Tassonomia

Tassonomia

La tassonomia si occupa della classificazione, cioè della identificazione e della nomenclatura degli organismi viventi. SPECIE è l'unità tassonomica di base: collezione di ceppi simili che differiscono sufficientemente da altri gruppi di ceppi da giustificare il riconoscimento come unità tassonomica a se stante. CEPPO TYPE è un ceppo di riferimento che riassume in sé tutte le caratteristiche fenotipiche e genotipiche dei ceppi della specie che rappresenta. I ceppi type si trovano nelle "ceppoteche", le collezioni di colture di riferimento, in Europa e negli Stati Uniti, sono le seguenti: 1- Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH (DSMZ), (German Collection of Microorganisms and Cell Cultures), organizzazione no-profit (per es.: Bifidobacterium bifidum DSM 20456T) 2- American Type Culture Collection (ATCC), centro di ricerca privato no-profit (per es.: Bifidobacterium bifidum ATCC 11863T) IDENTIFICAZIONE-L'identificazione tassonomica di un ceppo batterico si basa sulla valutazione di caratteristiche fenotipiche e genotipiche e sul confronto di queste caratteristiche con quelle dei ceppi type. Caratteristiche fenotipiche: 1. Morfologiche 2. Fisiologiche 3. Colturali 4. Nutritive 5. Biochimiche 6. Bio-strutturali Caratteristiche genotipiche: Analisi degli acidi nucleici (in particolare della loro sequenza nucleotidica) Caratterizzazione fenotipica: A. Caratteristiche morfologiche: 1. Micromorfologia: forma, dimensione, disposizione delle cellule (catenelle, aggregati), presenza di endospore 2. Macromorfologia: aspetto della colonia 3. Colorazione di Gram 4. Mobilità B. Metabolismo energetico: 1. Respirazione aerobia 2. Fermentazione 3. Anaerobio facoltativo C. Caratteristiche colturali e nutritive: - Tipologia di fonte di carbonio: organica o inorganica? Profilo di utilizzazione del carbonio - Tipologia di fonte di azoto - Fattori di crescita

(vitamine)PARAMETRI AMBIENTALI (pH, temperatura).Indicatore di pH : Se il ceppo utilizza la fonte di carbonio produce acido e quindi il colore dell'indicatore di pH cambia.

Sistema di gallerie API (Analytical Profile Index): serie di microtubi contenenti substrati disidratati xevidenziare attività enzimatiche o fermentazioni di zuccheri.

D. CARATTERISTICHE FISIOLOGICHE E BIOCHIMICHE

1. catalasi;
2. amilasi;
3. proteasi;
4. lipasi;
5. ureasi.

E. CARATTERISTICHE CHIMICO-STRUTTURALI

1. la composizione chimica della parete cellulare
2. gli acidi grassi nella membrana cellulare

CARATTERIZZAZIONE GENOTIPICA

Nei batteri la SPECIE è definita come un insieme di microrganismi che posseggono:

1. Una elevata similarità fenotipica, con almeno una proprietà distintiva nei confronti delle altre specie.
2. Una elevata omologia genetica (riassociazione molecolare DNA/DNA >70%).
3. Una elevata omologia filogenetica (omologia di sequenza del gene codificante per il 16S rRNA maggiore del 98%).

4. Ceppi appartenenti alla stessa specie devono quindi mostrare un fenotipo simile.

5. Un fenotipo simile implica un genotipo simile, ed in questo contesto i ceppi appartenenti ad una stessa specie devono possedere un grado di omologia della sequenza nucleotidica del loro DNA molto alto, che è stato calcolato essere maggiore o uguale al 70%.

6. Ceppi appartenenti alla stessa specie devono possedere una origine evolutiva comune, di conseguenza l'omologia di sequenza dei loro geni 16S rDNA deve essere superiore al 97-98%.

La riassociazione molecolare DNA/DNA (detta anche omologia DNA/DNA o ibridazione DNA/DNA) è una prova di laboratorio che prevede i seguenti passaggi:

1. Isolamento del DNA totale del ceppo batterico allo studio;
2. Isolamento del DNA totale estratto da un ceppo di riferimento (solitamente il ceppo type di una specie);
3. Rottura meccanica dei due DNA
4. Miscela dei due DNA
5. Denaturazione termica del campione con misura della densità ottica (a 260 nm)

Lento raffreddamento del campione con misura della densità ottica (in questa fase avviene l'ibridazione, cioè il DNA dei due campioni si riassociano fra di loro).

IL GENE 16S NELL'IDENTIFICAZIONE BATTERICA

Al fine di identificare un ceppo batterico a livello di specie si utilizzano geni conservati, il più noto di questi geni è il: gene codificante per la subunità ribosomale 16S (16S rRNA) gene appartenente all'operone ribosomale batterico

I geni 16S, 23S e 5S rRNA codificano per le subunità di RNA costituenti i ribosomi batterici; l'operone ribosomale è posseduto da tutti gli organismi viventi

Il gene che codifica per il 16s rRNA è una regione ALTAMENTE CONSERVATA tra le differenti specie di procarioti (cioè subisce mutazioni di sequenza molto lentamente nel corso dell'evoluzione, poiché è di importanza primaria per la vita della cellula)

OROLOGIO MOLECOLARE cioè è adatto

uguali solo in alcuni batteri. Regioni variabili: diverse in tutti i batteri. Le distanze filogenetiche tra i diversi gruppi tassonomici batterici possono essere stabilite analizzando le regioni conservate, semiconservate e variabili del loro genoma. Le regioni conservate sono quelle che sono uguali nella totalità dei batteri. Queste regioni sono altamente conservate perché svolgono funzioni vitali per la sopravvivenza dei batteri, come ad esempio la sintesi proteica o la replicazione del DNA. Le regioni semiconservate sono invece uguali solo in alcuni batteri. Queste regioni possono variare leggermente tra i diversi gruppi tassonomici, ma mantengono comunque alcune caratteristiche comuni. Queste regioni possono essere utilizzate per stabilire distanze filogenetiche tra gruppi batterici più strettamente correlati. Infine, le regioni variabili sono diverse in tutti i batteri. Queste regioni sono altamente variabili e possono essere utilizzate per distinguere tra gruppi batterici più distanti filogeneticamente. L'analisi delle regioni conservate, semiconservate e variabili del genoma batterico consente di ottenere informazioni sulla relazione filogenetica tra i diversi gruppi tassonomici batterici e di stabilire le distanze evolutive tra di essi.