Mikrobiell taksonomi og Archaea

Fylogenetisk diversitet hos Bacteria

• Ikke alltid samsvar mellom fysiologiske egenskaper og fylogenetisk slektskap.
• 1987: 12 phyla (rekker/divisjoner), nå >80 phyla.
• >90% av alle karakteriserte slekter og arter hører til de fire phyla:
  • Proteobacteria (G-)
  • Actinobacteria (G+)
  • Firmicutes (G+)
  • Bacteriodetes (G-)

Gram-positive bakterier

• Actinobacteria og Firmicutes (phyla).
• Actinobacteria: Høyt-GC Gram-positive bakterier.
• Firmicutes: Lavt-GC Gram-positive bakterier.

Firmicutes – Gram positive bakterier

Lactobacillales - Melkesyrebakterier

• Fenotypiske kjennetegn: ___metabolisme med ______ som viktigste produkt
  • Homofermentativ laktosefermentering: Laktose → melkesyre
  • Heterofermentativ laktosefermentering: Laktose → Melkesyre + CO2 + Eddiksyre/Acetaldehyd → etanol
• Eksempler på kokkeformede slekter
• Eksempler på stavformede
• De har næringskrav
• Sykdomsfremkallende
• Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus benyttes som startkultur i yoghurt sammen med Streptococcus thermophilus. Tåler lav pH (ca. ned til pH 4).

Streptococcus

• Kokker i kjeder, homofermentative.
• Flere patogene arter:
  • Streptococcus pyogenes (GAS):
    • Exotoksin (β-hemolyse)
    • Halsbetennelse («strep throat»)
    • Skarlagensfeber (+ andre)
    • Nekrotiserende fasciitt («kjøttetende bakterier»)
  • Streptococcus mutans: Plakk
  • Streptococcus pneumoniae:
    • Kan danne kapsel
    • Lungebetennelse
• Immunologiske grupper (A, B, C, F, G). β-hemolyse på blodagar (pyogenes subgruppe)

Bacillales - Staphylococcus

• Fakultativ aerob og katalase positiv.
• Vanlig hos mennesker (hud/slimhinner) (S. epidermidis).
• S. aureus: Noen danner enterotoksiner, forbundet med matforgiftning.
• Opportunistisk patogen: Hjernehinnebetennelse, lungebetennelse, m.m. (S. aureus).
• Resistens: MRSA (meticillin-resistente S. aureus).
• Relativt resistent mot lav a_w (både tørking og høy NaCl).

Bacillales og Clostridiales

• Endosporedannende bakterier i slektene Bacillus og Clostridium
  • Bacillus: Aerobe eller fakultativt aerobe sporedannere
  • Clostridium: Obligat anaerobe sporedannere
• Isolering av sporedannere: Oppvarming av prøven 80 °C i 10 min.

Bacillus

• Vokser vanligvis godt på definert medium og på en rekke C-kilder.
• Ekstracellulære hydrolytiske enzymer  kan bryte ned polysakkarider, nukleinsyrer og lipider.
• Mange arter produserer antibiotika i forbindelse med sporulering.
• Noen humanpatogene arter: B. cereus – Mat som har vært oppvarmet og ikke holdt varm nok.
• Bio-pesitcid (insecticid): B. thuringiensis. Toksinet skader epitelceller i tarmen til insektet som spiser bakterien.

Clostridium

• Patogene bakterier:
  • C. botulinum (nevrotoksin)
  • C. tetani (stivkrampe)
  • C. perfringens (gastroenteritt, gassgangren)
• Kvalitetsforringelse i ost: C. tyrobutyricum (smørsyre og gass).

Actinobacteria

Mycobacterium

• Jordbakterier, de fleste er ikke patogene.
• Mycobacterium tuberculosis.
• Syrefaste bakterier – Spesielle lipider; mycolinsyre – Syrefast-farging.

Filamentøse bakterier: Streptomyces og Actinomyces

• Actinomyceter. Jordbakterier.
• Enkle vekstkrav, kan bruke mange C-kilder: sukkere, alkoholer, organiske syrer, aminosyrer, etc.
• Streptomyces coelicolor – modellbakterie for biosyntese av antibiotika.

Streptomyces

• Over 600 Streptomyces-arter.
• Danner filamenter som ligner soppenes mycel (nettverk av trådlignende celler).
  • Substratmycel: ligger på overflaten eller nede i substratet
  • Luftmycel: vokser opp i luften over substratmycelet
• De fleste actinomycetes danner sporer (ikke endosporer, men konidier).
• Streptomyces: ca. 50% produserer antibiotika – tetrasyklin, streptomycin, kloramfenikol.

Archaea

• Alle er kjemotrofe, mange er litotrofe.
• Forbindes først og fremst med ekstremofile organismer:
  • Hypertermofile
  • Metanogene
  • Ekstremt halofile
• Mangfold: Aerobe, anaerobe, alkalifile, termoacidofile.
• Ikke alle er ekstremofile, lever i svært ulike miljøer.
• Mange er ennå ikke dyrket.
• Ingen patogene? – Men viktig for tarmhelse?

Likheter og forskjeller mellom Bacteria og Archaea

Termoacidofile organismer

• Vokser best ved høy temperatur + lav pH.
• Picrophilus har optimum pH = 0,7.
• Thermoplasma og Ferroplasma mangler cellevegg, kan leve under slike forhold fordi de har en forsterket cellemembran.

Hypertermofile organismer

• Finnes bla i varme kilder, optimumstemperatur for vekst kan overstige 100°C.
  • Anaerobe
  • Mange bruker H_2 som energikilde
  • De fleste er kjemoautotrofe
  • Spesielle egenskaper som muliggjør liv ved høy temp

Metanogene organismer

• Obligat anaerobe
• Metanogenese: CO2 + H2 \rightarrow CH4 + H2O + energi
• Slam, avfallsdeponier, vommen hos drøvtyggere mm.
• Methanobacterium, Methanococcus m.fl.

Ekstremt halofile

• Må ha minst 9% NaCl.
• Noen kan leve i mettet saltløsning (32%).
• Saltsjøer, dammer for produksjon av salt, på klippfisk.
• Halobacterium, Halococcus m.fl.
• K^+ fra omgivelsene som kompatibel forbindelse.