Pseudomonas: características, morfologia, ciclo de vida

Pseudomonas é um gênero de bactéria localizado na família Pseudomonaceae. A primeira descrição desses microrganismos foi feita pelo micologista alemão Walter Migula em 1894.

Essas bactérias são caracterizadas por serem aeróbicas e gram-negativas. Eles têm a forma de um bacilo reto ou têm uma certa curvatura. São móveis devido à presença de flagelos monotrópicos (flagelo) ou multitróficos (vários flagelos). O flagelo tende a estar na posição polar.

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Imagem da bactéria Pseudomonas aeruginosa. Autor: Janice Haney Carr Provedores de conteúdo: CDC / Janice Haney Carr [Domínio público], via Wikimedia Commons.

A maioria das espécies do gênero é positiva para a oxidase e a catalase. Outra característica de interesse em reconhecer o grupo é o conteúdo de GC no DNA que varia de 58 a 72%.

Pseudomonas não desenvolve estruturas de resistência, como esporos. Eles não têm uma cápsula ao redor da parede ou prolongamentos dela e do citoplasma (prósteca), que ocorrem em outros grupos bacterianos.

O estudo de Pseudomonas foi abordado principalmente pelo microbiologista argentino Norberto Palleroni. Este pesquisador propôs separar o gênero em cinco grupos, com base na homologia do rRNA.

Atualmente, cerca de 180 espécies separadas são reconhecidas em treze grupos diferentes. Alguns desses grupos são reconhecidos pela produção do pigmento fluorescente conhecido como pioverdina.

Características gerais

Distribuição

Devido à sua grande capacidade de crescer em diversos ambientes, o gênero tem uma distribuição ecológica e geográfica onipresente. Eles foram encontrados em ambientes terrestres e aquáticos. Eles são quimiotróficos e são facilmente cultivados em meio de cultura de agar nutriente.

Temperatura

Sua faixa ideal de temperatura varia de 25 a 30 ° C. No entanto, espécies foram encontradas crescendo a temperaturas abaixo de zero e outras acima de 50 ° C.

Doenças

Entre as espécies que compõem o gênero, há algumas que causam doenças em animais e seres humanos. Da mesma forma, muitas espécies são patógenos vegetais, causando a chamada podridão macia.

Aplicações

Outras espécies podem ser muito úteis, pois ficou provado que elas estimulam o crescimento das plantas e podem ser aplicadas como fertilizantes. Eles também podem degradar compostos xenobióticos (que não fazem parte da composição dos organismos vivos).

Entre alguns dos xenobióticos que podem se degradar, destacam-se os hidrocarbonetos aromáticos, cloratos e nitratos. Essas propriedades tornam algumas espécies muito úteis em programas de biorremediação.

Mancha e respiração

As espécies de Pseudomonas são Gram-negativas. Eles são principalmente aeróbicos, portanto o oxigênio é o receptor final dos elétrons na respiração.

Algumas espécies podem usar nitratos como aceitadores de elétrons alternativos sob condições anaeróbicas. Nesse caso, as bactérias reduzem os nitratos em nitrogênio molecular.

ID

Todas as espécies de Pseudomonas são positivas para catalase. Esta é a enzima que decompõe o peróxido de hidrogênio em oxigênio e água. A maioria das bactérias aeróbicas produz essa enzima.

Dentro do grupo existem espécies positivas e negativas de oxidases. A presença desta enzima é considerada útil na identificação de bactérias Gram-negativas.

A maioria das espécies acumula um polissacarídeo de glicose como substância de reserva. No entanto, alguns grupos podem ter polihidroxibutirato (PHB), que é um produto polimérico da assimilação de carbono.

Pigmentos

Várias espécies de Pseudomonas produzem pigmentos considerados de importância taxonômica.

Entre estes estão vários tipos de revistas. O mais comum desse tipo é o pigmento azul pioacina. Considera-se que esse pigmento contribui para aumentar a capacidade de P. aeruginosa de colonizar os pulmões de pacientes com fibrose cística.

Outras revistas podem dar pigmentação verde ou laranja, que são muito úteis na identificação de algumas espécies do gênero.

Outro pigmento característico de alguns grupos de Pseudomonas é a pioverdina. Estes dão cores verde amareladas e são típicos das chamadas Pseudomonas fluorescentes.

A pioverdina tem grande importância fisiológica, pois atua como um sideróforo. Isso significa que ele pode prender o ferro indisponível e dissolvê-lo em formas químicas que podem ser aproveitadas pelas bactérias.

Filogenia e taxonomia

Pseudomonas foi descrito pela primeira vez em 1894 por Walter Migula. A etimologia do nome significa falsa unidade. Atualmente, 180 espécies são reconhecidas neste grupo.

O gênero está localizado na família Pseudomoneacae da ordem Pseudomonales. A espécie do tipo é P. aeruginosa, uma das mais conhecidas no grupo.

As características usadas em princípio para descrever o gênero eram muito gerais e podiam ser compartilhadas por outros grupos de bactérias.

Posteriormente, caracteres mais precisos começaram a ser usados ​​para definição de gênero. Isso inclui: o conteúdo de GC no DNA, a pigmentação e o tipo de substância de reserva, entre outros.

Nos anos 70 do século XX, o especialista do grupo Norberto Palleroni, juntamente com outros pesquisadores, conduziu um estudo do RNA ribossômico . Estes determinaram que Pseudomonas poderia ser separado em cinco grupos distintos de acordo com a homologia do rRNA.

Utilizando técnicas moleculares mais precisas, determinou-se que os grupos II-V estabelecidos por Palleroni correspondiam a outros grupos de Proteobactérias. Atualmente, apenas o grupo I é considerado correspondente a Psedomonas senso stricto .

A maioria das espécies deste grupo produz pioverdina. A maneira de biossintetizar e secretar esse pigmento pode ajudar a diferenciar as espécies umas das outras.

Grupos em Pseudomonas senso stricto

Com base na análise da sequência multilocus, foi proposto que Pseudomonas fosse separado em cinco grupos:

Grupo P. fluorescens : esta é muito diversa e são espécies saprófitas estarem presentes na superfície do solo, da água e de plantas. Muitas espécies promovem o crescimento das plantas.

Grupo P. syringae : consiste principalmente de espécies que são planta patogênica. São reconhecidos mais de cinquenta patovares (cepas de bactérias com diferentes graus de patogenicidade).

Grupo P. putida : as espécies deste grupo estão no solo, a rizosfera de diferentes plantas e água. Eles têm uma alta capacidade de degradação da substância.

Grupo P stutzeri : essas bactérias são de grande importância no ciclo de nutrientes e possuem alta diversidade genética.

Grupo P aeruginosa : neste grupo existem espécies que ocupam diversos habitats, incluindo patógenos de seres humanos.

No entanto, em um estudo molecular mais recente, propõe-se que o gênero seja separado em treze grupos constituídos por duas a mais de sessenta espécies.

O grupo maior é a P . fluorescens, que inclui o tipo de espécie amplamente utilizado em programas de biorremediação. Outra espécie de interesse nesse grupo é P. mandelii, que cresce na Antártica e tem demonstrado ser muito resistente a antibióticos.

Morfologia

Os bacilos são retos a levemente curvos, com 0,5 – 1 µm de largura x 1,5 – 5 µm de comprimento. Eles não são capazes de formar e acumular grânulos de poli-hidroxibutirato em meios de cultura com baixo nitrogênio. Isso os diferencia de outras bactérias aeróbicas.

O envelope celular é constituído pela membrana citoplasmática, a parede celular e a membrana externa que a cobre.

A parede celular é típica de bactérias Gram-negativas, sendo fina e composta de peptidoglicano. A membrana citoplasmática separa o citoplasma dos outros componentes do envelope celular. É formado por uma bicamada lipídica.

A membrana externa é composta por um lipídeo chamado lipopolissacarídeo que possui cadeias de hidrocarbonetos. Essa membrana é uma barreira contra a passagem de moléculas, como antibióticos, que podem causar danos à célula. Por outro lado, permite a passagem dos nutrientes necessários para o funcionamento das bactérias.

A capacidade da membrana externa de passar algumas substâncias e outras não, é dada pela presença de porinas. São proteínas estruturais da membrana.

Flagelos

Os flagelos do gênero geralmente estão localizados na posição polar, embora em alguns casos possam ser subpolares. Em algumas linhagens de P. stutzeri e outras espécies, flagelos laterais são observados.

O número de flagelos tem importância taxonômica. Pode haver um flagelo (monótrico) ou vários (multítrico). Na mesma espécie, o número de flagelos pode variar.

Em algumas espécies, a presença de fimbriae foi observada (apêndice protéico mais fino e mais curto que um flagelo), que corresponde a evaginações da membrana citoplasmática.

Em P. aeruginosa, as fímbrias têm aproximadamente 6 nm de largura, são retráteis e atuam como receptores de vários bacteriófagos (vírus que infectam bactérias). Fimbriae pode contribuir para a adesão da bactéria às células epiteliais de seu hospedeiro.

Ciclo de vida

As espécies de Pseudomonas, como todas as bactérias, se reproduzem por fissão binária , um tipo de reprodução assexuada .

Na primeira fase da fissão binária, a bactéria entra em um processo de duplicação do DNA. Estes possuem um único cromossomo circular que começa a ser copiado pela atividade das enzimas de replicação.

Os cromossomos replicados vão para as extremidades da célula, então um septo é gerado e uma nova parede celular se origina para formar as duas células filhas.

Vários mecanismos de recombinação genética foram observados em espécies de Pseudomonas . Isso garante a ocorrência de variabilidade genética em organismos de reprodução assexuada.

Entre esses mecanismos está a transformação (fragmentos de DNA exógenos podem entrar nas bactérias). Outros são transdução (troca de DNA entre bactérias por vírus) e conjunção (transferência de DNA de uma bactéria doadora para um receptor).

Plasmídeos

Os plasmídeos são pequenas moléculas de DNA circular que ocorrem nas bactérias. Estes são separados do cromossomo e replicados e transmitidos independentemente.

Em Pseudomonas, os plasmídeos cumprem diversas funções, como fatores de fertilidade e resistência a vários agentes. Além disso, alguns oferecem a capacidade de degradar fontes incomuns de carbono.

Os plasmídeos podem fornecer resistência a vários antibióticos, como gentamicina, estreptomicina e tetraciclina, entre outros. Por outro lado, alguns são resistentes a diferentes agentes químicos e físicos, como a radiação ultravioleta.

Eles também podem ajudar a impedir a ação de diferentes bacteriófagos. Da mesma forma, eles dão resistência contra bacteriocinas (toxinas produzidas por bactérias para inibir o crescimento de similares).

Habitat

As espécies de Pseudomonas podem se desenvolver em diferentes ambientes. Eles foram encontrados em ecossistemas terrestres e aquáticos.

A temperatura ideal para o desenvolvimento do gênero é de 28 ° C, mas espécies como P. psychrophila podem crescer na faixa de -1 ° C a 45 ° C. P. thermotolerans é capaz de se desenvolver a uma temperatura de 55 ° C.

Nenhuma das espécies do gênero tolera um pH menor que 4,5. Eles podem crescer em meios contendo íons nitrato de amônio como fonte de nitrogênio. Eles exigem apenas um composto orgânico simples como fonte de carbono e energia.

Pelo menos nove espécies de Pseudomonas foram encontradas crescendo na Antártica. Enquanto a espécie P. syringae está associada ao ciclo da água, está presente na água da chuva, neve e nuvens.

Doenças

As espécies de Pseudomonas podem causar várias doenças, tanto em plantas quanto em animais e seres humanos.

Doenças em animais e seres humanos

Em geral, as espécies do gênero são consideradas de baixa virulência, pois tendem a ser saprófitas. São oportunistas e tendem a causar doenças em pacientes com baixa resistência a infecções. Eles geralmente estão presentes no trato urinário, trato respiratório, feridas e sangue.

A espécie que mais afeta os seres humanos é P. aeruginosa . É uma espécie oportunista que ataca pacientes imunossuprimidos, que sofreram queimaduras graves ou estão em quimioterapia.

P. aeruginosa ataca principalmente as vias aéreas. Em pacientes com bronquiectasia (dilatação dos tubos brônquicos), gera uma quantidade elevada de expectoração e pode ser fatal.

Foi provado que P. entomophila é um patógeno de Drosophila melanogaster (mosca da fruta). É transmitida por ingestão e ataca as células epiteliais do intestino do inseto, podendo causar a morte.

O P. plecoglossicida foi encontrado como um patógeno do peixe auxiliar ( Plecoglossus altivelis ) . A bactéria causa ascite hemorrágica (acúmulo de líquido na cavidade peritoneal) nos peixes.

Doenças de plantas

As espécies fitopatogênicas de Pseudomonas são a causa de uma grande diversidade de doenças. Estes podem gerar lesões necróticas ou manchas nas hastes, folhas e frutos. Eles também podem causar brânquias, podridão e infecções vasculares.

O grupo de P. syringae ataca principalmente no nível das folhas. Por exemplo, na cebola eles podem produzir manchas nas folhas e apodrecer do bulbo.

Na oliveira ( Olea européia ), a espécie P. savastanoi é o agente causador da tuberculose das oliveiras, caracterizado pela formação de tumores. Esses tumores são formados principalmente em caules, brotos e, às vezes, em folhas, frutos e raízes. Causam desfolhamento, diminuição do tamanho da planta e subsequentemente morte.

Referências

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