Taxonomia e Nomenclatura · »nomenclatura – atribuição de designações Nomenclatura NOMENCLATURA . 22/10/13 3 Microbiologia Alimentar I Nomenclatura Linnaeus (séc. XVIII) –

22/10/13

1

Microbiologia Alimentar I

Taxonomia e Nomenclatura


Na ciência denominar e classificar é essencial

!

22/10/13

2


o Os diferentes microrganismos estão organizados em taxons, ou seja grupos

taxonómicos.

o Três aspetos importantes na taxonomia:

» identificação;"

» classificação – ordenar em grupos"

» nomenclatura – atribuição de designações

Nomenclatura

NOMENCLATURA

22/10/13

3


Nomenclatura Linnaeus (séc. XVIII) – formou a nomenclatura binominal, com dois nomes:

•  O primeiro nome, escrito com letra maiúscula e em itálico (ou sublinhado) corresponde ao género;

•  O segundo nome, escrito com letra minúscula e em itálico é o epítopo específico da espécie.

•  Juntos formam o nome da espécie, em itálico ou sublinhado. Ex. Escherichia coli

OBS: por vezes é abreviado, substituindo-se o nome do género pela 1ª letra (maiúscula e com um “.”)

Ex. E. coli


• Membros de uma espécie têm muitas características em comum que os distinguem de outras espécies.

• Podem ser divididos em grupos pequenos e permanentes. A estes chamamos estirpes: subgrupos de uma espécie que têm características comuns que as distinguem de outras estirpes da mesma espécie.

• Estirpe: espécie mais um tripleto de números, letras ou ambos. Ex. Escherichia coli O157:H7

Nomenclatura

22/10/13

4


Nomenclatura

As estirpes, dentro da mesma espécie, podem diferir umas das outras de várias maneiras: •  Biovares: estirpes procarióticas caracterizadas por diferenças

químicas e fisiológicas; •  Morfovares: diferem morfologicamente; •  Serovares: têm propriedades antigénicas distintas.


Nomenclatura

•  epíteto especifico é estável, i.e., o epíteto mais antigo de um organismo particular deve manter-se.

•  Pelo contrário, o nome genérico pode alterar-se se um organismo for colocado num novo género, devido a nova informação.

Exemplo: O género Streptococcus foi dividido para formar 2 novos géneros: Enterococcus e Lactococcus, baseado na análise de RNAr e outras características. Assim, o antigo Streptococcus faecalis é agora denominado Enterococcus faecalis.

22/10/13

5


• Linnaeus, para além da nomenclatura binominal, introduziu ainda uma hierarquia taxonómica de grupos.

• Um príncipio básico da taxonomia é que um grupo numa posição mais elevada possui menos características em comum do que os grupos em posição mais baixa.

Nomenclatura


22/10/13

6


o O primeiro código de identificação surgiu em 1900, e o último data dos

princípios dos anos 90.

o No que respeita à espécie, tratam-se de organismos de cada tipo distinto com

características semelhantes, que recebem uma designação binominal em latim

ou grego, ex. Escherichia coli

o A atribuição dos nomes obedece a regras internacionais

Nomenclatura


Nomenclatura Escherichia coli"

"

A primeira palavra respeita ao género: sempre iniciado com letra maiúscula, e a segunda à espécie: sempre em minúsculas. Em itálico ou sublinhadas separadamente.

O nome do organismo normalmente está relacionado com alguma característica: forma, habitat, quais os nutrientes que utiliza, qual a doença que causa.

22/10/13

7


Curiosidades

Géneros com raiz latina: •  Bacillus: pequeno bastão •  Lactobacillus: pequeno bastão do leite •  Sarcina: grumo

Géneros com raiz grega: •  Micrococcus: pequeno grão •  Clostridium: pequeno fuso

Géneros em homenagem a pessoas: •  Erwinia: Erwin Smith (1º fitobacteriólogo - espécies patogénicas para as plantas)

•  Pasteurella: Pasteur •  Neisseria: Herbert Neisser (bacteriologista alemão que descobriu o 1º exemplo de Neisseria

gonorrheae)

•  Escherichia: Theodor Escherich (bacteriologista que descobriu a E. coli)

•  Salmonella: Daniel Helmer Salmon (patologista veterinário americano que descobriu a Salmonella enterica var. choleraesuis)


Curiosidades

O EPÍTETO ESPECÍFICO indica uma característica do grupo:

•  E. coli: do cólon

•  B. albus: bacilo branco •  S. pullorum: slamonela dos pintos

•  S. abortusovis: salmonela do aborto dos ovinos

•  Brucella cannis: brucela dos cães

22/10/13

8

CATEGORIAS TAXONÓMICAS


Categorias taxonómicas

o  Espécie - grupo de bactérias semelhantes; dentro da espécie podemos encontrar variedades

o  Género - grupo de espécies semelhantes

o  Famílias - grupo de géneros semelhantes

o  Ordem

o  Classe

o  Filo

o  Reino

22/10/13

9


Por vezes a espécie é subdividida em variedades:"

•  S. lactis var multigenes – aroma a malte no leite

•  S. lactis var cremoris – espessura do leite

Existem ainda os nomes comuns das bactérias:

•  Morrinha – Pseudomonas aeruginosa

•  Gonococo – Neisseria gonorrhoeae

•  Bacilo da tuberculose – Mycobacterium tuberculosis

•  Bacilo da febre tifóide – Salmonella typhi

Categorias taxonómicas

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS USADAS EM TAXONOMIA

22/10/13

10


Características e classificação dos microrganismos

Deparados com um número elevado e com uma grande

diversidade de organismos, os cientistas utilizam as

características dos diferentes tipos de organismos para

descrever formas específicas de vida e identificar novas

formas de vida.

Agrupar organismos relacionados é a base da

classificação.



Os objetivos óbvios da classificação são:

-estabelecer critérios para identificação de organismos

-agrupar organismos relacionados

-estabelecer relações entre esses organismos

22/10/13

11


Características e classificação dos microrganismos A taxonomia é a ciência da classificação.

Dá as bases para a denominação dos organismos e para a

sua classificação em categorias – taxon (plural taxa)

Os organismos classificados num grupo específico partilham

certas características, ou seja, apresentam unidade em

relação a essas características. Dentro de cada grupo

taxonómico existe também variedade.



22/10/13

12


Características e classificação dos microrganismos Para classif icação é necessário reconhecer as suas características de forma a descobrirem-se as semelhanças e as diferenças.

Dado o tamanho e as características dos microrganismos efetuam-se “culturas” dos mesmos

puras – descendentes de um mesmo tipo de microrganismo

mistas – descendentes de vários tipos de microrganismos

A partir do momento, em que o microrganismo é classificado, então é possível saber se é útil, banal ou patogénico, entre outros atributos eventualmente importantes.


Características e classificação dos microrganismos A maioria dos organismos macroscópicos podem ser

c lassi f icados prel iminarmente de acordo com as

características estruturais observáveis.

É mais difícil classificar organismos microscópicos, porque

têm estruturas muito semelhantes. Separar de acordo apenas

com a forma da célula, o seu tamanho ou associação não é

um sistema de classificação muito útil, nem a presença de

outras estruturas como flagelos, endosporos ou cápsula.

22/10/13

13


Características e classificação dos microrganismos Têm de ser utilizados outros critérios, entre eles a coloração Gram e

outras características relacionados com o crescimento, necessidades

nutricionais, fisiologia, bioquímica, genética…


PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS USADAS NA CLASSIFICAÇÃO DOS MICRORGANISMOS

CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS: •  Forma (cocoide, bacilar, espiralada e associações) e tamanho da célula; •  Morfologia das colónias (tamanho, textura); •  Características ultraestruturais; •  Coloração de Gram – Hans Christian Gram (1884): características da

estrutura que explicam a coloração; •  Cílios e flagelos; •  Mobilidade; •  Esporolação (termoresistência e toxinfeções alimentares); •  Cápsula; •  Pili; •  Etc.

22/10/13

14



CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS E METABÓLICAS: •  Fonte de carbono; •  Fonte de energia; •  Nutrição (autotróficos / heterotróficos); •  Mecanismos de conversão energética; •  Produtos de fermentação; •  Temperatura de crescimento (mínima, máxima e ótima); •  Relação com o O2 (aeróbia, anaeróbia, anaeróbia facultativa, microaerófila); •  pH ótimo e amplitude de crescimento; •  Etc.



CARACTERÍSTICAS ECOLÓGICAS: (CARACTERÍSTICAS QUE AFETAM A RELAÇÃO DOS MICRORGANISMOS COM O MEIO AMBIENTE) •  Capacidade de causar doença (patogenicidade); •  Preferências de habitat (temperatura, pH, O2, concentração osmótica)

22/10/13

15



CARACTERÍSTICAS MOLECULARES: •  COMPARAÇÃO DE PROTEÍNAS: as sequências de aminoácidos das proteínas

refletem as sequências de RNAm e, assim, estão diretamente relacionadas com as sequências de DNA que as codificam;

•  COMPARAÇÃO DE NUCLEOTIDOS: os genomas microbianos podem ser comparados diretamente e podem estabelecer-se similaridades taxonómicas, nomeadamente através da determinação da % de bases do DNA:

•  DNA -> 4 bases: A, G, C e T -> A emparelha com T e G emparelha com C.

ou varia com os microrganismos

G +CG +C + A+T

G +CA+T


Os cientistas utilizam normalmente chaves taxonómicas para

identi f icar microrganismos de acordo com as suas

características.

Nomenclatura

22/10/13

16


CLASSIFICAÇÃO DE BERGEY

22/10/13

17


É um manual que contém a

descrição dos organismos e chaves

dicotómicas para identificação.

(2ª edição).




Bergey – 2ª edição: I.  Archea e bactérias profundamente ramificadas e fototróficas; II.  Proteobactérias (Gram negativas); III.  Bactérias Gram positivas com baixa G+C; IV.  Bactérias Gram positivas com alta G+C; V.  Planctomycetes, Spirochaetes, Fibrobacteres, Bacteroidetes e

Fusobacteria.

22/10/13

18

Archea e bactérias ramificadas fototróficas



22/10/13

19



Grande diversidade de procariotas pertencentes a 2 Domínios: •  Archea •  Bacteria

As Archea estão divididas em 2 Filos baseados no RNAr: •  Filo Crenarchaeota: organismos termofílicos e hipertermofílicos

metabolizantes do sulfato. Hyperthermus butylicus Ex: fontes termais Nevada, Furnas

•  Filo Euryarchaeota: organismos metanogénicos halofílicos e termofílicos. sulfato-redutores. Ex: Lago Owens



As Bacteria estão divididas em 11 Filos: •  Filo Aquificae: inclui uma grande variedade de bactérias que vivem em

ambientes inóspidos. •  Filo Thermotogae: termófilos e hipertermófilos com uma membrana

exterior adicional.

•  Filo Thermodesulfobacteria: pequeno filo de bactérias redutoras de sulfato e termófilas.

•  Filo “Deinococcus-Thermus”: filo de bactérias cocóides altamente resistentes a condições ambientais extremas. Grossa parede celular (Gram +) mas revestidas por uma ME como as Gram -.

22/10/13

20



•  Filo Chrysiogenetes: constituído por uma única espécie com bioquímica e forma de vida únicas. Respira arsénico (forma oxidada. Arsenato-Tóxico) e usa acetato como dador de eletrões.

•  Filo Chloroflexi: bactérias verdes não sulfurosas. Realizam fotossíntese mas não produzem oxigénio (em àguas moderamente alcalinas).

•  Filo Thermomicrobia: bactérias verdes não sulforosas termófilas. •  Filo Nitrospira: bactérias Gram negativas oxidantes do Nitrogénio (imp em

aquários)

•  Filo Deferribacteres: quimioorganotróficas heterotróficas anaeróbicas (red do Fe – bacias petroliferas Mar do norte)

•  Filo Cyanobacteria: “algas azuis” – fotossintéticas

•  Filo Chlorobi: obrigatoriamente anaeróbias, fotoautotróficas

Proteobactérias Gram negativas (Filo Proteobacteria)

22/10/13

21



22/10/13

22


Filo Proteobacteria

•  Filo Proteobacteria tem mais de 1300 espécies em 384 géneros. •  Apesar de relacionados, os organismos deste grupo são muito

diferentes em morfologia e fisiologia.

5 Classes: §  Alphaproteobacteria §  Betaproteobacteria §  Gammaproteobacteria §  Deltaproteobacteria §  Epsilonproteobacteria

Oligotróficas (crescem em maios com baixos níveis de nutrientes)

Usam substâncias como H (Alcaligenes), Amónia (Nitrosomonas), Metano (Methylobacillus) e ácidos gordos voláteis (Burkholderia) em anaerobiose.

Quimiorganotróficas heterotróficas Bactérias predadoras de outras bactérias e bactérias que produzem sulfito a partir do sulfato.

Campylobacterales (Campylobacter e Helicobacter) – forma helicoidal, flagelos, Gram -, aeróbios / microaerófilos. Ap. Digestivo.


Filo Proteobacteria Classe I. Alphaproteobacteria

Inclui a maioria das formas oligotróficas (capazes de crescer em meios com baixos níveis de nutrientes). Exemplos: Nitrobacter: papel importante no ciclo do azoto (oxida o nitrito a nitrato)

Acetobacter: converte o álcool (etanol) em ácido acético - vinagre

Brucella (brucelose ou febre de malta), Rickettsia (riquetsiose), Coxiella (febre Q): patogénicos

22/10/13

23


Filo Proteobacteria Classe I. Alphaproteobacteria

GÉNERO PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS FONTE: Singleton, P. (2004)

Nitrobacter

Gram-, bastonetes, 0,6-0,8x1-2μm, geralmente imóveis, aeróbicos obrigatórios, respiração, obrigatoriamente quimiolitoheterotroficas (nitrificantes) ou facultativamente quimiorganoheterotroficas, opt 25-30ºC, solo

Acetobacter Gram-, cocos/bastonetes, 0,6-0,8x1-4μm, imóveis ou flagelados, aeróbicos obrigatórios, quimiorganotróficos, muitas estirpes conseguem oxidar o etanol a ácido acético (usado na produção de vinagre), opt 25-30ºC

Brucella

Gram-, bastonetes, cocobacilos ou cocos, 0,5-0,7x0,6-1,5μm, imóveis, aeróbicas, respiração, quimiorganotróficos. Complexos (são necessários meios de cultura enriquecidos), a maioria das estirpes são oxidase + e são tipicamente urease +, parasitas intracelulares patogénicos dos animais (incluindo Homem).

Rickettsia

Gram-, bastonetes, 0,3-0,6x0,8-2μm, imóveis, parasitas intracelulares obrigatórios/ patogénicos em vertebrados (incluindo o Homem) e artrópodes (ácaros), não usam a glucose como substrato mas sim o glutamato, opt. 32-35ºC.

Coxiella Gram-, bastonetes (polimórficos), 0,2-0,4x0,4-1μm, imóveis, endosporos. C. burnetii é parasita intracelular obrigatório vertebrados e artrópodes.


Classe I. Alphaproteobacteria

•  Género Brucella (febre ondulante ou de malta)

•  Género Coxiella; C. burnetti (febre Q; parasitas celulares obrigatórios)

•  Género Nitrobacter •  Género Acetobacter (produção de

vinagre)

22/10/13

24


Filo Proteobacteria Classe II. Betaproteobacteria

Bactérias que tendem a usar substâncias difundidas a partir da decomposição orgânica em zonas anaeróbias. Algumas destas bactérias usam: •  Hidrogénio: Alcaligenes •  Amónia: Nitrosomonas •  Metano: Methylobacillus •  Ácidos gordos voláteis: Burkholderia


Filo Proteobacteria Classe II. Betaproteobacteria

Exemplo: Família Neisseriaceae Diplococos Gram-, imóveis, não formadores De esporos, aeróbias estritas

Géneros: Moraxella: alimentos refrigerados Acinetobacter: alimentos refrigerados Alteromonas: ambiente marinho e carne e peixe refrigerados Flavobacterium: alimentos refrigerados

Alcaligenes: água, solo e alimentos refrigerados Neisseria: parasitas da espécie humana – Ex. N.meningitis e N.

gonorrhoeae

22/10/13

25


Filo Proteobacteria Classe III. Gammaproteobacteria

Classe Gammaproteobacteria

Ordem Enterobacteriales

Família Enterobacteriaceae

Ordem Vibrionales

Família Vibrionaceae

Ordem Pasteurellales

Família Pasteurellaceae

Ordem Pseudomonadales

Família Pseudomonadaceae

Família Azotobacteriaceae


Filo Proteobacteria Classe III. Gammaproteobacteria

Na sua maioria são quimiorganotróficos heterotróficos (matéria orgânica como fonte de energia, eletrões e carbono).

FAMÍLIA PSEUDOMODACEAE e AZOTOBACTEROACEAE: Bastonetes Gram negativos, oxidase positivos, aeróbios estritos, o catabolismo do glícidos realiza-se através das vias Entner-Doudoroff e pentoses-fosfato + ciclo do ácido tricarboxílico (quimioorganoheterotróficas), FAGELOS POLARES

FAMÍLIA VIBRIONACEAE: Bastonetes (retos ou curvos, em forma de vírgula) Gram negativos, flagelos polares.

FAMÍLIA PASTEURELLACEAE: Bastonetes Gram negativos, Imóveis (ausência de flagelos), Géneros Pasteurella e Haemophilus.

FAMÍLIA ENTEROBACTERIACEAE: Bastonetes Gram negativos, flagelados perítricos ou imóveis, anaerobios facultativos.

22/10/13

26


Ordem Pseudomonadales

Família Pseudomonadaceae e Azotobacteriaceae (Gram negativos, bastonetes, aerobios)

Género Pseudomonas – putrefação superficial

Género Azotobacter (saprófita, solo) – fixação do azoto

Classe III. Gamaproteobacteria


Ordem Vibrionales

Família Vibrionaceae (Gram negativos, bastonetes retos ou curvos

(vírgula), móveis com um único flagelo polar)

Vibrio cholerae (cólera)

Vibrio parahaemolyticus (problemas gastrointestinais)


22/10/13

27


Ordem Enterobacteriales


Gram negativos, flagelados perítricos ou não móveis,

anaerobios facultativos, bastonetes, fermentadores da

glucose





22/10/13

28


Classe III. Gamaproteobacteria Família Enterobacteriaceae

Família Enterobacteriaceae Bastonetes, Gram -, anaerobios facultativos. Infeções intestinais, contaminações alimentares. GÉNEROS: Salmonella Shigella Yersinia Enterobacter Escherichia Klebsiella Proteus Serratia


Classe III. Gamaproteobacteria Família Enterobacteriaceae GÉNEROS: Salmonella -> bastonetes Gram-, móveis (flagelos perítricos), não esporuladas e não capsuladas. Antigénio O e H. Ex. Salmonella enterica, espécies patogénicas: Salmonella Typhi (febre tifóide), Salmonella Typhimurium (gastroenterites). Salmonelose adquirida por ingestão de alimentos ou H2O contaminados ou contato fecal-oral. Shigella -> bastonetes Gram-, não esporuladas, relacionadas com a E. coli e a Salmonella. Provoca intoxicação alimentar com diarreia sanguinolenta com muco – disenteria bacilar (ingestão de água e alimentos contaminados). Yersinia -> bastonetes Gram-, não esporuladas, com cápsula, agentes zoonóticos – Y. pestis (peste negra) Enterobacter -> Gram-, anaerobias facultativas. Existentes na água, esgotos, animais, vegetais e fezes humanas. Agentes patogénicos oportunistas (ex. infeções urinarias)

22/10/13

29


Classe III. Gamaproteobacteria Família Enterobacteriaceae GÉNEROS: Escherichia -> Gram-, anaerobias facultativas, não esporoladas. Habita o trato gastrointestinal de animais de sangue quente – a sua presença na água para consumo é indicadora de contaminação fecal. Klebsiella -> Gram-, imóveis, capsuladas. Ocorrem em fezes, trato gastrointestinal, água, solo, vegetais, frutos e cereais. Provoca pneumonias, infeções do trato urinário, infeções nos serviços de cuidados intensivos e neonatais. Proteus -> Gram -, anaerobia facultativa. Produz urease que hidrolisa ureia a amónia (NH3) => urina alcalina. Provoca infeções urinarias. Atividade proteolítica. Encontrados em alimentos refrigerados. Serratia -> Gram -, anaerobia facultativa. Produz pigmentação vermelha. Provoca alteração de carne refrigerada.


Ordem Pasteurellales

Família Pasteurellaceae (imóveis, cocobacilos com pleomorfismo)

Género Pasteurella

Género Haemophilus

Infetam animais e poucas são patogénicas para o Homem.

Atacam membranas mucosas e trato respiratorio.


22/10/13

30


Filo Proteobacteria Classe Deltaproteobacteria

Contém bactérias predadoras de outras bactérias e bactérias que produzem sufito a partir do sulfato. São bactérias Gram – capazes de mudar de forma.


Filo Proteobacteria Classe Epsilonproteobacteria

Composta só por uma Ordem: Campylobacterales, com 2 Famílias: Família Campylobacter Família Helicobacter Forma helicoidal (espiral ou forma de S), flagelos, Gram negativos, aeróbios / microaerófilos, não formadores de esporos.

22/10/13

31


Género Campylobacter Campylobacter jejuni: enterites

Campylobacter coli: enterites

Género Helicobacter Helicobacter pylori: Gram-, Microarefilo, encontrado no estômago todos têm flagelos, movem-se em linha reta Gram negativos, Aeróbios/ Microaérofilos, móveis, helicoidais/vibriões

Classe V. Epsilonproteobacteria

Bactérias Gram positivas com baixa % (C+G) (Filo Firmicutes)

22/10/13

32




Filo Firmicutes

Bactérias Gram +, com baixa % (G+C) no DNA

3 Classes: §  Clostridia §  Mollicutes §  Bacilli

22/10/13

33


Ordem Mycoplasmatales Mycoplasmas

Classe Mollicutes

Os membros da Classe Mollicutes não têm parede celular e não produzem Peptidoglicano. Como são bactérias rodeadas apenas pela MC, são POLIMÓRFICOS (cocos, forma helicoidal ou bastonetes). Normalmente imóveis.


Género Clostridium:

C. botulinum

C. perfringens

Classe Clostridia

Apesar de variarem na sua morfologia e tamanho, os organismos da Classe Clostridia tendem a ser anaeróbios. Género Clostridium: formam verdadeiros endosporos.

22/10/13

34


Classe Bacilli

Os membros da Classe Bacilli são aeróbicos ou anaeróbicos facultativos e podem ter a forma de bastão o cocos. A Classe Bacilli tem duas Ordens:

•  Bacillales: Género Bacillus Género Staphylococcus

•  Lactobacillales: Géneros Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostroc


Ordem Bacillales

Género Bacillus: ubiquitario; esporulado

B. cereus B. anthracis

Género Staphylococcus: pele, alimentos

S. aureus

Classe Bacilli

Ordem Lactobacillales

Géneros: Streptococcus (flora fecal e alimentos), Enterococcus (comensais

no intestino dos humanos), Lactococcus (produção de manteiga e queijo),

Lactobacillus (produção de ácido lático – iogurtes, regulador flora intestinal) e

Leuconostoc (vegetais)

22/10/13

35

Bactérias Gram + com % (C+G) de 50 a 55% (Filo Actinobacteria)



22/10/13

36


Filo Actinobacteria

Bactérias Gram +, com alta % (G+C) no DNA

1 Classe: §  Actinobacteria


Género Microbacterium: termodurica (pode sobreviver a Temp. muito acima da Temp. máxima de crecimento), leite e produtos de quinta Género Propionobacterium: Pele (acne), queijo suíço Género Bifidobacterium: intestinos Género Corynebacterium: infeções cutâneas, frequentemente isoladas de alimentos

Filo Actinobacteria

22/10/13

37


Família Mycobacteriaceae Género Mycobacterium: M. tuberculosis - tuberculose

Filo Actinobacteria

Outros (colocados juntos por conveniência)

22/10/13

38




Filo Spirochaetes •  Família Spirocaetaceae

•  Família Leptospiraceae

•  Bactérias móveis (flagelo), helicoidais, divisão

binária sem associação

•  Água, fluídos corporais (patogénicas)

Documents

Taxonomia e Nomenclatura · »nomenclatura – atribuição de designações Nomenclatura NOMENCLATURA . 22/10/13 3 Microbiologia Alimentar I Nomenclatura Linnaeus (séc. XVIII) –