicos
familias, Campylobacteriaceae y
• reductores de azufre y sulfato
quimiorganotrofos anaeróbicos Helicobacteraceae

33. ε-proteobacteria
Campylobacter y Helicobacter son
patógenos muy importantes
Premio Nobel 2005,
Barry J. Marshall and
J. Robin Warren
Campylobacter jejuni
Intoxicaciones alimentarias a lo largo del año 1996 en USA

34. δ-proteobacteria
Stigmatella Myxococcus Myxococcus
aurantiaca fulvus stipitatus
Las mixobacterias (Stigmatella y
Myxococcus) son un interesante
grupo de bacterias deslizantes
que forman cuerpos fructíferos
en condiciones de carencia Margen de una colonia Mixobacterias agrupadas
nutricional. de Mixobacterias en cuerpos fructiferos
Mixobacterias agrupadas
en cuerpos fructiferos Diferenciación progresiva en
mixosporas

35. δ-proteobacteria
Bdellovibrio es la
bacteria depredadora
mejor caracterizada.
Taladra la pared
celular e invade el
periplasma en el que
se reproduce hasta
lisar la bacteria.