Charakteristika pseudomonas, fylogeneze a taxonomie, morfologie, životní cyklus



Pseudomonas je rod bakterií, který se nachází v rodině Pseudomonaceae. První popis těchto mikroorganismů byl vyroben německým mykologem Walterem Migulou v roce 1894.

Tyto bakterie se vyznačují tím, že jsou aerobní a gramnegativní. Mají tvar rovného bacillu nebo představují určité zakřivení. Oni jsou mobilní kvůli přítomnosti monotonic flagella (jeden flagellum) nebo multitricos (několik flagella). Bičík má tendenci být v polární poloze.

Většina druhů rodu je pozitivní oxidáza a kataláza. Dalším znakem zájmu rozpoznat skupinu je obsah GC v DNA, který jde od 58 - 72%..

Pseudomonas nevyvíjí rezistenční struktury, jako jsou spory. Nepředstavují kapsli obklopující stěnu nebo prodloužení této a cytoplazmy (prosteca), které se vyskytují v jiných bakteriálních skupinách.

Studium Pseudomonas To bylo osloveno hlavně argentinským mikrobiologem Norberto Palleroni. Tento výzkumník navrhl oddělit rod do pěti skupin na základě homologie rRNA.

V současné době je ve třinácti různých skupinách rozpoznáno 180 různých druhů. Některé z těchto skupin jsou rozpoznány produkcí fluorescenčního pigmentu známého jako pioverdin.

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
    • 1.1 Distribuce
    • 1.2 Teplota
    • 1.3 Nemoci
    • 1.4 Aplikace
    • 1.5 Barvení a dýchání
    • 1.6 Identifikace
  • 2 Pigmenty
  • 3 Fylogeneze a taxonomie
  • 4 Skupiny v Pseudomonas senso stricto
  • 5 Morfologie
    • 5.1 Flagella
  • 6 Životní cyklus
    • 6.1 Plazmidy
  • 7 Lokalita
  • 8 Nemoci
    • 8.1 Nemoci u zvířat a lidí
  • 9 Nemoci v rostlinách
  • 10 Odkazy

Obecné vlastnosti

Distribuce

Vzhledem ke své velké schopnosti růst v různých prostředích, rod má všudypřítomné ekologické a geografické rozložení. Byly nalezeny v suchozemském i vodním prostředí. Jsou chemotrofní a snadno se pěstují ve výživném kultivačním médiu na agaru.

Teplota

Ideální teplotní rozsah je mezi 25 a 30 ° C. Bylo však zjištěno, že druhy rostou při teplotách pod nulou a dalších nad 50 ° C.

Nemoci

Mezi druhy, které tvoří rod, existují některé, které způsobují onemocnění zvířat a lidí. Podobně, mnoho druhů jsou patogenní rostliny, které způsobují tzv. Měkkou hnilobu.

Aplikace

Jiné druhy mohou být velmi užitečné, protože se prokázalo, že stimulují růst rostlin a mohou být aplikovány jako hnojiva. Mohou také degradovat xenobiotické sloučeniny (které nejsou součástí složení živých organismů)..

Některé z xenobiotik, které mohou degradovat, zahrnují aromatické uhlovodíky, chlorečnany a dusičnany. Tyto vlastnosti dělají některé druhy velmi užitečné v bioremediation programech.

Barvení a dýchání

Druhy Pseudomonas Jsou gramnegativní. Jsou převážně aerobní, takže kyslík je finálním receptorem elektronů v dýchání.

Některé druhy mohou používat dusičnany jako alternativní akceptory elektronů za anaerobních podmínek. V tomto případě bakterie redukují dusičnany na molekulární dusík.

Identifikace

Všechny druhy Pseudomonas Jsou katalázově pozitivní. Jedná se o enzym, který rozkládá peroxid vodíku na kyslík a vodu. Většina aerobních bakterií produkuje tento enzym.

Ve skupině jsou pozitivní a negativní oxidázy. Přítomnost tohoto enzymu je považována za užitečnou pro identifikaci gramnegativních bakterií.

Většina druhů akumuluje polysacharid glukózy jako rezervní látku. Některé skupiny však mohou mít polyhydroxybutyrát (PHB), což je polymerní produkt asimilace uhlíku.

Pigmenty

Různé druhy Pseudomonas produkují pigmenty, které byly považovány za taxonomicky důležité.

Mezi nimi jsou různé typy fenazinů. Nejběžnějším typem tohoto typu je modrý pigment pioacinu. Má se za to, že tento pigment přispívá ke zvýšení kapacity P. aeruginosa kolonizace plic pacientů s cystickou fibrózou.

Jiné fenaziny mohou dávat zelené nebo oranžové pigmenty, které jsou velmi užitečné při identifikaci některých druhů rodu.

Další pigmentová charakteristika některých skupin Pseudomonas Je to pioverdin. Ty dávají nažloutlé zelené barvy a jsou typické pro takzvané Pseudomonas fluorescenční.

Pioverdin má velký fyziologický význam, protože působí jako siderofor. To znamená, že může zachytit nedostupné železo a rozpustit ho v chemických formách, které mohou být využívány bakteriemi.

Fylogeneze a taxonomie

Pseudomonas To bylo nejprve popsáno v roce 1894 Walter Migula. Etymologie jména znamená falešnou jednotu. V této skupině je v současné době rozpoznáno 180 druhů.

Rod je lokalizován v Pseudomoneacae rod Pseudomonal pořadí. Druh druhu je P. aeruginosa, který je jedním z nejznámějších ve skupině.

Charakteristiky používané v principu pro popis rodu byly velmi obecné a mohly být sdíleny jinými skupinami bakterií.

Následně, přesnější charaktery byly používány definovat žánr. Mezi nimi lze uvést: obsah GC v DNA, pigmentaci a druh rezervní látky mezi ostatními.

V 70. letech 20. století provedl specialista skupiny Norberto Palleroni společně s dalšími výzkumníky studii ribozomální RNA. Tohle určovalo Pseudomonas by mohly být rozděleny do pěti různých skupin podle homologie rRNA.

Použitím přesnějších molekulárních technik bylo stanoveno, že skupiny II-V zavedené Palleroni odpovídají ostatním skupinám Proteobacteria. V současné době se předpokládá, že odpovídá pouze skupině I Psedomonas senso stricto.

Většina druhů v této skupině produkuje pioverdin. Způsob, jak biosyntetizovat a vylučovat tento pigment může pomoci odlišit druhy od sebe navzájem.

Skupiny v Pseudomonas senso stricto

Na základě multilokusové sekvenční analýzy bylo navrženo Pseudomonas Bylo by rozděleno do pěti skupin:

Skupina P. fluorescensToto je velmi různorodé a druhy jsou saprofyty, které jsou přítomny v půdě, vodě a povrchu rostlin. Mnoho druhů podporuje růst rostlin.

Skupina P. syringae: je složen hlavně z druhů, které fytopatogeny. Je známo více než padesát pathovarů (kmeny bakterií s různým stupněm patogenity).

Skupina P. putidaDruhy této skupiny se nacházejí v půdě, rhizosféře různých rostlin a ve vodě. Mají vysokou schopnost degradace látek.

Skupina P stutzeriTyto bakterie mají velký význam v cyklu živin a představují vysokou genetickou rozmanitost.

Skupina P aeruginosaTato skupina představuje druhy, které zabírají různá stanoviště, včetně lidských patogenů.

Nicméně, v nedávnější molekulární studii to je navrhl, že rod je rozdělen do třinácti skupin sestávat ze dvou k více než šedesáti druhům.

Největší skupina je P. fluorescens, který zahrnuje druhy druhů, které jsou široce používány v bioremediačních programech. Dalším zajímavým druhem v této skupině je P. mandelii, , který roste v Antarktidě a prokázal, že je velmi odolný vůči antibiotikům.

Morfologie

Bacily jsou rovné až mírně zakřivené, 0,5 - 1 μm široké x 1,5 - 5 μm dlouhé. Nejsou schopny tvořit a hromadit polyhydroxybutyrátové granule v kultivačním médiu s nízkým obsahem dusíku. To je odlišuje od ostatních aerobních bakterií.

Buněčná obálka se skládá z cytoplazmatické membrány, buněčné stěny a vnější membrány, která tuto membránu kryje.

Buněčná stěna je typická pro gramnegativní bakterie, které jsou tenké a skládají se z peptidoglykanu. Cytoplazmatická membrána odděluje cytoplazmu od ostatních složek buněčné obálky. Je tvořen lipidovou dvojvrstvou.

Vnější membrána se skládá z lipidu zvaného lipopolysacharid, který má uhlovodíkové řetězce. Tato membrána je bariérou proti průchodu molekul, jako jsou antibiotika, která mohou způsobit poškození buňky. Na druhé straně umožňuje průchod živin potřebných pro fungování bakterie.

Schopnost vnější membrány projít některými látkami a ne jinými, je dána přítomností porinů. Jsou to strukturální proteiny membrány.

Flagella

Bičíky v rodě jsou obecně umístěny v polární pozici, ačkoli v některých případech to může být sub-polární. V některých kmenech  P. stutzeri a další druhy bočních bičíků jsou pozorovány.

Počet bičíků je taxonomicky důležitý. Může být přítomen bičík (monotrický) nebo několik (multitrico). U stejného druhu může počet bičíků představovat odchylky.

U některých druhů byla pozorována přítomnost fimbrií (tenčí a kratší proteinový přírůstek než bičík), což odpovídá evaginaci cytoplazmatické membrány..

In  P. aeruginosa Fimbrie jsou přibližně 6 nm široké, jsou zatahovatelné a působí jako receptory pro několik bakteriofágů (viry, které infikují bakterie). Fimbrie mohou přispět k adhezi bakterie k epitelovým buňkám svého hostitele.

Životní cyklus

Druhy Pseudomonas, Stejně jako všechny bakterie se reprodukují binárním štěpením, což je typ asexuální reprodukce.

V první fázi binárního štěpení bakterie vstupuje do procesu duplikace DNA. Ty představují jeden kruhový chromozom, který začíná být kopírován aktivitou replikačních enzymů.

Replikované chromozomy jdou na konec buňky, později se vytvoří septum a vytvoří se nová buněčná stěna, která vytvoří dvě dceřinné buňky..

U druhů Pseudomonas Bylo pozorováno několik mechanismů genetické rekombinace. To zaručuje výskyt genetické variability v organismech asexuální reprodukce.

Mezi těmito mechanismy je transformace (fragmenty exogenní DNA mohou vstupovat do bakterií). Další jsou transdukce (výměna DNA mezi bakteriemi virem) a spojení (přenos DNA z dárcovské bakterie na příjemce).

Plazmidy

Plazmidy jsou malé kruhové molekuly DNA, které se vyskytují v bakteriích. Ty jsou odděleny od chromozomu a replikovány a přenášeny nezávisle.

In Pseudomonas plasmidy splňují různé funkce, jako jsou faktory plodnosti a rezistence vůči několika látkám. Kromě toho některé poskytují schopnost degradovat neobvyklé zdroje uhlíku.

Plazmidy mohou mimo jiné poskytovat rezistenci vůči různým antibiotikům, jako je gentamicin, streptomycin a tetracyklin. Na druhé straně jsou některé rezistentní vůči různým chemickým a fyzikálním činidlům, jako je například ultrafialové záření.

Podobně mohou pomoci zabránit působení různých bakteriofágů. Podobně dávají rezistenci proti bakteriocinům (toxiny produkované bakteriemi, které inhibují růst jiných podobných) \ t.

Lokalita

Druhy Pseudomonas mohou se vyvíjet v různých prostředích. Byly nalezeny jak v suchozemských, tak ve vodních ekosystémech.

Ideální teplota pro vývoj rodu je 28 ° C, ale druhy jako P. psychrophila může růst v rozmezí -1 ° C až 45 ° C. P. thermotolerans Může se vyvíjet při teplotě 55 ° C.

Žádný z druhů rodu toleruje pH nižší než 4,5. Mohou růst na médiu obsahujícím dusičnanové amonné ionty jako zdroj dusíku. Jako zdroj uhlíku a energie vyžadují pouze jednoduchou organickou sloučeninu.

Nejméně devět druhů Pseudomonas rostoucí v Antarktidě. Zatímco druh P. syringae byl spojován s vodním cyklem přítomným v dešťové vodě, sněhu a oblacích.

Nemoci

Druhy Pseudomonas může způsobit různé choroby rostlin, zvířat a lidí.

Nemoci u zvířat a lidí

Obecně se má za to, že druhy rodu mají nízkou virulenci, protože bývají saprofyty. Ty jsou oportunní a mají tendenci způsobovat onemocnění u pacientů s nízkou odolností vůči infekcím. Obvykle se vyskytují v močových cestách, dýchacích cestách, ranách a krvi.

Druh, který nejvíce postihuje lidi, je P. aeruginosa. Jedná se o oportunistický druh, který napadá imunosupresivní pacienty, kteří utrpěli těžké popáleniny nebo podstoupili chemoterapii..

P. aeruginosa Napadá hlavně dýchací cesty. U pacientů s bronchiektázií (dilatace průdušek) vzniká velké množství sputa a může být smrtící.

Bylo prokázáno, že P. entomophila je patogenní Drosophila melanogaster (muška). Požívá se při požití a napadá epiteliální buňky střeva hmyzu, které mohou způsobit smrt.

P. plecoglossicida byl nalezen jako patogen ryby ayu (Plecoglossus altivelis). Bakterie způsobuje hemoragické ascites (hromadění tekutiny v peritoneální dutině) u ryb.

Nemoci v rostlinách

Fytopatogenní druhy. \ T Pseudomonas způsobují velké množství nemocí. Ty mohou generovat nekrotické léze nebo skvrny na stoncích, listech a plodech. Mohou také produkovat žábry, hnilobu a cévní infekce.

Skupina P. syringae útoky hlavně na úrovni listů. Například v cibuli mohou produkovat skvrny listů a hnilobou.

V olivovníku (Evropská vlnadruhu P. savastanoi Je to původce olivové tuberkulózy, která se vyznačuje tvorbou nádorů. Tyto nádory jsou tvořeny především stonky, pupeny a někdy i listy, plody a kořeny. Způsobují defoliace, pokles velikosti rostliny a pozdější smrt.

 Odkazy

  1. Married MC, Urban N, R Díaz a A Díaz (2015) Tuberkulóza olivovníku: studie in vitro o účinku různých fungicidů na šest kmenů Pseudomonas savastonoi. Actas Simposio Expoliva, Jaén, Španělsko, 6. - 8. května.
  2. Hesse C, F Schulz, C Bull, BT Shaffer, Q Yan, N Shapiro, Hassan, N Varghese, L, Elbourne I Paulsen, N Kyrpides, T Woyke a J Loper (2018) Evoluční historie genomu Pseudomonas spp. Enviromental Microbiology 20: 2142-2159.
  3. Higuera-Llantén S, F Vásquez-Ponce, M Núñez-Gallego, M. Palov, S Marshall a J. Olivares-Pacheco (2018) Fenotypová a genotypová charakterizace nového multiantibiotického rezistentního alginátového hyperprodukčního kmene Pseudomonas mandelii izolován v Antarktidě. Polar Biol., 41: 469-480.
  4. Luján D (2014) Pseudomonas aeruginosanebezpečný protivník Acta Bioquím Clin. Latinoam. 48 465-74.
  5. Nishimori E, K Kita-Tsukamoto a H Wakabayashi (2000) Pseudomonas plecoglossicide sp. nov., původce bakteriálních hemoragických ascites ayu, Plecoglossus altivelis. Mezinárodní žurnál systematické a evoluční mikrobiologie. 50: 83-89.
  6. Palleroni NJ a M Doudoroff (1972) Některé vlastnosti a taxonomické subdivize rodu Pseudomonas. Annu. Phytopathol. 10: 73-100.
  7. Palleroni, N (2015) Pseudomonas. V: Whitman WB (editor) Bergeyho příručka Systematika Archaea a bakterií. John Wiley & Sons, Inc., ve spolupráci s Bergey's Manual Trust.