PSEUDOMONAS: CARACTERISTICI, MORFOLOGIE, CICLUL DE VIAȚĂ - BIOLOGIE - 2025

Pseudomonas este un gen de bacterii din familia Pseudomonaceae. Prima descriere a acestor microorganisme a fost făcută de micologul german Walter Migula în 1894.

Aceste bacterii se caracterizează prin a fi aerobe și Gram negative. Au formă de tijă dreaptă sau au o anumită curbură. Sunt mobile datorită prezenței flagelelor monotrice (un flagel) sau multitricului (mai multor flageluri). Flagelul are tendința de a fi în poziția polară.

Imaginea bacteriei Pseudomonas aeruginosa. Autor: Janice Haney Carr Furnizori de conținut: CDC / Janice Haney Carr, prin Wikimedia Commons.

Majoritatea speciilor din genul sunt oxidază și catalază pozitivă. O altă caracteristică de interes pentru recunoașterea grupului este conținutul de GC din ADN care variază între 58 - 72%.

Pseudomonas nu dezvoltă structuri de rezistență, cum ar fi sporii. Nu prezintă o capsulă care înconjoară peretele sau extensiile acestuia și citoplasma (prosteca), care apar în alte grupuri bacteriene.

Studiul Pseudomonas a fost abordat în principal de microbiologul argentinian Norberto Palleroni. Acest cercetător a propus să separe genul în cinci grupe pe baza omologiei ARN.

În prezent sunt recunoscute aproximativ 180 de specii separate în treisprezece grupuri diferite. Unele dintre aceste grupuri sunt recunoscute prin producerea de pigment fluorescent cunoscut sub numele de pyoverdin.

Caracteristici generale

distribuire

Datorită capacității sale mari de a crește în diverse medii, genul are o distribuție ecologică și geografică omniprezentă. Au fost găsite în mediul terestru și acvatic. Sunt chimiotrofe și ușor cultivate pe medii de cultură de agar de nutrienți.

Temperatura

Domeniul său ideal de temperatură este de 25-30 ° C. Cu toate acestea, s-a descoperit că speciile cresc la temperaturi sub zero și altele peste 50 ° C.

boli

Printre speciile care alcătuiesc genul, există unele care provoacă boli la animale și oameni. În mod similar, multe specii sunt agenți patogeni ai plantelor care provoacă așa-numita putregai moale.

Aplicații

Alte specii pot fi foarte utile, deoarece s-a dovedit că acestea stimulează creșterea plantelor și pot fi aplicate ca îngrășăminte. De asemenea, pot degrada compuși xenobiotici (care nu fac parte din compoziția organismelor vii).

Printre unele dintre xenobiotice care se pot degrada, ies în evidență hidrocarburi aromatice, clorați și nitrați. Aceste proprietăți fac unele specii foarte utile în programele de bioremediere.

Mancarea și respirația

Speciile Pseudomonas sunt Gram negative. Acestea sunt în principal aerobe, deci oxigenul este receptorul final al electronilor în respirație.

Unele specii pot utiliza nitrații ca acceptoare alternative de electroni în condiții anaerobe. În acest caz, bacteriile reduc nitrații la azot molecular.

ID-ul

Toate speciile Pseudomonas sunt catalaz pozitive. Aceasta este enzima care descompune peroxidul de hidrogen în oxigen și apă. Majoritatea bacteriilor aerobe produc această enzimă.

În cadrul grupului există specii de oxidază pozitive și negative. Prezența acestei enzime este considerată utilă în identificarea bacteriilor Gram negative.

Majoritatea speciilor acumulează un polizaharid de glucoză ca substanță de rezervă. Cu toate acestea, unele grupuri pot avea polidroxibutirat (PHB), care este un produs polimeric de asimilare a carbonului.

pigmenţi

Diverse specii de Pseudomonas produc pigmenți care au fost considerați de importanță taxonomică.

Printre acestea se numără diferite tipuri de fenazine. Cel mai frecvent de acest tip este piroacina pigmentului albastru. Se crede că acest pigment contribuie la creșterea capacității P. aeruginosa de a coloniza plămânii pacienților cu fibroză chistică.

Alte fenazine pot da pigmentări verzi sau portocalii, care sunt foarte utile în identificarea unor specii din gen.

Un alt pigment caracteristic al unor grupuri de Pseudomonas este pyoverdin. Acestea dau culori verzuie gălbui și sunt tipice așa-numitelor Pseudomonas fluorescente.

Pyoverdin este de mare importanță fiziologică, deoarece acționează ca un siderofor. Aceasta înseamnă că poate captura fierul indisponibil și îl poate dizolva în forme chimice pe care bacteriile le pot utiliza.

Filogenie și taxonomie

Pseudomonas a fost descris pentru prima dată în 1894 de Walter Migula. Etimologia numelui înseamnă falsă unitate. În prezent, 180 de specii sunt recunoscute în acest grup.

Genul este situat în familia Pseudomoneacae din ordinul Pseudomonales. Specia de tip este P. aeruginosa, care este una dintre cele mai cunoscute din grup.

Caracteristicile utilizate în principiu pentru a descrie genul au fost foarte generale și ar putea fi împărtășite de alte grupuri de bacterii.

Mai târziu, caracterele mai precise au început să fie folosite pentru definirea genului. Acestea includ: conținutul de GC în ADN, pigmentare și tipul de substanță de rezervă, printre altele.

În anii 70 ai secolului XX, specialistul grupului Norberto Palleroni, împreună cu alți cercetători, au efectuat un studiu asupra ARN ribozomal. Ei au stabilit că Pseudomonas ar putea fi separat în cinci grupuri diferite pe baza omologiei ARNr.

Folosind tehnici moleculare mai precise, s-a stabilit că grupele II-V stabilite de Palleroni corespundeau altor grupuri de Proteobacterii. În prezent, doar grupul I este considerat a corespunde lui Psedomonas senso stricto.

Majoritatea speciilor din acest grup produc pirovedină. Modul în care acest pigment este biosintetizat și secretat poate ajuta la diferențierea speciilor una de alta.

Grupuri în

Pe baza analizei secvenței multilocus, sa propus ca Pseudomonas să fie separat în cinci grupuri:

P. grup fluorescent : acesta este foarte divers și speciile sunt saprofite, fiind prezente în sol, apă și suprafețele plantelor. Multe specii promovează creșterea plantelor.

Grupa P. syringae : este compusă în principal din specii fitopatogene. Sunt recunoscute mai mult de cincizeci de pathovars (tulpini de bacterii cu diferite grade de patogenitate).

Grupa P. putida : speciile acestui grup se găsesc în sol, rizosfera diferitelor plante și în apă. Au o capacitate mare de descompunere a substanțelor.

Grupa P stutzeri : aceste bacterii au o importanță deosebită în ciclul de nutrienți și au o mare diversitate genetică.

Grupa P aeruginosa : în acest grup există specii care ocupă diverse habitate, inclusiv agenți patogeni umani.

Cu toate acestea, într-un studiu molecular mai recent, se propune ca genul să fie separat în treisprezece grupuri constând din două până la mai mult de șaizeci de specii.

Cel mai mare grup este cel al P. fluorescente, care include speciile de tip care sunt utilizate pe scară largă în programele de bioremediere. O altă specie de interes în acest grup este P. mandelii, care crește în Antarctica și s-a dovedit a fi foarte rezistent la antibiotice.

Morfologie

Bacilii sunt drepți până la ușor curbați, 0,5 - 1 µm lățime x 1,5 -5 µm lungime. Nu sunt capabili să formeze și să acumuleze granule de polidroxibutirat în medii de cultură scăzute de azot. Acest lucru îi diferențiază de alte bacterii aerobe.

Plicul celular este alcătuit din membrana citoplasmatică, peretele celular și membrana exterioară care o acoperă pe aceasta din urmă.

Peretele celular este tipic pentru bacteriile Gram negative, fiind subțire și compus din peptidoglican. Membrana citoplasmatică separă citoplasma de celelalte componente ale plicului celular. Este format dintr-o stratură lipidică.

Membrana exterioară este formată dintr-o lipidă numită lipopolizaharidă care are lanțuri de hidrocarburi. Această membrană este o barieră împotriva trecerii moleculelor, cum ar fi antibioticele care pot provoca deteriorarea celulei. Pe de altă parte, permite trecerea substanțelor nutritive necesare pentru ca bacteriile să funcționeze.

Capacitatea membranei exterioare de a lăsa să treacă unele substanțe, iar altele nu, este dată de prezența porinelor. Sunt proteine ​​structurale ale membranei.

flageli

Flagelele din gen sunt situate în general într-o poziție polară, deși în unele cazuri poate fi subpolar. Flagelele laterale sunt observate la unele tulpini de P. stutzeri și alte specii.

Numărul flagelelor are importanță taxonomică. Poate exista un flagellum (monoteric) sau mai multe (multitrichous). În aceeași specie, numărul flagelelor poate varia.

La unele specii, a fost observată prezența fimbriilor (apendice proteic mai subțire și mai scurtă decât un flagel), corespunzând evaginațiilor membranei citoplasmatice.

În P. aeruginosa fimbriile au aproximativ 6 nm lățime, sunt retractabile și acționează ca receptori pentru diferiți bacteriofagi (viruși care infectează bacteriile). Fimbriile pot contribui la adeziunea bacteriei la celulele epiteliale ale gazdei sale.

Ciclu de viață

Speciile Pseudomonas, ca toate bacteriile, se reproduc prin fisiune binară, un tip de reproducere asexuală.

În prima fază a fisiunii binare, bacteria intră într-un proces de duplicare a ADN-ului. Acestea au un singur cromozom circular care începe să fie copiat de activitatea enzimelor de replicare.

Cromozomii replicati merg spre capetele celulei, ulterior este generat un sept si un nou perete celular are originea pentru a forma cele doua celule fiice.

Au fost observate diverse mecanisme de recombinare genetică la speciile Pseudomonas. Aceasta garantează apariția variabilității genetice în organismele de reproducere asexuale.

Printre aceste mecanisme se află transformarea (fragmentele de ADN exogene pot intra în bacterii). Altele sunt transducția (schimbul de ADN între bacterii de către un virus) și conjuncția (transferul de ADN de la o bacterie donatoare la un destinatar).

Plasmidele

Plasmidele sunt mici molecule circulare de ADN care apar în bacterii. Acestea sunt separate de cromozom și se reproduc și se transmit independent.

În Pseudomonas, plasmidele îndeplinesc diferite funcții ca factori de fertilitate și rezistență la diverși agenți. În plus, unii oferă capacitatea de a degrada surse neobișnuite de carbon.

Plasmidele pot oferi rezistență la diferite antibiotice precum gentamicină, streptomicină și tetraciclină, printre altele. Pe de altă parte, unii sunt rezistenți la diferiți agenți chimici și fizici, cum ar fi radiațiile ultraviolete.

De asemenea, pot ajuta la prevenirea acțiunii diferitelor bacteriofage. De asemenea, ele dau rezistență împotriva bacteriocinelor (toxinele produse de bacterii pentru a inhiba creșterea celor similare).

habitat

Speciile Pseudomonas se pot dezvolta în diferite medii. Au fost găsite atât în ​​ecosistemele terestre cât și în cele acvatice.

Temperatura ideală pentru dezvoltarea genului este de 28 ° C, dar specii precum P. psychrophila pot crește într-un interval de -1 ° C până la 45 ° CP. Termotoleranii sunt capabili să se dezvolte la o temperatură de 55 ° C.

Niciuna dintre speciile genului nu tolerează un pH mai mic de 4,5. Ele pot crește în medii care conțin ioni de azot nitrat ca sursă de azot. Ele necesită doar un compus organic simplu ca sursă de carbon și energie.

Cel puțin nouă specii de Pseudomonas au fost găsite în creștere în Antarctica. În timp ce specia P. syringae a fost asociată cu ciclul apei, fiind prezentă în apa de ploaie, zăpadă și nori.

boli

Speciile Pseudomonas pot provoca diverse boli atât la plante, cât și la animale și la om.

Boli la animale și oameni

Speciile genului sunt considerate, în general, cu virulență scăzută, deoarece tind să fie saprofite. Acestea sunt oportuniste și tind să provoace boli la pacienții cu rezistență scăzută la infecție. Acestea sunt de obicei prezente în tractul urinar, tractul respirator, rănile și sângele.

Specia care afectează cel mai mult omul este P. aeruginosa. Este o specie oportunistă care atacă pacienții imunosupresați, care au suferit arsuri severe sau suferă chimioterapie.

P. aeruginosa atacă în primul rând tractul respirator. La pacienții cu bronșiectază (dilatarea bronhiilor) generează o cantitate mare de spută și poate fi fatală.

P. entomophila s-a dovedit a fi un agent patogen al Drosophila melanogaster (musca fructelor). Este răspândit prin ingestie și atacă celulele epiteliale ale intestinului insectei, ceea ce poate provoca moartea.

P. plecoglossicida a fost găsit ca agent patogen al peștilor ayu (Plecoglossus altivelis). Bacteriile provoacă ascite hemoragice (acumularea de lichid în cavitatea peritoneală) la pește.

Bolile plantelor

Speciile fitopatogene de Pseudomonas sunt cauza unei mari diversități de boli. Acestea pot genera leziuni sau pete necrotice pe tulpini, frunze și fructe. De asemenea, pot provoca goli, putrefacție și infecții vasculare.

Grupul P. syringae atacă în principal la nivel foliar. De exemplu, în ceapă pot produce pete pe frunze și putregaiul bulbului.

În măslin (Olea Europea) specia P. savastanoi este agentul cauzator al tuberculozei măslinului, caracterizată prin formarea de tumori. Aceste tumori se formează în principal pe tulpini, lăstari și uneori pe frunze, fructe și rădăcini. Ele provoacă defolierea, scăderea dimensiunii plantei și ulterior moartea acesteia.

Referințe

1. Casado MC, Urbano N, R Díaz și A Díaz (2015) Tuberculoză de măslin: studiu in vitro al efectului diferitelor fungicide pe șase tulpini de Pseudomonas savastonoi. Expoliva Symposium Proceedings, Jaén, Spania, 6 - 8 mai.
2. Hesse C, F Schulz, C Bull, BT Shaffer, Q Yan, N Shapiro, A Hassan, N Varghese, L, Elbourne I Paulsen, N Kyrpides, T Woyke și J Loper (2018) Istoria evoluției bazată pe genom a Pseudomonas spp. Microbiologie de mediu 20: 2142-2159.
3. Higuera-Llantén S, F Vásquez-Ponce, M Núñez-Gallego, M Palov, S Marshall și J Olivares-Pacheco (2018) Caracterizarea fenotipică și genotipică a unei noi tulpini hiperproducătoare rezistente la algeinele multiantibiotice ale Pseudomonas mandelii izolate în Antarctica. Polar Biol. 41: 469-480.
4. Luján D (2014) Pseudomonas aeruginosa: un adversar periculos. Acta Bioquím Clín. America Latina. 48 465-74.
5. Nishimori E, K Kita-Tsukamoto și H Wakabayashi (2000) Pseudomonas plecoglossicida sp. nov., agentul cauzal al ascitei hemoragice bacteriene a ayu, Plecoglossus altivelis. Revista internațională de microbiologie sistematică și evolutivă. 50: 83–89.
6. Palleroni NJ și M Doudoroff (1972) Unele proprietăți și subdiviziuni taxonomice ale genului Pseudomonas. Annu. Rev. fitopatol. 10: 73-100.
7. Palleroni, N (2015) Pseudomonas. În: Whitman WB (editor) Bergey Manual of Systematics of Archaea and Bacteria. John Wiley & Sons, Inc., în asociere cu Bergey Manual Trust.