Pseudomonas putida

Nom: Pseudomonas putida

Classificació:

Fílum	Proteobacteria
Classe	Gamma Proteobacteria
Ordre	Pseudomonadales
Família	Pseudomonadaceae
Gènere	Pseudomonas

Pseudomonas putida.
Extreta de https://lacienciaysusdemonios.com

Característiques morfològiques:

Pseudomonas putida és un bacil de forma corba o recte que es pot trobar aïllat, en parella o bé formant cadenes curtes. La seves proporcions es troben entre els 0.5-0.8 μm d'amplada per 1.5-3.8 μm de llargada. És un bacteri gram-negatiu polar amb un flagel monòtric prim i no formen espores. Són bacteris luminescents i presenten la capacitat de formar biofilm.

 

Característiques metabòliques:

Pseudomona putida es defineix com un bacteri quimiolitoheterótrof, ja que té un metabolisme aerobi estricte-oxidatiu (posseeix una molècula inorgànica (oxigen) com a donador d’electrons). La seva font d’energia és quimiòtrofa, posseeix dioxigenases necessàries per degradar els hidrocarburs (benzè, toluens, hexadecà) a partir de reaccions redox. Obté la font de carboni a partir de la degradació d’alguns hidrocarburs, però no és capaç de degradar la glucosa, és per això que té una gran importància en la bioremediació.

Característiques ecològiques:

Generalment creix en la majoria de medis, tant terrestres com aquàtics, en llocs on hi ha presència d’oxigen. El rang de temperatura òptima per al seu creixement és entre 25 i 30 ºC i el seu pH òptim es troba entre el 6 i el 8. Es poden trobar distribuïts en llocs on s’ofereix una gran varietat de compostos orgànics i hidrocarburs com per exemple l’aigua, la vegetació, en terres, en gasolina, en humans, animals, etc.  

Altres característiques, aplicacions o problemàtiques:

La seva principal aplicació és en el procés de la bioremediació, gràcies  a la seva capacitat de degradar hidrocarburs (components del petroli) i utilitzar-ho com a font de carboni. Com ja s’ha dit, aquest bacteri pot créixer en llocs on hi ha hidrocarburs, fent una oxidació catabòlica per exemple gràcies al seu enzim toluè dioxigenasa i afavorir d’aquesta manera els processos de bioremediació. (llibre angles, pag 1000)

A més, Pseudomonas putida té diverses soques entre les quals trobem la KT2440, que gràcies als plasmidis que conté, és capaç de degradar el toluè i el xilè.  Aquesta soca colonitza les arrels de les plantes establint una relació de simbiosi. Pel bacteri suposa una millora, ja que li permet aprofitar els nutrients de l’arrel, i alhora, el bacteri protegeix la planta de diversos patògens i a més afavoreix el seu creixement. Gràcies als avantatges que confereix Pseudomonas Putida a les plantes, aquest bacteri és usat en bioenginyeria per a desenvolupar nous pesticides. (Espinosa-Urgelet al.,2002).

Pels humans és un bacteri beneficiós, però també és un dels principals bacteris oportunistes causants d’infeccions nosocomials (extrahospitalaris), especialment en ferides, cremades i en presentar-se en soques mucoides comporten una alta mortalitat en casos de fibrosi quística.

Shewanella spp.

Nom científic: Shewanella spp., també anomenat Shewy

Classificació:

I·lustració 1.  Bacteris Shewanella spp.
Font:http://genome.jgi-psf.org/she_m/she_m.jpg

• Domini: Bacteris

• Fílum: Proteobacteria

• Classe: Gamma Proteobacteria

• Ordre: Alteromonadales

• Família: Shewanellaceae

• Gènere: Shewanella 

Característiques morfològiques:

Són bacteris gram negatius, amb forma de bacils. Tenen pilis anomenats “nanofils” o “nanocables” que els permeten transferir electrons a un objecte extern.

Tenen un únic  flagel polar, aquest a més de funció motora, també s’ha vist que participa en la creació del biofilm. Presenten una motilitat anomenada “free-swimming”.

Algunes com la S.violacea presenten una aparença violeta, la S.putrefaciens  té una coloració rosa brillant i altres com la S.haliotis tenen una pigmentació taronja rosada. Altres espècies com la S.woodyi presenten una lluminositat característica.

Característiques metabòliques:

Són bactèries anaeròbies facultatives, és a dir, poden viure en condicions amb oxigen o sense, ja que poden tenir metabolisme aerobi o anaerobi. Tot i això la majoria viuen en condicions anaeròbiques  i fan respiració anaeròbica utilitzant cations metàl·lics com acceptors finals en la cadena de transport electrònic, això significa que tenen la capacitat de reduir metalls com el ferro, l’urani o el plutoni. En la S.oneidensis  l’acceptor final d’electrons no està restringit  als metalls, aquesta espècie també pot utilitzar sulfats, nitrats i cromats. A través dels “nanofils” poden subministrar electrons a un objecte exterior. L’espècie S.haliotis utilitza el malat com a font de carboni.

Característiques ecològiques:

Shewanella  forma un ampli grup heterogeni i mundialment distribuïts en la natura. Es troben fonamentalment en ambients marins però també la podem trobar en reservoris aquàtics, reserves energètiques naturals , productes de procedència animal (peix , carn, aus, làctics).  també els podem trobar en qualsevol tipus de sòl, inclús en sòls contaminats com cementiris nuclears.

En aigües marines, principalment es troben a la superfície dels peixos i en provoquen el seu deteriorament (S.baltica), tot i que també n’hi ha que viuen en el sediment marí. Molts d’ells són considerats psicròfils ja que viuen en hàbitats amb temperatures molt baixes.  Per exemple la S.violacea viu a una profunditat de 5.110 m i es considerada extremofil·la, ja que viu en condicions de 8 ºC i 30 MPa.

En la natura creen immenses xarxes elèctricament connectades, anomenades biofilm, que els permeten protegir-se i cooperar metabòlicament. El pellicle és una varietat de biofilm que es forma entre l’aire i el líquid on creix aquesta bactèria. En la S.oneidensis,  la formació del pellicle és força típica, i també està relacionada amb el procés de reducció de metalls pesats.

Altres característiques, aplicacions o problemàtiques:

S.frigidimarina es caracteritza per la seva habilitat de produir àcid eicosapentaenoic.

S.oneidensis  es caracteritza per la seva capacitat de reduir el manganés.

S.putrefaciens és un dels organismes associats amb l’olor de peix podrit, ja que produeix trimetilamina (d’aquí ve el nom de l’espècie de pútrid).

Icona popular

La Shewanella s’ha convertit en una icona per ensenyar l’electrogènesis microbiana i les cèl·lules de combustibles microbianes. També és la protagonista d’un còmic anomenat “Shewy, la Bactèria elèctrica” a més d’uns kits educacionals que estan a la venta per estudiants i aficionats.

Patologies humanes

L’espècie S.haliotis quan entra en contacte amb humans ja sigui a través del contacte directe amb l’organisme que es troba en l’aigua del mar, o bé per la ingesta de peix cru, causa una infecció severa del teixit tou, d’oïda, abdominal  o del tracte biliar.

Solucions contra la contaminació per residus radioactius i metalls pesats

A causa de la seva capacitat per reduir els metalls pesants en el medi ambient a través dels citocroms presents en la membrana externa, la S.oneidensis ha estat objecte d'investigació de la bioremediació.

S. algae té una gran importància pel Departament d’energia dels EUA degut a la seva habilitat per reduir la gran quantitat de residus radioactius presents en les aigües subterrànies fent-los menys solubles.

C₆H₁₂O₆  + 12 U⁶⁺  + 6H₂O + 24 e^-  → 6 CO₂ + 12 U⁴⁺ + 24 H⁺

Aigua soluble                                           Aigua insoluble

Bibliografia:

1. Digplanet (2015). Shewanella. Recuperat de:http://www.digplanet.com/wiki/Shewanella

2. MicrobeWiki (2011). Shewanella oneidensis. Recuperat de: https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Shewanella_oneidensis#Genome_structure 

3. NCBI (2010).Emerging Infections: Shewanella – A Series of Five Cases. Recuperat de:
   http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3040089/

Shigella spp.

Nom: Shigella spp.

Classificació:

Fílum	Proteobacteria
Classe	Gamma Proteobacteria
Ordre	Enterobacteriales
Família	Enterobacteriaceae
Gènere	Shigella

Característiques morfològiques:

Shigella spp. Extreta de http://www.shigellablog.com/

Shigella spp. és un petit bacil gram negatiu en forma de barra amb unes proporcions de 2-4 μm de llargada per 0.6 μm d’amplada. Poden estar sols o en colònies (estreptobacils o diplobacils), aquestes són d’uns 2-3 mm de diàmetre, circulars, convexes i d’un color blanc translúcid. No presenta motilitat a causa de la manca de flagels i no forma espores.

Característiques metabòliques:

Shigella spp. produeix ATP mitjançant la respiració aeròbica quan hi ha presencia d’oxigen, quan no hi és present utilitza una via de fermentació d'àcid mixt per metabolitzar els substrats (anaeròbic facultatiu) sense producció de gas. Són oxidasa negatiu, Voges-Proskauer negatiu i Roig de metil positiu. En general no són capaços de fermentar la lactosa excepte S. sonnei que sí que pot.

Característiques ecològiques:

El seu rang de creixement és entre 10-45 ºC (la temperatura optima és de 37 ºC). Creixen bé en els medis convencionals però no creix en medi mínim de glucosa i sals d'amoni excepte que es complementi amb àcid nicotínic.  El creixement s'inhibeix en un medi d’agar bismut sulfit (Wilson-Blair). Se sol trobar en llocs amb molta gent i falta de sanejament, els seus únics hostes són els humans i els primats i el vector de transmissió són les mosques o l’ús d’aigües contaminades.

Altres característiques, aplicacions o problemàtiques:

Shigella causa shigelosis, una malaltia infecciosa endèmica de països tropicals i llocs temperats que causa diarrea, vòmits, rampes estomacals i febre alta. La infecció dura de cinc a set dies, però els nens, els ancians i les persones que es troben immunodeprimides són més propensos als casos greus de la shigelosis. De fet, si es deixa sense tractament, la diarrea pot causar convulsions i fins hi tot la mort. S. sonnei causa la majoria dels casos de shigelosis.

Yersinia pestis

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.

Eva Milà, Laia Rodríguez, Israa Rila, Núria Pou

Clostridium tetani

Clostridium tetani

Nom: Clostridium tetani.

Classificació:  Fílum: Firmicutes, Classe: Clostridia, Ordre: Clostridiales, Família: Clostridiaceae, Gènere: Clostridium.

Característiques morfològiques:  És un bacil dilatat gram positiu d’unes 0.5–1.7 × 2.1–18.1 μm  i presenta mobilitat gracies a flagels perítrics tot i que algunes soques no presenten mobilitat.  Es formador d’espores, en aquest cas endòspores de major diàmetre que la cèl·lula vegetal, les espores solen ser rodones i terminals, però algunes vegades són ovalades i/o subterminals. En cultius frescs tenen coloració blava (gram +) però una vegada han passat 24 hores agafen una coloració vermella i les cèl·lules són gram -.

La paret cel·lular conté meso-DAP; els sucres principals de la paret cel·lular són principalment glucosa i ramnosa amb restes de galactosa i manosa. La paret es sensible a la dissolució per lisozims.  

Les colònies sobre una superfície d’agar sang són de 4-6 mm en diàmetre, planes, translúcides, de color gris, amb una superfície mat, irregular i amb els marges de rizoides i en general formen una zona estreta de β-hemòlisi. En agar les colònies són transparents i llanoses.

Característiques metabòliques:   En relació al seu metabolisme és estrictament anaeròbic i catalasa negatiu.  Són anaeròbics obligats i per tant a concentracions d’O₂ de l’aire no pot sobreviure. Es desenvolupa en entorns amb gran concentració de CO₂ i una baixa concentració de O₂. Cal destacar que l’espora sobreviu en ambients amb concentracions normals d’O.

Totes les soques utilitzen aspartat, glutamat, histidina i serina per al creixement; algunes soques utilitzen metionina, treonina i tirosina.  El fenol es produït per totes les soques i l’indol nomes per algunes amb brou suplementat amb L-fenilalanina, L-triptofan i L-tirosina.

És sensible a cloramfenicol, clindamicina, eritromicina, penicil·lina G i tetraciclina.

Els principals àcids grassos formats en condicions normals i sense glucosa són els àcids grassos saturats C12, C14, C16 i C18 i quantitats de més petites de C18 insaturat i àcid C16 amb un doble enllaç en la posició 7 o 9.

Característiques ecològiques: Produeix dos antígens solubles i patògens, tetanolisina i tetanospasmina.

Tetanolisina interfereix en la producció de la malaltia. La tetanospasmina, la causa del tètanus clínic en humans i altres animals, és una potent neurotoxina que afecta al sistema nerviós.

És un organisme ubic. És pot trobar al sòl en la majoria dels terrenys càlids i humits; en humans i altres femtes d’animals en particular de cavalls; en l’atmosfera d’un hospital; en algunes ocasions en les ferides en animals i humans, genives i dents infectades, ulceres corneals, infeccions en l’oïda mitjana, infecció intraperitoneal, omfalitis, infeccions uterines després del part, en teixits amb abrasions i laceracions, us d’agulles contaminades i budell de gat.

En cultius de brou de PYG les condicions per a un creixement òptim són d’un pH de 6.1 fins a 6.5 i una temperatura de 37 °C. EL creixement s’inhibeix per un 20% de bilis o 6,5% de NaCl i en condicions aeròbiques presenta una alta mortalitat.

Té una endòspora que pot resistir a condicions desfavorables durant 40 anys.

La via d’infecció sol ser per dispersió i contacte amb les espores per diferents vies com ara talls amb elements punxants o afilats, per mossegades d’animals, rarament per picadures d’insectes i contacte de ferides amb elements contaminats com ara terra, femtes, pols, etc.

Altres característiques, aplicacions o problemàtiques: És un organisme estudiat ja que aquest bacteri allibera la neurotoxina tetanospasmina responsable de la malaltia del tètanus. La toxina bloqueja els senyals nerviosos de la medul·la espinal fins als músculs provocant espasmes musculars.

Actualment hi ha vacunació en contra del tètanus. 

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.  

Eva Milà, Laia Rodríguez, Israa Rila, Núria Pou

Deinococcus spp

Deinococcus spp

Característiques

·       Nom: El seu nom científic és Deinococcus spp, on deinos en grec significa estrany i coccus significat coc. Per tant, amb el nom que se'l coneix és coc inusual. Aquest microorganismes pertany al grup Deinococcus.

· Classificació: Regne: Bacteria, Fílum: Deinococcus-Thermus, Classe: Deinococci, Ordre: Deinococcals, Família: Deinococcaceae, Gènere: Deinococcus.  

·       Característiques morfològiques: Té morfologia de coc que forma agrupacions circulars i de color blanc. La seva paret cel·lular té les característiques d'un bacteri gram negatiu, però té una capa molt espessa de peptidoglicà com els grams positius. És per això, que dins el mateix gènere Deinococcus, podem trobar espècies que es tenyeixen com a gram positives i d'altres com a gram negatives. És un bacteri que té la capacitat d'adherir-se a superfícies amb facilitat, ja que pot formar biofilms a través de les fímbries que la cèl·lula conté.

·       Característiques metabòliques: Obté la font d'energia a través de reaccions químiques, el poder reductor a través de matèria orgànica, la font de carboni a través de matèria orgànica i és un bacteri que realitza la respiració aeròbica. Per tant, és un bacteri quimiorganoheteròtrof amb respiració aeròbica. Una altra característica, és que prefereix utilitzar les vies metabòliques de regeneració del NADH i no de la producció de NADH com la glucòlisis.

·       Característiques ecològiques: Aquest gènere de bacteris poden créixer en múltiples ambients, ja que són molt resistents a ambients molt oxidants, també són resistents a ambients amb altes quantitats de radiació, etc. Aquest gènere creix en la majoria d'ambients rics amb sucres i oxigen.

·       Altres característiques, aplicacions o problemàtiques: Aquest gènere de bacteris és molt utilitzat en la biotecnologia, ja que té múltiples aplicacions. L'aplicació més important és la capacitat que té aquest bacteri de metabolitzar biomolècules orgàniques o metalls pesants en ambients molt radioactius. Una altra aplicació molt important és la capacitat que té aquest gènere a recombinar DNA de l'exterior i incorporar-lo en el seu genoma. És per això, que s'utilitza molt en bioteclogia, ja que se li pot afegir gens d'altres organismes per a realitzar funcions en condicions que els altres organismes no podrien. A més a més, té un sistema molt complex de metabolitzar sucres lignificats, que li permeten reduir grans quantitats de biomassa.