dijous, 5 de maig del 2016

Yersinia pestis

Yersinia pestis

Micrografia al microscopi electrònic de rastreig d'una massa de Yersinia pestis


Anteriorment s’anomenava Pasteurella pestis

  • Classificació:
    • Regne: Bacteria
    • Filum: Proteobacteria
    • Classe: Gammaproteobacteria
    • Ordre: Enterobacteriales
    • Família: Enterobacteriaceae
    • Gènere: Yersinia

  • Característiques morfològiques

És un bacteri grammnegatiu d’una mida d’entre 0.5-0.8 µm d’amplada i d’entre 1.0 - 3.0 de llargada. No tenen espores però presenten una càpsula proteica i la seva paret està composta per complexos de lipoproteïna que tenen funció fagocítica Forma colònies de fins a i 1 mm i poden tenir colors oposats, des d’un color translúcid a un opac . Les seves cèl·lules  tenen forma de cocbacil i depèn de l’espècie poden ser mòbils ja que presenten flagels peritrítics.


  • Característiques metabòliques

Es classifica com a un bacteri anaeròbic facultatiu (poden créixer en presència o absència d’oxigen) amb un metabolisme fermentatiu ja que la fermentació de la D-glucosa i altres hidrats de carboni produeixen àcids. i redueixen el nitrat a nitrit. L’oxigen és el seu acceptor final d’electrons És reductasa i catalasa positiu i oxidasa negatiu. La seva temperatura òptima de creixement es troba entre els 28-29ºC i els seus factors de creixement més habituals són la metionina i la fenilalanina.


  • Característiques ecològiques
Aquests microorganismes són endèmics en molts països i han estat aïllats en molts països excepte a Austràlia i l’Antàrtida i també s’han aïllat en més de 100 rosegadors que s’han convertit en els hostes més habituals, tot i que també poden ser capaços de causar malalties en insectes i éssers humans. Els seus principals vectors són puces orientals de rata com  Xenopsylla cheopis. Aquest microorganisme no és virulent a les puces perquè tenen una temperatura corporal d’uns 25ºC i no seria factible per al creixement de Yersinia pestis. Però el bacteri codifica dues molècules antigèniques que són: F1 i VW que són necessàries per a la patogenicitat acompanyades d’un entorn ric en minerals.

La pesta es una malaltia potencialment epidèmica provocada per Y.pestis que a través de rosegadors o en àrees amb manca d’higiène pot produïr un efecte infecciós. En zones  on hi predominen ambients rurals  o boscos de terres semiàrides i prats els esquirols, talps, ratolins, conills tenen la facilitat de ser afectats amb facilitat. Seguint la xarxa tròfica, els carnívors que s’alimentin d’aquests animals després de la seva injestió podrien ser portadors d’aquesta malaltia.

  • Altres característiques, aplicacions o problemàtiques:
Dues subespècies s’han pogut seqüenciar gràcies als avanços biotecnològics que ens han permès conèixer quants parells de bases tenen aquestes: La primera subespècie és Y. pestis medievalis amb 4.600.755 parells de bases i la segona Y. pestis orientalis amb 4.653.728 parells de bases.

Com s’ha esmentat abans aquest bacteri quan es troba davant les cèl·lules fagocítiques produeix unes proteïnes que imepdeixen la seva fagocitosi i així durant el procés d’infecció el bacteri té la capacitat d’impedir la fagocitosi. Hi ha tres formes de presentació de la pesta: la pesta bubònica, la pesta pulmonar o pneumònica i la pesta septicèmica.

En el cas de la pesta bubònica el símptoma d’aquesta variant és l’aparició de bubons que poden arribar a la mida d’un ou i normalment són característics de zones com el coll o les aixelles. La segona variant és la única que es transmet per via oral amb gotes de saliva d’una persona infectada pel bacteri i produeix l’aparició de coloracions blavoses pel cos (especialment la cara). D’aquí prové el nom popular de la malatia Pesta Negra o Bubònica. La última variant s’anomena pesta septicèmica tot i que és la menys freqüent és la més perillosa ja que causa la mort al 100% dels malalts. Els símptomes són la febre alta i l’aparició de taques de color morat pel cos. 

A l’Edat Mitjana aquesta mateixa malaltia va produir una elevada reducció de la població, per tant, tot i que actualment la pesta està controlada cal tractar-la abans de l’aparició de la última variant perquè sinó la mort es produirà al cap d’uns 5 dies.

Sphaerotilus natans

Sphaerotilus natans













S. natans, comunament anomenat “bacteri de les aigües residuals”.


  • Classificació:
    • Filum: Proteobacteria
    • Classe: Betaproteobacteria
    • Ordre: Burkholderiales
    • Família: Comamonadaceae
    • Gènere: Sphaerotilus

  • Característiques morfològiques

Es un bacteri gramnegatiu que habitualment es troba agrupat format colònies filamentoses immòbils. Els filaments solen mesurar uns 1,5µm de diàmetre i de 100 a més de 500µm de longitud. Les cèl·lules lliures que es desprenen de les colònies tenen forma de bacil i poden ser altament mòbils per la presència de flagels polars entrellaçats que confereixen un de sol. Tendeixen a formar una beina filamentosa septada al voltant de la colònia que els hi confereixen protecció i els hi serveix com a magatzem de nutrients.


  • Característiques metabòliques
Es poden classificar com a microorganismes quimioorganoheteròtrofs, utilitzem una gran varietat de compostos orgànics (polisacàrids, polialcohols i àcids orgànics) com a font de carboni, de poder reductor i d’energia. Es tracta d’una espècie aeròbica, per tant, utilitzen l’oxigen com a acceptor extern d’electrons. Son capaços d’oxidar el Fe2+ o el Mg2+ per recobrir i reforçar les beines estructurals dels filaments.

  • Característiques ecològiques

Tendeixen a desenvolupar-se en ambients on la temperatura oscil·la entre els 5 i els 20 °C i on pH es troba entre 6 i 9. Tot i ser organismes aeròbics, tendeixen a habitar zones aquàtiques amb baixes concentracions d’oxigen dissolt i riques en compostos de Fe2+ i Mg2 . Són presents en aigües corrents, depuradores i plantes de tractament d’aigües residuals. Toleren amb facilitat la manca de nutrients, especialment la deficiència de fòsfor. Es reprodueixen per fissió binària, on la cèl·lula resultat s’allibera de la colònia i migrarà per a formar un nou filament.


Tendeixen a anar alternant durant el seu cicle de vida la fase filamentosa, quan les condicions del medi són favorables per al desenvolupament de la colònia, i la fase individual mòbil, quan no ho són, i migren per la necessitat de cercar nutrients.
Com hem esmentat anteriorment, el fet de poder utilitzar un gran ventall de compostos orgànics de carboni i tolerar baixes quantitat d’oxigen els hi confereix una major facilitat alhora de poblar ambients determinats i dominar-hi en aquests.


  • Altres característiques, aplicacions o problemàtiques:

Actualment es desconeix quin és el genoma complert d’aquesta espècie, tot i així en algunes bases de dades es poden trobar alguns fragments genèticsde soques determinada del gènere Sphaerotilus. No suposa un bacteri patogen per a l’èsser huma.

És interessant en el cas de les plantes depuradores d’aigües residuals, concretament d’indústries que generen compostos de Crom (VI),  ja que aquests microorganismes permeten reduir de manera eficient i econòmica el Crom (VI), que suposa un agent oxidant altament tòxic per a qualsevol forma de vida, a Crom (III), una forma més estable, menys soluble i menys tòxica de l’element.

Tot i així, S. natans també suposa un problema per les plantes depuradores ja que s’associa al augment del volum de llots actius. Aquest fet es degut a la capacitat que te el bacteri en la seva forma filamentosa a adherir-se a les superfícies sòlides mitjançant un element basal adhesiu situat a l’extrem del filament. L’augment dels llots pot provocar obstruccions de tubs de les depuradores, per aquest motiu és necessari el continu moviment de les aigües i així disminuir la possibilitat de que aquests es dipositin al fons i causin problemes.

Staphylococcus spp.

Staphylococcus spp.

  • Classificació:
    • Regne: Bacteria
    • Filum: Firmicutes
    • Classe: Bacilli
    • Ordre: Bacillales
    • Família: Staphylococcaceae
    • Gènere: Staphylococcus



  • Característiques morfològiques

Són cocs, s’agrupen en estafilococs, són grams positius, mesuren 0.6μm aproximadament i no tenen flagel. Presenten una pigmentació entre groc i blanc.


  • Característiques metabòliques
El estafilococs són organismes aeròbics amb un metabolisme respiratori típic; tot i així, tant poden obtenir energia a través de la fermentació com de la respiració; pel que fa amb l’oxigen són aerobis o anaerobis facultatius, presenten un metabolisme mixta, produeixen àcid a partir de glucosa, tant aeròbiament com anaeròbiament.

Com a font d’electrons i font de carboni tenen matèria orgànica de manera que quan respiren obtenen energia a mitjançant reaccions redox i l’acceptor final d’electrons és l’oxigen; per tant són organismes quimiorganoheterotròfics.

  • Característiques ecològiques
La velocitat de creixement més elevada l’aconsegueix entre 5-25ºC però també es pot reproduir entre els 27-30ºC. Es poden trobar a molts hàbitats i al cos de molts animals (sobretot a les mucoses). Formen part de la microbiota normal, però són potencialment patògens en casos de pacients immunocompromesos. 

  • Altres característiques, aplicacions o problemàtiques
Produeixen catalasa. A la paret cel·lular presenten àcid teicoic i peptidoglicà. Totes les espècies creixen en presència de sals biliars. Són resistens al Bacitracin. La seva particularitat més rellevant és la capacitat de produir coagulassa (relació amb el seu potencial patogènic) Poden generar toxines, les quals poden provocar diarrees, vòmits, nausees, malmetre la pell i produir enfermetats comuns. Normalment provoquen infeccions a la pell com fol·liculitis, impetigen, furóncols i cel·lulitis, aquelles malalties que estan delimitades per una petita àrea de la pell.

Ralstonia spp.

Nom: Ralstonia spp.

Calssificació:

Regne: Bacteria
Fílum: Proteobacteria
Classe: Betaproteobacteria
Ordre: Burkholderiales
Família: Ralstoniaceae
Gènere: Ralstonia

Característiques morfològiques:

Morfologia: Bacil
Gram: Negatiu
Mida: 0,5-1 µm d’ample i 1,5-4 µm de llargada
Mobilitat: Flagel·lació polar.
Altres: Es caracteritzen per una morfologia de bacil, allargat o corbat lleugerament però mai en forma de vibrions. No presenten pigmentació ni apèndixs.


Característiques metabòliques:

Font d’energia: Quimioorganòtrof
Respiració: Aeròbica
Font de carboni: Compostos orgànics de baix pes molecular (hidrats de carboni, aminoàcids, alcohols i àcids grassos).
Acceptor extern d’electrons: H2 i CO
Altres: Particularment hi ha alguns que utilitzen nitrat com acceptor d’electrons anaeròbiament i altres són capaços d’utilitzar arginina com a font d’energia en anaerobis. La seva principal via de catabolisme de la glucosa és la Entner-Doudoroff. Casi sempre són oxidasa positius i sempre catalasa positius.


Característiques ecològiques:

Hàbitat: sòl, superfície de plantes i animals, i també en ambients aquàtics.
Rangs de creixement: pH neutre i temperatures entre 15 i 35 ºC.
Altres: Resisteixen en molts tipus d’aigües que és el seu principal medi de proliferació. Estan adaptats per sobreviure en condicions baixes de nutrients. La seva transmissió principal es per l’exposició a fluids contaminats.


Altres característiques, aplicacions o problemàtiques:

· Presenten nombrosos operons inductibles per adaptar-se als requeriments nutricionals del medi.

· Causa infeccions en les vies respiratòries i urinàries, sobretot en persones immunodeprimides.

· L’espècie Ralstonia eutropha és capaç de degradar compostos cloroaromàtics i altres contaminants, i a més s’utilitza en la producció de plàstic biodegradable gràcies a que acumula polihidroxialcanoats (polímer que s’utilitza per fer el plàstic).


· Algunes espècies com Ralstonia pickettii tenen capacitat de créixer en aigua ultrapura.

Rickettsia spp.

Nom: Rickettsia spp.

Classificació
  • Fílum: Proteobacteri
  • Classe: Proteobacteri alfa
  • Ordre: Rickettsiales
  • Família: Rickettsiaceae
  • Gènere: Rickettsia
  • Espècies: Rickettsia felis, Rickettsia typhi, Rickettsia conorii...

Característiques morfològiques
  • Morfologia: Cocs, bacils o filaments (poc definides i variables)
  • Agrupació: Coc-bacil
  • Gram: Gramnegatius
  • Mida: Pot presentar forma de coc (0,1µm de diàmetre, molt petits), bacil (1-4 µm de llargada)  o filaments (10 µm de llargada)
  • Mobilitat (tipus de flagelació): No presenten flagels

Característiques metabòliques
Són paràsits intracel·lulars obligats, amb un sistema energètic propi encara que insuficient i sensibles a diversos antibiòtics. Utilitzen l'activitat metabòlica de la cèl·lula i es multipliquen en el citoplasma, fins que provoquen la lisis de les cèl·lules.
En solucions salines diluïdes, les rickettsies aïllades són inestables perdent activitat metabòlica i infectivitat per cèl·lules animals, però si el medi és enriquit amb potassi, albúmina sèrica i sacarosa, el microorganisme pot sobreviure algunes hores. Si s'agrega ATP a la solució, els bacteris metabolitzen i consumeixen ATP.
La base del parasitisme obligat d'aquests bacteris és que requereixen un citoplasma enriquit per estabilitzar una membrana cel·lular molt permeable.
Les rickettsies tenen algunes de les capacitats metabòliques dels bacteris però requereixen de l'agregat de factors exògens per expressar aquesta capacitat. La resposta a cofactors exògens implica una permeabilitat inusual de la membrana citoplasmàtica.


Característiques ecològiques
Són bacteris que es multipliquen per fissió binària.
En condicions nutricionals pobres, deixen de dividir-se i creixen en forma filamentosa, però a l'agregar nutrients al medi, aquestes ràpidament es transformen en formes coc i bacil. Immediatament després de la divisió, les Rickettsies inicien moviments intensos a través del citoplasma. Es formen de 6 a 10 cèl·lules filles dins la cèl·lula hoste abans que la destrueixi i les alliberi.
S'inactiven ràpidament a 56ºC i rarament sobreviuen fora de l'hoste, per això necessiten d'un vector, que en el cas d'aquests bacteris serien artròpodes. Es multipliquen en el tracte intestinal d'aquests, i són excretades pels excrements, però ocasionalment arriben a les glàndules salivals dels artròpodes.


Altres característiques, aplicacions o problemàtiques
Es transmeten a humans a través de les picadures dels artròpodes (com paparres, polls, puces). Si l'hoste és un mamífer, els bacteris es troben a l'endoteli dels vasos sanguínis petits, particularment en els del cervell, pell i cor. La hiperplàsia de les cèl·lules epitalials i la formació de coàguls sanguinis localitzats condueixen a l'obstrucció del flux sanguini, amb escapament d'hematies al teixit circundant. Les cèl·lules inflamatories s'acumulen al voltant dels segments afectats dels vasos sanguínis, que provoquen pèrdua del coneixement i "shock" terminal. La mort és atribuida al dany de les cèl·lules endotelials, resultant en pèrdua de plasma, disminució del volum sangúini i "shock".

Les enfermetats rickettsials de l'home estan relacionades amb el tipus de vector:
Agent
Vector
Reservori
Transmisió
Patologia
R. rickettsii
Paparres
Rosegadors, gossos, guineus
Picadura d'artròpode
Febre tacada
R. prowazekii
Polls
Home
Excrements d'artròpode
Tifus epidèmic
R. typhi
Puces
Rosegadors
Excrements d'artròpode
Tifus endèmic
E. chaffeensis
Paparres
Animals salvatges
Picadura d'artròpode
Erlichiosis
C. burnetii
Paparres (només en animals)
Animals salvatges i domèstics
Inhalació de pols contaminada
Febre Q

Taula 1. Enfermetats provocades per rickettsies. http://ecaths1.s3.amazonaws.com/catmicromed/APUNTE%20Rickettsias%20Mycoplasmas%20Chlamydias.pdf

Pseudomonas aeruginosa

Nom: Pseudomonas aeruginosa
Classificació:
  • Domini: Bactèria
  • Fílum: Proteobacteria
  • Classe: gamma proteobacteria
  • Ordre: pseudomonadals

Família: Pseudomonadaceae
Gènere: Pseudomona
Espècie: Pseudomona aeruginosa

Característiques morfològiques:
Morfologia de bacils i alguns cocs. Es pot trobar tant aïllat, per parelles o formant cadenes curtes. Microorganismes gram negatius (G-), mòbils amb un flagel unipolar.
És un patogen oportunista d’animals, humans i plantes. In vitro fa olor a raïm.
Tendeix a formar biofilms.
La seva mida està entre 1,5μm i 3,8μm de llarg.

Figura 1: https://microbitos.wordpress.com/2015/04/28/pseudomonas-aeruginosa-p-putida-p-fluorescens-morfologia-medios-de-cultivo-enfermedades-y-mas/

Característiques metabòliques:
Microorganisme aeròbic estricte-oxidatiu, on l’acceptor final d’electrons és l’oxigen exceptuant en condicions anaeròbiques,  que l’acceptor final és el nitrat.
La seva font principal de carboni és la glucosa. És un bacteri capaç d’utilitzar moltes varietats de compostos orgànics com a substrat per créixer i colonitzar molts medis.
Secreta pigments fluorescents que poden variar, des del vermell fins al negre com la piocianina(verd-blau), la piorrubina(vermell) i la pioverdina(verd-grogós); que es poden posar de manifest amb la coloració de les colònies. També pot secretar toxines extracel·lulars com les exotoxines A.
Produeix un enzim anomenat catalasa(oxidasa), que és utilitzada en moments d’estrès per convertir l’H2O a H2O i O2.
L’espècie és capaç de reproduir-se a temperatures de 42ºC, fet que ens permet identificar-la.

Característiques ecològiques:
És un bacteri molt extes, ha pogut colonitzar tant ambients naturals com artificials i és degut a que a part de poder viure en condicions aeròbiques, és capaç de viure en ambients hipotòxics(té molts enzims que li permeten utilitzar gran varietat de substàncies com a nutrients).
Els podem trobar en l’aigua, al terra, en animals o en plantes ja que les seves necessitats alimentaries són mínimes. Els exemples més clars on es troben són en aigües contaminades, desaigües, piscines d’aigua calenta, hospitals(respiradors, humitejadors, dutxes...), etc. L’epidemología de l’espècie està relacionada amb els medis humits.
Quan formen biofilms estan sobre les roques i pedres de fons amb bastants aigua com en llacs.
  
Altres característiques, aplicacions o problemàtiques:
Pseudomonas aeruginosa com a patogen, és oportunista i responsable d’una amplia gamma d’infeccions. Particularment afecta als pacients amb el sistema immunitari molt dèbil/afectat com és el cas de pacients que pateixen SIDA, fibrosi quística... també afecta a aquelles persones que han patit cremades greus, amb malalties als pulmons... És molt potent i s’escampa amb molta rapidesa. En hospitals té una taxa de 40-60 % de mortaldat.
La problemàtica principal d’aquest patogen és que adquireix resistència a diverses classes d’antibiòtics molt fàcilment degut a la seva capacitat de produir molts enzims i per la disminució de la permeabilitat de la membrana externa. A més adquireix nous mecanismes de resistència gràcies a les mutacions genètiques.
Pot provocar moltes malalties com són la fibrosi quística cardíaca, insuficiència respiratòria, infeccions a la pell i a teixits tous, endocarditis, septicèmia, etc.
El seu genoma és de 6-7Mb,  ric en G i C, a més està conté una part conservable i una part accessòria que va variant.

Com a aplicació observada, es pot utilitzar P. aeruginosa per descompondre hidrocarburs i s’ha fet servir per descompondre olis de bessaments de petroli i trencar boles de quitrà.

Methylobacterium spp.

Nom: Methylobacterium spp.

Classificació:
  • Fílum: Proteobacteria
  • Classe: Alphaproteobacteria
  • Ordre: Rhizobials
  • Família: Methylobacteriaceae
  • Gènere: Methylobacterium, Microvirga, protomones, roseomones

Característiques morfològiques
  • Morfologia: Bacils, a vegades ramificats i pleomòrfics.
  • Agrupació: lliures o formant rosetes
  • Gram: bacteris gram negatius.
  • Mida: 0,8-1,0 x 1,0-8,0 µm.
  • Motilitat i tipus de flagel·lació: presenta motilitat gràcies a la seva flagel·lació polar.
  • Pigmentació: el seu color es troba dins el rang de rosa pàl·lid fins a taronja -vermellós.
  • Inclusions i grànuls: inclusions sudanofíliques i ocasionalment grànuls de volutina.

Característiques metabòliques
  • Font d'energia: Química (matèria orgànica)
  • Font de poder reductor (e): aconsegueixen el poder reductor a partir de matèria orgànica, són metilotròfics (compostos d'un sol carboni) facultatius o metanotròfics facultatius
  • Font de carboni: Matèria orgànica, compostos d’un sol carboni com el formaldehid o el metanol.
  • Acceptor extern d'eO2
  • Reciclatge del NADH: Respiració aeròbia.

Característiques ecològiques
  • Rangs de creixement per a paràmetres ambientals rellevants:  la seva temperatura òptima és de  25 a 30ºC.
  • Hàbitat i distribució: Superfície de fulles i altres parts de la planta, sòl, aigua, endosimbionts dintre de cèl·lules vegetals, llacs amb sediments, grans d'arròs. Colonitza les parts aèries i subterrànies de les plantes com epi- i endòfita.
  • Abundància: sobretot en la filosfera de les plantes.

Altres característiques, aplicacions o problemàtiques
Són considerats promotors del creixement vegetal. Ajuden al desenvolupament de les plantes mitjançant la síntesi de fitohormones, enzims reguladors del creixement vegetal o la secreció de compostos implicats en el biocontrol o supressió de malalties. Els bacteris de l’espècie Methilobacterium spp. poden oxidar el metà procedent dels camps d'arròs.
Els bacteris metilotròfics, com Methylobacterium, són hostes atractius per a la producció de proteïnes recombinants ja que  els substrats que són necessaris per fer-los crèixer són poc costosos. Alhora, s'ha vist que el nivell d'expressió pot arribar a ser, en funció de la soca, a l'ordre del 10% del contingut total de proteïna.