¿Cómo pueden los científicos identificar bacterias específicas?

Las bacterias tienen características específicas que se pueden diagnosticar, como su forma, capacidad de alimentarse de diferentes sustancias, capacidad de formar biofilms, estructura de la pared celular, etc., etc. Estos rasgos permiten una identificación clásica de algunos de los tipos más comunes de bacterias , específicamente aquellos que pueden cultivarse en condiciones de laboratorio y son bien conocidos. Sin embargo, estos son solo una pequeña fracción de la diversidad bacteriana en el mundo, y no ayudan si se quiere identificar una bacteria de un grupo poco conocido.

Como alternativa a la caracterización fenotípica, podemos usar identificación basada en ADN. Puede extraer ADN de cualquier muestra que contenga bacterias, amplificar ciertas regiones mediante PCR (la PCR es una técnica que le permite amplificar a voluntad una región de ADN deseada), aislar la región amplificada y secuenciarla. Alternativamente, puede secuenciar todo y luego buscar lo que desea.

Hay algunos genes que codifican ciertas moléculas de ARN que participan en los ribosomas. Los ribosomas sintetizan proteínas y se encuentran en cualquier organismo vivo, y como tal, todos los organismos tienen estos genes. Además, es muy difícil que estos genes se transfieran entre organismos, ya que alterarían la función ribosómica normal en el nuevo huésped. Además, al ser un gen esencial, es muy difícil mutar, ya que está bien conservado incluso a través de distancias evolutivas extremadamente largas. Por lo tanto, es una muy buena secuencia para análisis evolutivos, y tradicionalmente ciertos genes ribosomales se han utilizado para definir especies bacterianas y la relación entre diferentes grupos bacterianos. El punto es que si amplifica estos genes de su bacteria problemática, los secuencia y luego compara la secuencia con una base de datos de todos los genes ribosómicos conocidos, debería poder identificar el pariente más cercano a su bacteria. Si su bacteria ya está presente en la base de datos, su secuencia en la base de datos será 100% idéntica a su secuencia, mientras que en el caso de un organismo totalmente nuevo al menos debería poder inferir a qué grupo bacteriano pertenece.

Métodos de identificación de microorganismos

Las características morfológicas son útiles para identificar microorganismos, especialmente cuando son auxiliadas por técnicas de tinción diferencial (la tinción de Gram y las tintas ácidas rápidas pueden sugerir un curso de tratamiento antes de que el organismo sea identificado positivamente).

La tinción diferencial para las características de la pared celular también se usa como parte de un esquema de clasificación , por lo que este método particular se usa tanto para la identificación como para la clasificación .

Las pruebas bioquímicas para determinar la presencia de varias enzimas se utilizan para identificar microorganismos.

La identificación rápida se puede lograr con conjuntos específicos de pruebas bioquímicas.

Las pruebas serológicas , que involucran las reacciones de microorganismos con anticuerpos específicos, son útiles para determinar la identidad de las cepas y especies, así como las relaciones entre organismos. La aglutinación por deslizamiento, el ELISA y el Western Blot son ejemplos de pruebas serológicas. Yo diría que la citometría de flujo también emplea métodos serológicos, pero no es necesario.

Deslizamiento de aglutinación

ELISA

Western Blot

La tipificación de fagos es la identificación de especies y cepas bacterianas mediante la determinación de su susceptibilidad a diversos fagos.

Los perfiles de ácidos grasos pueden usarse para identificar algunos organismos. El examen de los patrones de esterificación (enlaces éster frente a éter en los lípidos) también puede indicar una relación filogenética a gran escala.

La citometría de flujo mide las características físicas y químicas de las células.

Los métodos basados ​​en ADN y ARN (que incluyen comparaciones% G + C, PCR, secuenciación de ARNr, huella digital de ADN por polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción o RFLP, hibridación de ácidos nucleicos) se usan principalmente para la clasificación en lugar de la identificación, aunque PCR, hibridación de ácidos nucleicos. y la huella dactilar de ADN puede usarse para cualquiera de los dos dependiendo de la aplicación de la metodología.

El porcentaje de pares de bases de GC en el ácido nucleico de las células se puede usar en la clasificación de organismos. los organismos estrechamente relacionados deben tener números similares de% GC, los que varían considerablemente no están estrechamente relacionados. Tenga en cuenta que tener un% GC similar no significa necesariamente que los organismos estén relacionados, pero diferentes significados diferentes .

La reacción en cadena de la polimerasa ( PCR ) puede usarse para detectar pequeñas cantidades de ADN microbiano en una muestra. La amplificación por PCR puede usarse para la toma de huellas digitales de ADN, la secuenciación y la detección de secuencias de nucleótidos específicas de organismos específicos.

Secuenciación de ARNr : la secuencia de bases en el ARN ribosómico se puede utilizar en la clasificación de organismos. Ten cuidado aquí. Puede que no sea el final, todo lo que muchos piensan, dependiendo de cómo se utilicen los datos de secuencia.

Los procariotas tienen ribosomas 70S, cada uno formado por una subunidad pequeña (30S) y una grande (50S).

Su gran subunidad 50S está compuesta de una subunidad de ARN 5S (que consta de 120 nucleótidos), una subunidad de ARN 23S (2.900 nucleótidos) y 34 proteínas.

La pequeña subunidad 30S tiene una subunidad de ARN de 1540 nucleótidos (16S) unida a 21 proteínas.

Los eucariotas tienen ribosomas 80S, cada uno formado por una subunidad pequeña (40S) y grande (60S).

Su gran subunidad 60S está compuesta por un ARN 5S (120 nucleótidos), un ARN 28S (4700 nucleótidos), una subunidad 5.8S (160 nucleótidos) y ~ 49 proteínas.

La pequeña subunidad 40S tiene un ARN de 1900 nucleótidos (18S) y ~ 33 proteínas.

Huella digital de ADN por RFLP

La hibridación de ácidos nucleicos se puede hacer con fragmentos de ADN grandes o pequeños. Las cadenas simples de ADN y ARN de organismos relacionados se unirán por enlaces de hidrógeno para formar una molécula de doble cadena; el porcentaje de hibridación puede indicar la relación entre organismos.

La hibridación de colonias , transferencia de Southern , chips de ADN (microarrays) y FISH (hibridación in situ fluorescente) también son ejemplos de técnicas de hibridación que usan sondas de ADN más pequeñas.

Hibridación de colonias

Tecnología de microarrays

Hibridación In-Situ Fluorescente (FISH)

Las claves dicotómicas se usan para la identificación de organismos. Una clave dicotómica puede incorporar información de una variedad de métodos de identificación para identificar organismos. La clave dicotómica ilustrada a continuación utiliza datos morfológicos y bioquímicos para la identificación.

Los cladogramas muestran relaciones filogenéticas entre organismos. Un cladograma se puede construir utilizando datos de diferentes métodos, pero por lo general utiliza un tipo de información.

Resumen

Mira todo esto Métodos de clasificación e identificación de microorganismos

Existe un protocolo completo (Ref: Burgues Manual of Determinative Bacteriology) a seguir para identificar una especie bacteriana. En general, implica: identificación presuntiva (o aproximación) y confirmación.

Las pruebas brevemente presuntivas implican: características morfológicas, características de tinción, características de crecimiento en medios bacteriológicos sólidos y líquidos, patrones bioquímicos y composición de la pared celular, patrón y características del plásmido, etc.

Las pruebas de confirmación incluyen: ácidos nucleicos naturales, determinación de la secuencia de algunos ARN y secciones de ADN, secuenciación completa del genoma.

Múltiples resultados, por ejemplo, microscopía, reacciones químicas, resultados de tinción, fuente, historia (si es una muestra de tejido), etc.