Prokariotas: Eucariotas

Teoría del endosimbionte
Lynn Margulis (UMASS)
Diversidad Microbiana
Prokariotas:
Bacterias [ej. Cianobacterias, Bacterias Gram positivo,
Pseudomonas, Escherichia coli, etc.]
Arqueas [ej. Methanobacterium, Pyrolobus, Hablobacterium]
Eucariotas:
Algas, protistas, levaduras y hongos
Los TRES Dominios de la
VIDA
Diversidad Fisiológica
METABOLISMO
Reacciones REDOX
E'o (-) V Donante e-
eENERGIA
ADP + Pi ! ATP
Trabajo:
Mecánico
Transporte
Síntesis
Unidad Básica: Especie
(Sistema binomial, 200 años; Lineo)
C6H12O6 ! CO2
H2S ! S°
(bacterias oxidadoras
de azufre)
Orgánico
(heterotrofo)
Inorgánico
(litotrofo/autotrofo CO2)
Respiració
Respiración aerobia:
aerobia:
e-
E'o (+) V Aceptador e-
O2 ! H2O
Respiració
Respiración anaerobia:
desnitrificadoras
NO3 ! N2 Bacterias
Desnitrificación
SO4 ! H2S Bacterias
reductoras de azufre
Sulfidogénesis
CO2 ! CH4 Bacterias
metanogénicas
Metanogénesis
Fermentació
Fermentación: Orgánicos
• Especie, población donde sus miembros pueden
intercambiar genes unos con otros. Los miembros de una
especie no pueden intercambiar genes con miembros de
otras especies [Jim Smith, Ann. Rev. Ecol. Syst. 21:1-12].
...¿qué de especies que se reproducen asexualmente?
• Especie, un grupo de organismos parecidos, y un taxón
definido por sus propiedades colectivas del grupo
suficientes para distinguir la especie de otros grupos
relacionados [Microbial Diversity: Priorities for Research
and Infrastructure. Report of a conference held June 15-18,
1992, E. Lan., MI].
...¿cómo puede ser definida objetivamente la categoría de especie?
¿qué características pueden ser consideradas como diagnósticas?
¿cuánta diferenciación debe existir entre dos poblaciones antes
de que éstas sean reconocidas como especies independientes?
• Especie, homología mayor de 70% DNA-DNA [Bergey's
Manual, 1984].
Taxonomía: el arte de la
clasificación biológica
Funciones:
Identificar y describir la unidad taxonómica básica o especie.
Divisar la forma apropiada de catalogar esas unidades.
– Taxonomía numérica - forma para evaluar datos
fenotípicos (organismos vs. caracteres).
– Taxonomía polifásica - fenotipos y genotipos.
1. Clasificación - el arreglo ordenado de unidades a grupos.
2. Nomenclatura - rotular o nombrar unidades definidas por
clasificación.
3. Identificación - aplicación práctica del arte de clasificación y
nomenclatura.
…taxonomía
• Clasificació
Clasificación fené
fenética - sistema
basado en semejanzas generales (e.d.,
morfología).
• Clasificació
Clasificación filogené
filogenética - sistema
basado en relaciones evolutivas
(desarrollo evolutivo de la especie; valor
en términos de predicción).
Clasificación
Clasificación Fenética
Fenética
What do we need?
What biomolecules can we work with?
Methodology that identifies
specific molecules in a complex
mixture to identify specific groups
of microorganisms without the
need to culture.
Microbial Life-’02 Perry et al.
Clasificación Filogenética
Metodología
Organismo
Aislación DNA cromosomal
Aislación de DNA ribosomal (PCR)
Secuenciación DNA
Aliniación con Banco de Datos
Análisis
Representación: Arbol Filogenético
Ribosomal Data Project
Cultivo “Sulfur Reducing Bacteria” aislado por Natalia
Ramos de sedimentos de Vieques con RDX, TNT, HMZ
GTCTCCTTCGGGAGATGAGTAGAGCGGCGCACGGGTGAGTAACGCGTGGGT
GACCTACCCAGACGACTGGGATAACAGATGGAAACGTCTGCTAATACCGGA
TACTCTTCATATTTAACTTTATGAGGGAAAGGTGGCCTCTATTTATAAGCT
ACCACGTTTGGATGGGCCCGCGTTTCATTAGCTAGATGGTGGGGTAACGGC
TCACCATGGCTACGATGAATAGCTGGTCTGAGAGGATGATCAGCCACACTG
GAACTGAAACACGGTCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTGGGGAATATTG
CGCAATGGGGGAAACCCTGACGCAGCGACGCCGCGTGCGGGAAGAAGGCTT
TCGGGTCGTAAACCGCTGTCAGGAGGGAAGAAACTGTTAGGTTCGAATAGG
GCCTTTCACTGACGGTACCTCCAGAGGAAGCACCGGCTAACTCCGTGCCAG
CAGCCGCGGTAATACGGAGGGTGCAAGCGTTAATCGGAATCACTGGGCGTA
AAGCGTACGTAGGCGGCGCGGCAAGTCAGAAGTGAAAGCCCTCGGCTCAAC
CGAGGAATTGCTTTTGAAACTGCCGTGCTTGAGTCTCGGAGAGGTTGGCGG
AATTCCAGGTGTAGGAGTGAAATCCGTAGATATCTGGAGGAACACCAGTGG
CGAAGGCGGCCAACTGGACGAGTACTGACGCTGAGGTA
http://rdp.cme.msu.edu/
Análisis Filogenético
16S RNA Ribosomal
• Función universal
• Distribución universal
• Estimado: 1-2% variación en la secuencia cada 50
millones de años
• Fácil de aislar y caracterizar
• Estructura secundaria conocida
• Regiones conservadas y otras variables
• Secuencia comparable con otros organismos
• Banco de datos (RDP, ribosomal data project);
http://rdp.cme.msu.edu/
Resultados:
(características de un cronómetro evolutivo)
• Posición evolutiva relativa (distancia evolutiva).
• Tres linajes distintivos (2 Prokarióticos/1 Eucariótico)
Arquea, Bacteria & Eucaria.
• La raiz del árbol de la vida representa una forma
ancestral común.
• Arquea & Eucaria son evolutivamente más
relacionados.
• Las Arqueas están evolutivamente más cercanas a
la forma ancestral (más primitivos).
• Eucariotas están más distanciados de la forma
ancestral (menos primitivos).
• Origen termofílico de los seres orgánicos.
Phylum
Categorías
Reino
Filo
Clase
Orden
Familia
Género & Especie
Tres
Tres SUPERDOMINIOS
SUPERDOMINIOS
(superREINOS):
(superREINOS):
• Arquea:
• Crenarqueota (hipertermofílicas/acidofílicas)
• Euryarqueota (termofílicas, metanogénicas y halofílicas)
• Korarqueota (no-cultivables hasta el momento)
Tres SUPERDOMINIOS
(superREINOS):
• Arquea:
• Crenarqueota (hipertermofílicas/acidofílicas)
• Euryarqueota (termofílicas, metanogénicas y halofílicas)
• Korarqueota (no-cultivables hasta el momento)
• Bacteria:
• 17 linajes distintivos
Brock 2000
9th Edition
Décima Edició
Edición
Brock: Biology of Microorganisms
Phylums:
Proteobacterias (5 subdiviciones)
Bacterias Gram Positivas (Low GC/High GC)
Cianobacterias
Clamidias
Planctomicetos/Pirellula
Verrucomicrobia
Flavobacteria
Citofagales
Bacterias verdes sulfurosas
Espiroquetas
Deinococcales
Bacterias verdes no-sulfurosas
Termofílicas (Thermatoga, Thermodesulfobacterium, Aquifex)
Nitrospira
Deferribacter
Tres SUPERDOMINIOS
(superREINOS):
• Arquea:
• Crenarqueota (hipertermofílicas/acidofílicas)
• Euryarqueota (termofílicas, metanogénicas y halofílicas)
• Korarqueota (no-cultivables hasta el momento)
• Bacteria:
• 12 linajes distintivos
• Eucaria:
•
•
•
•
Protistas
Hongos
Plantas
Animales
Características utilizadas en
taxonomía microbiana
• Características morfológicas
i. forma
ii. tamaño
iii. motilidad (mótil, no-mótil); flagelo (posición,
número, etc); 'gladding'
iv. inclusiones celulares
v. color
vi. morfología de la colonia
vii. características ultraestructurales
viii. tinciones
• Características fisiológicas y metabólicas
i. composición de la membrana
ii. composición y estructura de la pared celular
(LPS)
iii. metabolismo energético básico
iv. caracteres nutricionales y metabólicos
v. requisitos nutricionales especiales
vi. susceptibilidad a bacteriófagos
• Características ecológicas
• Análisis genéticos
• Características moleculares
i. comparación de proteínas, enzimas, polyaminas
ii. composición de ácidos nucleícos (%G+C)
iii. hibridización de ácidos nucleícos
iv. secuencia de ácidos nucleícos