Filogenia bacteriana

Se conocen 17 linajes principales (phyla).Se observan a través de un árbol filogenético

1

PROTEOBACTERIASGran grupo de microorganismos pertenecientes al dominio de las “bacterias” principalmente gram negativos; antiguamente denominadas “bacterias purpúreas”Anatomía de una bacteria sencillaUna bacteria simplificada está formada por tres capas externas que envuelven las estructuras internas; la capa pegajosa protege la pared celular rígida, que a su vez cubre la membrana celular semipermeable. El flagelo es un medio de locomoción y los pelos que se extienden por fuera de la cápsula ayudan a la bacteria a sujetarse a las superficies. El material genético está contenido en el ADN que forma el nucleoide. Los ribosomas que flotan en el citoplasma intervienen en la síntesis de proteínas.

BACTERIAS ROJAS FOTOTÓFICASBACTERIAS ROJAS FOTOTÓFICAS.-Fotosintesis no oxigenica.-Contiene pigmentos de clorofila “bacterioclorofilas” color rojo.-Forman sistemas fotosinteticos membranosos intracelulares que contienen los pigmentos fotosintéticos

BACTERIAS ROJAS DEL AZUFREBACTERIAS ROJAS DEL AZUFRE.-Utilizan sulfuro de hidrogeno (H2S) como un donador de electrones para la reduccion fotosintetica del CO2 . El sulfuro es oxidado a Sº y queda almacenado; luego el Sº dasaparece a medida que se oxida a sulfato.-Se encuentran en zonas anoxicas de lagos bien iluminados donde el H2S se acumula “lagos meromicticos” . Estratificados; mas densa en el fondo (salada). El sulfuro originado de los sedimentos difunde hacia arriba

BACTERIAS ROJAS NO DEL AZUFRE.-Incapaces de usar sulfuros como donadores de electrones para reduccion del CO2 hasta material celular.-Algunas pueden crecer anaerobicamente en la oscuridad utilizando la fermentacion o la respiracion anaerobica.-Su éxito en la naturaleza es la “fotoheterotrofia” (luz fuente de energia y un compuesto organico fuente de carbono)Enriquecimiento: utilizando un medio de sales minerales, suplementado con un acido organico como fuente de carbono

BACTERIAS NITRIFICANTES.-Son bacterias capaces de crecer quimiolitotroficamente a expensas de compuestos inorganicos reducidos. Dos grupos :.-Nitrosificantes: oxidantes de amoniaco NH3 Prefijo “Nitro” > Nitrobacter.-Nitrificantes: oxidantes de nitritos NO3. Prefijo “Nitroso” > NitrosomonasSe encuentran en aguas residuales

BACTERIAS OXIDANTES DEL AZUFRE Y DEL HIERRO.-Crecen quimiolitotroficamente sobre compuestos reducidos de azufre.Dos clases: A pH neutro y a pH acido

2

.- Thiobacillus son los mejores estudiados son acidofilos.-Achromatium se aisla normalmente en agua dulce con sedimentos ricos en sulfuros. Relacionados con las bacterias rojas fototroficas. Acumulan Sº.-Beggiatoa son filamentosos, deslizantes y oxidan azufre; se encuentran en habitat ricos en H2S (aguas residuales) . engrosamiento (alcantarillado).-Se llevo al concepto de quimiolitotrofia, tras oxidar H2S hasta Sº y despues hasta SO4 (Winogradsky)

BACTERIAS OXIDANTES DEL HIDRÓGENO.- Poseen H2 como unico donador de electrones y de O2 como aceptor de ellos.-Casi todas son quimiolitotrofos facultativos (comp. Org e inorg. Como fuente de energia).-Contienen una o mas hidrogenasas que funcionan uniendo H2 y lo usan para producir ATP.-Crecen mejor en condiciones de microaerofilia ( que necesitan O2, pero en cantidad inferior a la atmosferica)

METANOTROFOS Y METILOTROFOS.-Utilizan el metano como donadores de electrones para la generacion de energia y como unicas fuentes de carbono.-Los metanotrofos poseen una enzima especifica, la monooxigenasa de metano(introducir un atomo de oxigeno en la molécula de metano, obteniendo metanol).-Los metanotrofos se encuentran en medios acuaticos y terrestres, siempre que exista una fuente estable de metano, tambien los hay simbiontes de moluscos.-Para el enrequecimiento se necesita un medio de sales minerales y una atmosfera de metano al 80% y al 20% de aire.- Obteniendo 2 tipos de colonias sobre el agar:organotrofos comunes: 1-2 diasmetanotrofos: después de 1 semana .color rosas

PSEUDOMONAS.-Son bacilos rectos, gram negativos,aerobios y quimioorganotrofos con flagelos polares.-Las caracteristicas claves para su identificacion: ausencia de gas a partir de la glucosa; oxidasa y catalasa positiva; indol y rojo de metilo negativo; metabolismo respiratorio nunca fermentativo.-Zymomonas; fermenta vigorosamente los azucares hasta etanol; es el responsable del deterioro de bebidas tales como la cerveza.-Se destingue de Pseudomonas por su metabolismo fermentativo,microaerofilia, oxidasa negativaBACTERIAS DEL ACIDO ACETICO.-Llevan una oxidacion incompleta de alcoholes y de azucares acumulando acidos organicos como productos finales. Con etanol como sustrato se produce acido acetico.- resistentes a condiciones acidas / producción comercial del vinagre.-Genero Gluconobacter : flagelos polares, carece de un ciclo del acido citrico.-Genero Acetobacter: flagelos peritricos, es superoxidante,oxida acido acetico hasta CO2BACTERIAS AEROBICAS DE VIDA LIBRE FIJADORAS DE NITROGENO.-Habitan en el suelo y poseen la capacidad de fijar nitrogeno aerobicamente.-Azotobacter tiene formas de resistencias denominadas cistos, resistentes a la desecacion, radiaciones UV. Son fijadoras de N2 sin establecer simbiosis con plantas.-Azomonas; no forma cistos de resistencia y son primariamente acuáticos

BACTERIAS ENTERICAS

3

.-Bacilos no esporulados, no moviles, anaerobios facultativos, oxidasa negativo

.-Ej: Escherichia, Salmonella, Proteus

Cultivos bacterianosColonias de bacterias Escherichia coli (más grande, rosa) y Proteus vulgaris (más pequeña, de color castaño) que crecen juntas en una placa Petri. En circunstancias normales estas bacterias son inofensivas y habitan en el intestino humano favoreciendo la digestión, si bien pueden convertirse en patógenas y producir infecciones del tracto urinario.

Bacterias patógenasMuchos tipos de bacterias flageladas, como la Salmonella de la imagen, producen enfermedades en los animales y en las personas. El organismo se mueve por medio de proyecciones filiformes, llamadas flagelos y se multiplica en el intestino, produciendo graves inflamaciones. Los animales de granja, especialmente las aves, son un depósito de bacterias, que pueden llegar al hombre a través de la carne, huevos y productos contaminados.

VIBRIO Y PHOTOBACTERIUM.-Poseen un metabolismo fermentativo, se diferencia del grupo enterico en su oxidasa positiva.-Algunas poseen la propiedad de emitir luz luminiscencia (photobacterium) regulada por la autoinduccion

Bacteria del cóleraEsta micrografía electrónica ilustra la bacteria Vibrio cholerae, causante del cólera, una grave enfermedad infecciosa del hombre. Produce una toxina que induce la secreción de grandes cantidades de líquido en el intestino delgado, lo cual determina un cuadro de vómitos, diarrea, calambres musculares y, a veces, la muerte. Hay una vacuna preparada con bacterias muertas que proporciona protección parcial.

RICKETSIAS.-Son parasitos intracelulares, no pudiendo ser cultivados en ausencia de celulas hospedadoras. No sobreviven mucho tiempo fuera del hospedador (transmisión animal).-Causante de enfermedades humanas (fiebre de las montañas rocosas) .-El genero Wolbachia puede tener efectos muy severos en insectos . Desarrollo de huevos no fertilizados. Produce Feminizacion (macho a hembra)

ESPIRILOS.-Moviles, con morfologia de espiral, gran variedad de atributos fisiologicos.-Bdellovibrio, parasitar a otras bacterias utilizando sus nutrientes citoplasmáticos como base de sustento.-Ancylobacter; forma de anillo, no moviles, quimioorganotrofos, de ambientes acuáticos.-Campylobacter y Helicobacter; moviles y la mayoria patogenos para humanos. Son microerofilicos. Cultivados de muestras clinicas en medios con baja tensión de oxigeno y alta concentración de CO2

PROTEOBACTERIAS CON VAINA.-Con un ciclo unico que implica la elaboracion de una forma nadadora dentro de la vaina.- La forma nadadora sale fuera dispersada a nuevos ambientes; dejando la vaina vacia. En cond. Favorables tiene lugar el crecimiento dentro de filamentos largos llenos de celulas. Son comunes en aguas dulces (arroyos)

4

.-Sphaerotilus formado por celulas bacilares con extremos redondeados rodeados por una vaina apretada

BACTERIAS PEDUNCULADAS CON HIFAS Y QUE GEMAN.-La division tiene lugar debido a un crecimiento celular no balenceado, a diferencia de una bacteria normal donde la division es por fision binaria originando 2 cel. Hijas iguales.-Se diferencia de una bacteria convencional en la formacion de nuevo material celular a partir de un unico punto en lugar de en toda la celula.-Las dos bacetrias mejor estudiadas y que geman son Hyphomibrobium (quimioorganotrofo), ampliamente distribuido en aguas dulces, marinas y en suelos; y Rhodomicrobium (fototrofico).-Las bacterias con prostecas son quimioorganotros aerobios, cuya funcion principal es la fijación; tambien disminuir la tasa de sedimentación en medios acuáticos (flota)

MIXOBACTERIAS DESLIZANTES.-Bacilos largos, carecen de flagelos, lisan otras bacterias para obtener su sustento.-Algunas bacterias poseen la propiedad de formar estructuras multicelulares “cuerpos fructíferos”.- los cuerpos fructíferos se desarrollan en deposiciones de animales; se aislan preparando agar al 1,5% en agua sin ningun otro nutriente; encima se agrega una capa densa de bacteria y en el centro se deposita un trozo de corteza de arbol en descomposición. Asi las mixobacterias lisan a la bacteria y utilizan el material intracelular como nutriente.-Poseen los modelos de comportamiento y ciclos de vida mas complejos, por ello el tamaño de su cromosoma

Bacterias Gram +Diversidad Procariótica: Dominio Bacteria

Bacilos y cocos Gram positivosformadores de endosporas.Las bacterias que forman endospora sobreviven a condiciones hostiles, tales como calor y falta de agua por largos periodosBacillus e insecticidas bacterianos.Reino:EubacteriumNombre Científico: Bacilo thuringeinsisEsta toxina cristalina es venenosa a diversos insectos que los coman, incluyendo polillas, moscas y mosquitos.

Género Clostridium.Los miembros del género clostridium son barras Gram-positivas, anaerobias que son formadoras de endosporas.

Mecanismos de producción de energía. Grupos del género Clostrium. Hábitat suelo. Responzables de enfermedades.

Clostridium botulinum Es agente que causa el botulismo, que se considera uno de los venenos más potentes conocidos. C. perfringens Es capaz de necrotizar el tejido fino intestinal y puede lanzar una enterotoxina que conduce a diarrea severa.

5

Género Sporosarcina.Forma de coco, con endospora refringente y anaeóbico estricto.Formación de tetradas o paquetes de ocho o más células.S. ureae

• Se encuentra en el suelo y es tolerante al pH alto. • Descompone la urea a CO2 y a NH3 • Levanta el pH de un medio no tamponado.• Rol ecológico importante como degradador de la urea.

Micoplasmas. Elemento cocoideo que carece de PC. Esteroles. Carotenoides. Lipoglicanos. Crecimiento e inhibición a antibióticos. Spiroplasma forma helicoidal .

Los micoplasmas son células procariotas pequeñas (0.3 a 0.5 um de diámetro)No poseen pared celular y por ello sólo son capaces de crecer en ciertos medios.

Bacterias Gram positivas con elevado contenido de GC: “Actinomicetes”.

Variabilidad morfológica. Unidad filogenética. Rasgos comunes.

Bacterias Corineformes. Características:G +, forma bacilar, aeróbicos e inmobiles . División crepitante: formación de paredes transversales y rotura de la capa exterior.

Principales géneros de este grupoCorynebacterium: incluye patógenos de animales y plantas, además de saprófitos. Tiende a estar inchada en un extremoArthrobacter: organismos del suelo, en su ciclo de desarrollo pasa de forma bacilar a forma esférica y nuevamente a la forma bacilar.

Bacterias del Ácido propiónico. La producción de ácido propiónico en gran cantidad es una característica del género Propionibacterium.

Género Mycobacterium

Ácido-alcohol resistencia y presencia de ácidos micólicos. Características: pleomórficas. Fotocromogénesis. Escotocromogénesis.

Actinomicetes filamentososBacterias filamentosas, G +, ramificadas y forman micelio.

6

Streptomyces:Forma esporas llamados conidios, que no tienen relación con las endosporas de Bacillus o clostridium.

Cianobacterias y proclorofitosCianobacterias

Diversidad morfológica: Unicelulares con división por fisión binaria. Unicelulares con división por fisión múltiple. Filamentosas con células diferenciadas, llamadas heterocistes y fijadoras de nitrógeno. Filamentosas sin formar heterocistes. Filamentosas ramificadas.

Principales características Tamaño entre 0.5 y 60 um de diam. Forman estromatolitos. Presentan frecuentemente ácidos grasos no saturados. Pared celular como Gram. – Membranas fotosintéticas lamelares, en forma concéntrica en la periferia del citoplasma. Producen envueltas o vainas. Deslizamiento. (fototaxis y quimiotaxis) Sólo presenta clorofila a (P 700). Presentan pigmentos llamados ficobilinas. (ficocianina azul, ficoeritrina roja )

Cianoficina• Polímero sencillo del ácido aspártico, unido a moléculas de arginina.• Puede constituir un 10% de la masa muscular.• Reserva de nitrógeno y energía.

Biotoxinas de cianobacterias

Neurotoxinas : Alcaloides que actúan como potentes bloqueadores neuromusculares y producen la muerte por parálisis respiratoria. (Anabaena flos-aquac, A. Spiroides, A. Circinalis, Aphanizomenon flos-aquae y Oscillatoria),

Hepatotoxinas : Péptidos que producen la muerte por destrucción y hemorragia hepática; como efecto crónico, en bajas concentraciones, estimulan el crecimiento de tumores. (microcistinas por microcystis y nodularinas) Aphanizomenon.

ReproducciónBipartición. Fragmentación de filamentos, los framentos liberados son los hormogonios, que regeneran al individuo completo. Esporas, reproducción por elementos de resistencia. (acinetos)

Variaciones estructurales

7

Vesículas de gas.Heterocistes.

FisiologíaNo requieren vitaminas y usan nitrato o amoniaco como fuente de nitrógeno.Algunas pueden asimilar comp. org. simples como glucosa y acetato en presencia de luz.Gran capacidad para absorber dióxido de carbono disuelto, aun en concentraciones muy bajas. Algunas crecen en la oscuridad a partir de glucosa u otros azúcares.Algunas realizan fotosíntesis anoxigénica en presencia de sulfuro.

Ecología y EvoluciónToleran mejor los ambientes extremos que las algas.Variabilidad de hábitat.Primeros organismos fototróficos.

ProclorófitosDenominadas también cloroxibacterias. Fueron descubiertas en los años 60 .Fototrofos procariotas.Contienen clorofila a y b, pero no ficobilinas.

ProchloronPrimer proclorófito que se descubrió.Se encuentra en la naturaleza como simbionte de invertebrados marinos.Morfología esférica.Membranas tilacoides.

Otros ProclorófitosProchlorothrix.

Clorofila a y b y carece de ficobilinas.

Prochlorococcus. Clorofila b y divinilclorofila a. Productores primarios en aguas marinas.

CLAMIDIASSon parásitos obligados.Estudios demuestran que las Clamidias tienen paredes celulares del tipo G(-).Continen DNA y RNA.Se reproducen por fisión binaria.En su genoma se reconoce la presencia de genes para la sintesis de ATP.Carece del gen condificante de la proteína FtsZ.

SU CICLO CELULAR Los cuerpos elementales son celulas especializadas en la transmición. Son transmitidas vía aérea al sistema respiratorio

Tipos de Clamidias Clamidia trachomatis. Clamidias pneumoniae. Clamidia psittaci.

8

C. trachomatis es la que se encuentra con mayor frecuencia en diversos países. Además, es el agente causal más importante de enfermedades de transmisión sexual (ETS) en sociedades industrializadas.En la mujer en etapa reproductiva C. trachomatis infecta el endocérvix de la mujer y puede ser una causa de cervicitis mucopurulenta. Las consecuencias clínicas más severas de la infección genital por clamidias son la endometritis y la salpingitis.La UNG, produce graves daños, como la enfermedad pélvica inflamatoria y daños en las trompas de Falopio.• En los varones produce uretritis.(UNG).• La UNG puede llevar complicaciones enla parte de los testículos e inflamación de la

próstata.Cada vez se reconoce con más frecuencia que Chlamydia Pneumoniae es un agente responsable de infecciones respiratorias bajas, como neumonía en los niños, bronquitis y neumonías en los adultos.Al parecer, C. pneumoniae es principalmente un agente patógeno para el aparato respiratorio del ser humano, no se le conoce ningún reservorio animal. Probablemente, los contagios se producen persona a persona a través de las gotitas respiratorias, y la infección se propaga entre las personas que conviven en la misma casa.

Clamidia psittaciEsta enfermedad fue descrita por primera vez por Ritter (1897) en Suiza, en una familia dedicada a la importación de aves psitácidas, de ahí el nombre de psitacosis . Se trata de una de las enfermedades más temibles y conocidas que se dan en aves. En un principio se pensó que al agente productor de esta enfermedad era de naturaleza vírica.

La transmisión de esta enfermedad se lleva a cabo por vía erógena fundamentalmente, a través del polvo de las plumas o de los excrementos, expectoraciones de animales enfermos o portadores sanos. También se puede producir contagio a traves de la vía digestiva, del huevo, cebado de las arias, siendo probable que también los ácaros actúen como vectores de la enfermedad.En el hombre esta enfermedad puede llegar a ser mortal. En la actualidad cursa con neumonía, pleuresía (inflamación de las pleuras), tos, cansancio, fiebre, dolor de cabeza, síntomas que cesan al cabo de 3-4 semanas tras una tratamiento con antibióticos. La principal vial de entrada del germen en el hombre es inhalatoria. El contagio directo entre humanos es raro . REINO PLANTOMICES

Morfología de Plantomices: Flagelos Pili Crateres Nucleo Prosteca o tallo Pared celular.

No posee peptidoglucano. Esta formado por proteínas, en su mayoria cisteina y prolina. Resistente a antibioticos.

REPRODUCCION Tipo asexual en un proceso de gemación.

9

Formación de tallo para anclaje. Se produce la formación de una protuberancia. Se desprende la célula hija flagelada. Ciclo de vida dimorfo.

Genero plantomyces Viven en aguas saladas y dulces Son mesofilas Pueden degradar la quitina Poseen un ciclo de vida dimorfo. Su reproducción es por gemación. Crecen por la fermentación y respiración de los azucares.

Genero gemmata Viven en agua dulce Poseen dos membranas nucleares. Poseen un nucleo formado por un circulo genetico superenrrollado.

Genero pirellula. Viven en agua dulce. Poseen un compartimiento celular grande. Se caracteriza por su importancia en la degradación de macromoleculas.

Genero isosphaera Vive en zonas termales. En aguas saturadas de oxigeno. Soporta altos niveles de radiación Son bacterias filamentosas.

VERRUCOMICROBIUM

Ubicación Taxonomicadominio bacteriaphylum verrucomicrobiaclase verrucomicrobiaeorden verrucomicrobialesfamilia i verrucomicrobiaceagenero i verrucomicrobiumespecies v. spinosumgenero ii prosthecobacterespecies i p. fusiformisii p. dejongeiiiii p . debotiiiv p. vanneerveniigenero iii ultramicrobiumespecie i m. veglc2familia ii xiphinematobacteriaceae taxa nuevagenero i xiphinematobacter agregado en marzo 2000

10

CARACTERISTICAS GENERALES DEL PHYLUM

Fuentes de Carbono: Solo un número límitado de sustratos. Principalmente azucares como derivados de la glucosa como hexosa, di – triglicerido, etc.

Reproducción simétricaCARACTERISTICAS SP. V.SPINOSUM

TAMAÑO : 0.8 – 1.0 x 1.0 – 3.8 um PROSTECAS : Numerosas long. de 0.5um NO POSEEN MOVILIDAD QUIMIOHETEROTROFOS ANAEROBIOS FACULTATIVOS FUENTE DE Nitrógeno: Amonio, Urea, Nitrato Tº Optima: 26 - 33 ºC Poca tolerancia a la salinidad HABITAT : Acuáticos (agua dulce, lagos eutroficados)

Suelos agrícolas, bosques

GENERO PROSTHECOBACTER

Características generales Aerobias estrictas Heterotrófico Forma : fusiformes o de vibrio Tamaño: 0.5 – 0.9 x 2 – 5 um No poseen movilidad Prostecas: polares diametro 0.1 – 0.2 um adelgazada, que posee una punta tipica

bulbosa que le permite adherencia

Características de la especie P. Fusiformis Crecen en medios con poca materia orgánica (menos de 0.1%) T º optima de crecimiento 1 – 10 ºC y 35 – 40ºC No necesitan Vitaminas Hábitat: Acuáticos (oligotroficos), suelos

Genero Ultramicrobium

Bacteria más pequeña conocida (es 1/10 el tamaño de E. Coli.) Fermentativos Utilizan azúcar como fuente de carbono Hábitat: Abundantes en el suelo y agua dulce

Flavobacterias

Este phylum de Bacteria comprende una mezcla de diferentes tipos fisiológicos desde aerobios hasta anaerobios estrictos pasando por los anaerobios facultativos.Se encuentran en hábitat muy diversos (suelo, agua)

Género Bacteroides

11

Comprende anaerobios estrictos no esporulados, fermentan sacarosa hasta acetato y succinato. Las especies son comensales del intestino de humanos y otros animales (1010 – 1011 celulas por gramo de hecesPueden ser patógenos, suelen ser la causa de infecciones por anaerobios. Característica: pueden sintetizar esfingolípidos

Se encuentran principalmente en:ambientes acuáticos tanto en agua dulce como saladaen alimentos y en plantas procesadoras de los mismosTiene restringido el número de fuentes de carbono que pueden utilizar (glucosa)Rara vez son patógenos pero la especie F. Meningosepticum puede estar asociada a la meningitis infantiles no meningocósicas

Enfermedad Bacteriana en los peces por FlavobacteriumProcesos infecciosos externos que afectan a la piel, aletas y branquias.Factores: T º altas, excesiva presencia de materia orgánica en el agua, manejo inadecuado de los pecesFlavobacterium psychrophylum afecta a t º inferiores a 15º C

Grupo CytophagaSon bacilos largos y delgados, con los extremos frecuentemente terminados en punta y que se mueven por deslizamiento.

Sporocytophaga• Es semejante a la Cytophaga, pero genera formas de resistencia cocaceas denominados

microcistos• Ampliamente distribuidos en el suelo y el agua• Digieren polisacaridos como:

– Celulosa– Quitina– Agar–

Cytophaga• No producen enzimas solubles• Puede crecer en agar con celulosa

Algunas especies son patogenas de peces:C. Columnaris: que causa enfermedad columnarC. Psychrophyla: Sindrome del agua fria

Flexibacter• Requieren medios complejos para crecer• No son celuloliticos• Pueden producir cambios en su morfologia• Muchas especies son pigmentadas:

– Carotenoidicos– Flexirrubinas

Espiroquetas

12

• Bacterias Procariotas • Gram negativas• Móviles• Formas de espiral o sacacorchos• Flexibles• Se encuentran en :

» Medios acuáticos » Animales » Humanos como patógenos

Estructura

• Esta formada por un cilindro protoplasmático• Endoflagelos• Vaina externa flexible

Las Espiroquetas se clasifican en 8 géneros principalmente.

Spirochaeta : Se reconocen 14 especies, son anaerobios o anaerobios facultativos, todos acuáticos de aguas saladas y dulces de vida libre.Algunas especies del género son:• S.plicatilis• S.stenostrepta• S.aurantia

Cristispira: Se reconoce solo una especie, poseen de 3 a 10 vueltas completas , su hábitat es el tracto digestivo de molusco no son patógenos

Treponema: Se reconocen 20 especies dentro de este género, son microaerófilos o anaerobios. Sus vueltas son helicoidales o aplanadas. Son comensales o parásitos de humanos u otros animales . Algunas Especies importantes del género son:• T. pallidum.• T. denticola.• T. macrodentium.• T. oralis• T. saccharophilum

Leptospira y leptonema:son anaerobias y aerobias sus vueltas son apretadas y sus extremos terminan en forma de gancho la diferencia entre ambos géneros es su dependencia a los Ac. Grasos de cadena larga la Leptonema no los requiere en cambio la leptospira si. Pueden ser de vida libre o parásito del hombre u otros mamíferos La especie más importante del género es.• L. interrogans•Borrelia: Microaerofilos poseen de 5 a 7 vueltas. Son patógenas por tanto, su hábitat natural son los humanos y otros animales.

Las especies más importante del género son.

• B. recurrentis.• B. burgdorferi.

13

Brachyspira: Se reconocen 8 especies dentro del genero son anaerobias y se les puede encontrar en el intestino de animales de sangre caliente produce diarrea en pollos y cerdos

GENERO DEINOCOCCUS

• Reino: Bacteria• Phylum: Deinococos• Familia: Deinococcaceae• Genero: Deinococcus /Thermus• Especie: D. radiodurans y T. aquaticus• Forma: Cocos

Caracteristicas• Gram Positiva y Gram Negativa respectivamente• Existen 2 especies: D. radiodurans y T. aquaticus las mas estudiadas.• Capacidad de resistencia a radiación y calor respectivamente.• Capacidad de reponer su DNA de modo eficaz.

Deinococcus Radiodurans

• Descubiertos en 1956.• Sobrevive a calor, frío, vacío y ácido.• Utilizada en ingeniería genética.• Sobrevive a radiaciones mil veces mas altas que el hombre.

¿Como sobreviven?

• TEORIA DE J.R. Battista.• Formación de esporas protectoras.• Efecto de la radiación.• Eficiencia en la reparación del material genético.• Proteína RecA.

Reparacion• Permite gran cantidad de reparaciones en su genoma, hasta 200 veces.• Proceso de reparación.

CONCLUSIÓN utilidad en vertederos. utilidad plantas nucleares. ingeniería genética. d. radiodurans es el mas fuerte en el mundo de los microbios.

FILOGENIA Y METABOLISMO DE ARCHAEA

• Incluyen la ausencia de peptidoglicano en las paredes celulares.• Presencia de lípidos con enlaces éter.• RNA polimerasas muy complejas. • Forman un grupo muy diverso (fenotípico).•

14

Phylum Crenarchaeota

• Agrupa especies hipertermófilos y psicrófilos.• Muchas de estas especies son quimiolitoautotrofos.• Son productores primarios.

Phylum Euryarchaeota

• Bacterias metanogénicas y halobacterias.• Hipertermófilos Thermococcus y Pyrococcus.• Metanonógeno Methanopyrus.• Thermoplasma (sin pared celular).

Phylum Korarchaeota

• Se descubrieron muestreando comunidades microbianas en un manantial caliente de Yellowstone.

• No se ha reconocido oficialmente en taxonomía.• Características de los organismos antiguos.

Metabolismo de las Archaea

• Algunos son quimiorganotrofos, utilizan compuestos orgánicos como fuente de carbono y energía.

• Catabolismo de la glucosa por la ruta de Entner-Doudoroff.• Oxidación de acetato hasta CO2 por el ciclo del ácido cítrico o con variaciones por la ruta

del acetil-coA.• Quimioorganotrofismo (donadores orgánicos, reducción de O2 y S0, ATP en ATPasas).• Quimiolitotrofia, H2 es el principal donador de electrones.• Metanógenos y quimiolitotrofos hipertermófilos, el CO2 se incorpora por la vía acetil-coA.• Otros hipertermófilos, el CO2 se fija a través del del ciclo inverso del ácido nítrico o el

ciclo de Calvin.

Phylum euriarchaeota

Halófilos extremosHalobacteriumHaloferaxNatronobacterium

MetanógenoMethanobacteriumMethanoccocusMethanosarcinas

15

Termófilos extremosThermoplasmasFerroplasmasPhycropulus

HipertermófilosMethanopyrococcusThermococcusPyrococcusArchaeoglobusFerroglobus

HALÓFILOS EXTREMOS Carácteristicas genérales

• Hábitat : Salinas marinas, lagos salados, hábitat sálinos artificiales.• Concentración de Na Cl : Mínimo 9%, Óptimo12-13%, Máximo 32%.• Ambiente: secos y calientes.• Metabolismo: Quimioorgánotrofas, aerobias estrictas.• Sustrato: Aminoácidos, acidos orgánicos y factores de crecimiento (vitaminas).• Reproducción : fisión binaria.• Reacción Gram: Negativa.• Forma de resistencia: No tiene, ni forma esporas de ninguna clase.• Móvilidad: La mayoría son inmóviles, excépto algunas flageladas.

HALÓFILOS EXTREMOS Taxonomía y fisiología• HALOALCALÓFILOS. -Géneros: Natronobacterium, Natrnomonas y otras relacionadas. -pH: Optimo 9 –11.• BALANCE DE AGUA:

-A traves de un “Balance positivo con el medio ambiente”.-Composición de la pared celular.

• COMPONENTES CITOPLASMÁTICOS:-Proteínas.-Bacteriorrodopsinas.

METANÓGENOS• Hábitat : Sedimentos anoxicos, tracto digestivo animales y fuentes hidrotermales marinas.• Metabolismo: Quimioorgánotrofos, anaerobios estrictos.• Sustrato: Cualquier sustrasto orgánico cómo acetato, metilo y del tipo CO2, excluyendo

glucosa, acidos grasos o acidos orgánicos.• Pared celular: Seudomureína (Methanobacterium), Metanocondroitina (Methanosarcina),

o de glicoproteínas (Methanococcus y Methanoplanus).• Son el escalón final de la biodegradación de la materia orgánica en ambientes anaerobios.

TERMÓFILOS- ACIDÓFILOSTermoplásmatales

Thermoplasmas:• Hábitat : Pilas de resto de carbón y pirita (FeS).• Temperatura : Optimo 55°C.• pH: Optimo 2.• Metabolismo: Quimioorgánotrofos, anaerobios facultativos.• Sustrato: Compuestos orgánicos generados de la combustión del carbón.• Pared celular: Carecen de pared celular.• Movilidad: Algúnas especies son móviles por multiples flagelos.• Supervivencia: Membrana compuesta de lípido tetraéter con manosa y glucosa, y

glicoproteinas, no posee esteróles.

Ferroplasmas:• Hábitat : Minas de pirita (FeS).• Temperatura : Optimo 35°C.• Metabolismo: Quimiolitotrofos, asimilando CO2.• Fuente de energía: Oxida ion ferroso a ferrico.

16

• Pared celular : No tiene.

Phicróphilus:• Hábitat : Sulfataras.• pH: Optimo 0,7• Patred celular: No posee.• Sustrato: Heterótrofo de medios complejos.• Sus celulas se desintegran a pH 4.

HIPERTERMÓFILOSTemperatura: Optima sobre 80°C.

Thermococcus Hábitat : Anoxicos de aguas termales. Temperatura: Mínima 70°C, Máxima 95°C. Metabolismo: Quimioorganotrofo, anaerobio extricto. Sustrato: Proteinas y azucares, Oxida el S a H2SO4. Movilidad: Por medio de flagelos.

Pyrococcus:• Hábitat : Anoxicos de aguas termales.• Temperatura: Máxima 106°C, Optimo 100°C.• Metabolismo: Quimioorganotrofo.• Sustrato: Proteinas, almidon o maltosa.

Methanopyrococcus:• Hábitat : Sedimentos submarinos y chimeneas negras submarinas.• Temperatura: Máxima 110°C, Optimo 100°C.• Metabolismo: Quimioorganotrofo, produciendo metano solo del

H2 + CO2.

Archaeoglobus:• Hábitat: Sedimentos marinos calientes.• Temperatura: Optimo 83°C.• Metabolismo: Genera energia por metanogenesis y reducción del sulfato a sulfhidrico.• Sustrato: Lactato, piruvato, glucosa y compuestos orgánicos complejos

Ferroglobus:• Hábitat: Chimeneas negras hidrotermales submarinas.• Temperatura: Optimo 85°C.• Metabolismo: Quimiolitotrofo, anaerobio, obtiene energía de la oxidación del ión ferroso

a ión ferrico utilizando el H2 y H2S

PHYLUM CRENARCHAEOTA

Viven en ambientes extremos de temperaturas.Los psicrófilos viven en aguas muy frías y con pocos nutrientes, son planctónicos La mayor parte de los Archaea hipertermófilos han sido aislados de suelos/aguas calentados por la actividad volcánica y ricos en azufre.Gran mayoría anaerobios estrictos.Quimioorganótrofo, quimiolitótrofo, o ambos (Sulfolobus).Conservación de energía es por los mismos mecanismos que Bacteria.

17

No se conocen fotosintéticos.

Hipertermófilos de hábitat terrestres volcánicos SULFOLOBALESTHERMOPROTEALES

Sulfolobus• Manantiales calientes ricos en azufre• Hasta 90ºC• pH 1 – 5• Quimiolitótrofo y/o quimioorganótrofo aeróbico • También puede oxidar Fe+2 a Fe+3 (minería

Acidianus

• Sulfataras ácidas• 65ºC y 95ºC, óptimo de 90ºC• anaerobio facultativo• En aerobiosis : Sº H2SO4• En anaerobiosis: Sº H2S

Thermoproteus y Thermophilum

• Poseen células bacilares.• Manantiales calientes neutros o ligeramente acidos.• Anaerobios estrictos que llevan una respiración anaerobia basada en el azufre.• Thermoproteus puede crecer quimiolitotróficamente sobre hidrógeno o quimioorganotróficamente sobre compuestos orgánicos.

Hipertermófilos de hábitat volcánicos submarinos: Desulfurococcales

Pyrodictium

• Temperatura óptima de crecimiento 105ºC.• Contiene una serie de fibras (órgano de fijación a las superficies).• Anaerobio estricto .• Crece quimiolitotróficamente sobre H2 utilizando Sº como aceptor de electrones.• Quimiorganotróficamente sobre sustratos complejos orgánicos.

Desulfurococcales Pyrolobus

• Temperatura óptima de crecimiento 106ºC.• Vive en las paredes de fuentes hidrotermales submarinas.• Quimiolitótrofo obligado• Fuente de producción primaria de biomasa.• Sobrevive autoclavado a 121ºC durante 1 hora.

Desulfurococcus

• Anaerobio estricto reductor de Sº• Temperatura óptima 85ºC

18

Pyrobaculum

• Algunas sp pueden respirar tanto aeróbicamente como anaeróbicamente con NO-3, Fe+3 o Sº como aceptores de electrones e H2 como donador. Otras sp crecen en anaerobiosis sobre donadores orgánicos y reduciendo Sº hasta H2S. • Temperatura óptima 100ºC, y se han aislado tanto de manantiales calientes de medios terrestres como de zonas profundas submarinas

Ignococcus

• Contiene una “membrana externa”, poco habitual, ya que se forma a cierta distancia del citoplasma, generando un espacio periplasmático muy grande (2 a 3 veces más grande que el citoplasma).• Crece óptimamente a 90ºC.• Su metabolismo se basa en H2/S

Staphylotermus

• Sus células son esféricas y forman agregados de hasta 100 células.• Quimiorganótrofo • Crece óptimamente a 92ºC.• Se han encontrado tanto en aguas poco profundas como en las chimeneas negras de las fuentes hidrotermales submarinas de zonas muy profundas.

Evolución y Vida a altas Temperaturas

Estabilidad térmica de las Biomoleculas

La estabilidad de las proteínas y del DNA de los hipertermofilos es critica para su supervivencia a altas temperaturas.La composición de aminoácidos de estas proteínas no nos indica nada inusual, de hecho tienen las mismas características estructurales que sus equivalentes de bacterias mesófilas.Las proteínas termofilicas tienden a tener núcleos hidrofóbicos, que probablemente dan mas estabilidad intrínseca a la proteína.Sin embargo es el plegamiento lo que da una característica de termoresistencia, cambiar un aminoácido por otro son suficientes como para transformar una proteína en termoresistente.

Los hipertermofilos producen CHAPERONINAS(proteinas de choque térmico), cuya función es reconfigurar, al menos parcialmente, proteínas desnaturalizadas.En las células de Pyrodiction, la chaperonina mas importante se denomina el Termosoma. Su misión es mantener las proteínas en una conformacion activa , puede incrementar la tasa de resistencia celular a la temperatura, cuando el termosoma esta presente, las células de Pyrodiction puede sobrevivir 1 hora en el autoclave(121º C)

Estabilidad del DNAEl citoplasma de metanogenos hipertermofilos contiene grandes cantidades 2,3-difosfoglicerato potasico cíclico, este es un soluto que evita el daño químico, como la depurinizacion del DNA, que puede ocurrir a altas temperaturas. No todos los hipertermofilos lo producen.

19

Todos los hipertermofilos producen una forma particular de DNA topoisomerasa denominada “girasa reversa de DNA”, que introduce vueltas positivas en el DNA y se ha constatado que el enrollamiento positivo estabiliza el DNA y lo hace resistente a la desnaturalizacion termica.

La Sulfolobus tiene una pequeña proteína la Sac7d, que se une al surco menor del DNA de manera no especifica aumentando la temperatura de fusión del DNA en unos 40º C.

Estabilidad de los lípidosTodos ellos tienen lípidos construidos sobre la base del modelo de bifitanil tetraeter. Es resistente a la temperatura, debido al enlace covalente entre las unidades de fitanilo, la membrana que genera es monocapa en lugar de bicapa lipidica como en las membranas normales, esta resiste la tendencia que tiene el calor para desorganizar la bicapa lipidica de ácidos grasos.

Los limites para la existencia de vida microbianaLas fuentes hidrotermales y chimeneas negras emiten fluidos a 250-350º C que forman estructuras llamadas chimeneas a partir de los sulfuros metálicos del fluido. Se han encontrado en las pared de las chimeneas hipertermofilos, los estudios del agua sobrecalentada a 250º C muestran que esta estéril.Los experimentos de laboratorio sugieren que la vida puede mantenerse a temperaturas de hasta 140-150º C, pero sobre esta temperatura no podrían hacerlo.Si existiesen organismos capaces de crecer sobre esta temperatura su economía energética tendría que ser basada en algo diferente al ATP ya que el ATP es inestable a esta temperatura.

Archaea hipertermofilos y evolución microbiana

En la tierra primigenia existieron ambientes extremos como ocurre en la actualidad, y fue en esos ambientes en los que pudo aparecer la vida.La tierra seguramente era mas caliente que en la actualidad, es por eso que los hipertermofilos, pueden considerarse como los mejores candidatos a ser los representantes de las primeras formas de vida en la tierra.Un aspecto recurrente entre los Archea cultivados es su adaptación a los ambientes extremos.Los hipertermofilos y sus lentos relojes evolutivos.El estudio de la secuencia de diversos genomas de Archaea permite decir que evolucionan mas lentamente que Bacteria y Eukarya.(Particularmente en Archaea hipertermofílicos Euryarchaeotas y crenarchaeotas). De esto se extrae de estudiar el árbol evolutivo, los linajes de los hipertermófilos son muy cortos y se ramifican cerca de la base. El margen evolutivo en estos ambientes es muy estrecho y están sometidos a tremenda presión para mantener activos algunos genes que son en realidad los responsables de la termorresistencia celular.Las Archaeas son reliquias vivientes de las formas primigenias de vida y su estudio racional, concienzudo y serio debe llevarnos a comprender principios importantes sobre el inicio de la vida en la tierra.

KorarchaeotaUna que tiene reloj evolutivo lento es la del phylum Korarchaeota, solamente se han identificado en un único mantial, Estanque obsidiana del parque nacional de Yellowstone de Wyoming y aun su grupo no es reconocido oficial mente.Existen cultivos mixtos de laboratorio de estos microorganismos que indican claramente que son hipertermofilos. Se anticipan mas progresos en este grupo y su estudio puede revelar secretos sobre la tierra primigenia y sus formas de vida iniciales.

20

El hidrógeno como forma de energía primitivaEl hidrogeno se encuentra implicado en el marco metabólico de este grupo de bacterias, muchas Archaea crecen anaeróbica mente con hidrogeno como donador de electrones y uno o mas aceptores de electrones Sº , NO3 y Fe 3+.Casi con seguridad el metabolismo del hidrogeno es una reliquia fisiológica de esquemas bioquímicos antiguos, ya que estos elementos inorgánicos eran muy abundantes entonces.La diversidad de Archaea hipertermofilas oxidantes de hidrogeno en la actualidad y el hecho de que muchas bacterias mesó filas también utilicen el H2 fue un éxito en la evolución del metabolismo. De hecho, la habilidad para utilizar el hidrogeno por parte de los hipertermofilos y de aquellos procariotas que viven en las profundidades de la Tierra, ofrece ejemplos viables de esta estrategia metabólica.Las fuentes hidrotermales submarinas, habitas hoy de los hipertermofilos mas extremos, han sido propuestos como ambientes propicios semejantes a los primigenios donde pudo haber surgido la vida en este planeta.Es posible que los hipertermofilos actuales sean en reliquias vivientes de los primeros habitantes de la tierra.

METODOS DE LA ECOLOGIA MICROBIANA

ECLOGIA MICROBIANA: Trata de la interacción de los microorganismos, entre sí y con su ambiente. BIODIVERSIDAD: Aislamiento y la identificación y cuantificación de microorganismos en sus determinados hábitat, y -ACTIVIDAD MICROBIANA: El papel que cumplen dichos microorganismos en sus hábitat.

Los métodos de la ecología microbiana comprenden: -Enriquecimiento y aislamiento -Tinción de células -Aislamiento y caracterización de genes, y -Medición de las actividades de microorganismos in situ

Enriquecimiento y aislamiento.Las técnicas de enriquecimiento están diseñadas para incrementar el número relativo de un microorganismo , favoreciendo su desarrollo , supervivencia o su separación especial de otros miembros de la población. Para que luego éstos puedan ser aislados en un cultivo axénico.

Columna de winogradsky.- Corresponde a un ecosistema anóxico en miniatura, que puede ser utilizado como suministro de bacterias para cultivos de enriquecimiento..- Utilizada tradicionalmente para el aislamiento de bacterias fototróficas rojas y verdes, de bacterias sulfato reductoras y de otros anaerobios.

Preparación:.-Se tiene un cilindro grande de vidrio que se llena hasta la mitad de lodo rico en materia orgánica, al que se le añade CaCO3, ( como tampón) y CaSO4 ,(como fuente de sulfato)..-El lodo se compacta de tal manera que no quede aire atrapado..-El lodo se cubre con agua de lago, embalse y el cilindro se tapa para evitar la evaporación..-El cilindro se coloca en una ventana donde reciba luz atenuada y se deja varias semanas.

21

Aislamiento en cultivo axénicoLos métodos mas utilizados para la obtención deestos cultivos, a partir de un enriquecimiento ,son: -Siembra por estría en superficie :Método utilizado para aquellos microorganismos que crecen bien en medio de cultivo sólido. Puede ser utilizada para aislar tanto microorganismos aerobios como anaerobios. -Siembra en profundidad : Método que consiste en la dilución de un cultivo mixto en tubo de agar fundido, es utilizado para purificar microorganismos de tipo anaerobios. -Dilución en liquido (NMP) : Método que consiste en la dilución seriada de un inoculo en un medio liquido. Utilizado en muestras donde hay que evaluar rutinariamente el numero de células.

Cultivos axénicos de alta tecnologíaLas pinzas de láser.-Consiste en un microscopio óptico invertido equipado con un láser infrarrojo enfocado con precisión y un instrumento de micro manipulación..-Se emplean para seleccionar organismos a partir de una mezcla para su purificación y posterior estudio en laboratorio. .- Son utilizadas para el aislamiento de bacterias de desarrollo lento, o aquellas que estén en número muy bajo.

ANALISIS MOLECULAR DE LAS COMINIDADES MICROBIANAS

viabilidad y cuantificación mediante técnicas de tinción.

tinción fluorescente con dapi. (4,6-diamido-fenilindol)..-utilizado para teñir microorganismos en hábitat opacos..-las celulas teñidas con dapi presentan fluorescencia azul brillante..-proporciona una estimación razonable del número de células presente..-se emplea para la enumeración de microorganismos en muestras clinicas , del ambiente y de alimentos.

TINCION DE VIABLES.- tiene la ventaja de diferenciar entre células vivas y muertas..- distincion que se basa en la integridad de la membrana citoplasmatica celular..- a la muestra se agregan dos tipos de colorantes: -verde fluorescente, que penetras células tanto vivas como muertas. -rojo, solo penetra células muertas.- metodo que se utiliza con cultivos bacterianos de laboratorio

ANTICUERPOS FLUORESCENTES.-Método en que a las técnicas de tinción se incluye el empleo de anticuerpos fluorescentes..-Esta técnica se basa en la gran especificidad de los anticuerpos frente a los constituyentes de la superficie de un organismo particular..-De esta manera se puede identificar o rastrear un organismo en un hábitat complejo.

Proteína fluorescente verde para el etiquetado celular.- Las células bacterianas son alteradas mediante técnicas de ingeniería genética para volverlas fluorescentes..- A estas se les inserta el gen GFP (green fluorescent protein), que codifica una proteína fluorescente verde.

22

.- Al expresarse el gen, las células aparecen de color verde cuando se observan en microscopio de luz UV.

Limitaciones de la microscopía.- LAS CÉLULAS muy pequeñas pueden pasar inadvertidas..- La dificultad de diferenciar entre células vivas y muertas y la materia inerte..- Imposibilidad de evaluar la diversidad genética de los microorganismos en un hábitat natural.

Tinciones genéticas.- Se utilizan sondas de ácidos nucleicos con el fin de identificar y cuantificar microorganismos en la naturaleza..- Una sonda de ácido nucleico es un oligonucleotido de DNA o RNA complementario a una secuencia en un gen diana, éstos pueden hacerse fluorescentes mediante colorantes y pueden utilizarse para identificar organismos que contienen una secuencia de ácido nucleico complementaria..- El gen utilizado como diana es el que codifica el RNA ribosómico 16S, en procariotas..- Esta técnica se conoce como hibridación fluorescente in situ (FISH).

Tinciones genéticas.- Tinción filogenética con FISH. Permite identificar o rastrear un organismo particular grupo de organismos relacionados dependiendo de la especificidad de la sonda..- Tinción de cromosomas. Se emplea para identificar genes específicos de la microbiota de muestras naturales..- Transcripción inversa in situ (ISRT). Técnica que busca si un organismo esta expresando un gen o genes determinados en la naturaleza en un momento determinado.

Reacción en cadena de la polimerasa (PCR).-Técnica desarrollada por Kary Mullis a mediado e los años 80..- Con esta metodología se pueden producir en laboratorio múltiples copias de un fragmento de ADN específico..- Se basa en la actividad de la enzima ADN polimerasa..- Debe existir: -nucleótidos en el medio. -un cebador.

Principales pasos de la PCR1.-Separación de las dos cadenas que forman la molécula de ADN.2.-La ADN polimerasa copia el gen diana.3.-Generación de la cadena complementaria, consiguiéndose múltiples copias del gen diana.

ELECTROFORESIS EN GEL DESNATURALIZANTE EN GRADIENTE (DGGE): SEPARACIÓN DE GENES.

.- Método utilizado para el análisis filogenético de las secuencias de genes amplificados.

.- La DGGE es un método de electroforesis en gel que separa los genes del mismo tamaño que difieren en la secuencia de bases..- Se utiliza un gradiente de una mezcla de urea y formamida que desnaturaliza el DNA..- Las bandas obtenidas se pueden cortar y secuenciar , siendo posible determinar las especies

presentes en la comunidad.

MEDICIÓN DE LA ACTIVIDAD MICROBIANA EN LA NATURALEZA

23

MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE:

.- RADIOISOTOPOS. Estos son útiles cuando es preciso determinar la tasa de recambio de algún compuesto, o cuando hay que realizar un seguimiento por parte de una célula..- MICROELECTRODOS. ( pH, O2 , N2O , CO2 , H2 o H2S)..- ISOTOPOS ESTABLES. Utilizado para el estudio de diversas transformaciones microbianas en la naturaleza. El carbono y el azufre son elementos de gran utilidad para el estudio de sus isótopos estables. Carbono: 12C y 13C Azufre: 32S y 34S.

HÁBITAT MICROBIANOSCiclos Biogeoquímicos

• Del Carbono• Del Nitrógeno • del Azufre• y del Hierro• Es el resultado conjunto de los peocesos biológicos y químicos durante el reciclado de estos

elementos escenciales de los sistemas vivos.• A menudo implican reacciones de oxidación - reducción a medida que el elmento se

desplaza através del ecosistemaEx: H2S oxida S° So4-2 reducido Sulfato

Ambientes y Microambientes• Existen hábitat en ambientes de condiciones extremas• Habitan superficies de organismos superiores, interior de plantas y animales.• Las diferencias en el tipo y cantidad de los recursos y en las condiciones fisicoquímicas de

un hábitat definen un nicho de cada organismo en particular(diversidad metabólica y microbiana)

• Microambiente es donde vive un M.O. y lleva a cabo su metabolismo.• Las condiciones fisicoquímicas pueden cambiar rápidamente en cuanto a tiempo y espacio.• Microambientes heterogéneos y las condiciones cambian muy de prisa lo que contribuye al

aumento de diversidad microbiana.

Niveles de nutrientes y velocidad de crecimiento

• Entran al Ecosistema de manera intermitente un gran aporte, seguido de una fuerte escasez.• Desarrollo de sistemas bioquímicos de producción de polímeros , almacenar material de

reserva.(poli-B hidoxibutirato, polifosfato)• La fase exponencial no se prolonga por mucho tiempo en la naturaleza.(en etapas o

periodos)• La disminución de la velocidad de crecimiento refleja:

1. La disponibilidad de un nutriente suele ser baja.2. La distribución de los nutrientes en el hábitat no son uniformes.3. Los m.o se enfrentan a la competencia.(cultivo no axénico)

Competencia y cooperación microbianaLa competencia depende de varios factores:

1. Tasa de incorporación de nutrientes.2. Tasas metabólicas inherentes.

24

3. Y la velocidad de crecimiento.• La sintrofia crucial para el éxito competitivo de algunas bacterias anaeróbicas.• También se aprecia cooperación metabólica en grupos de organismos que llevan a cabo

metabolismos complementarios

Crecimiento Microbiano en superficies y Biofilmes• Las superficies absorben nutrientes. • Los portaobjetos sirven de superficies experimentales , pueden ser también un nutriente ,

como las partículas de materia orgánica.• Los Biofilmes son microcolonias asociadas a una superficie mediante polisacáridos

adhesivos.(P.aeruginosa)• Los Biofilmes aparecen en las caries, cálculos de riñón, en la tuberculosis, implantes

médicos, etc.• En las industrias, la calidad del agua se puede ver afectada.

Hábitat Microbianos Terrestres y de Aguas Dulces• Hábitat principales son los suelos y las masas de agua dulce.• Suelo y agua varían en su estructura física, composición de nutrientes, temperatura y

potencial de agua.• Al considerar el ambiente terrestre nuestra atención se dirige hacia el suelo y las plantas,

donde tienen lugar los procesos determinantes para el ecosistema• Como lo es la formación del suelo donde existen interacciones complejas entre el material

original, la topografía del terreno, el clima y los seres vivos.• Suelos inorgánicos y suelos orgánicos.

Formación del suelo(I). El lecho se descompone en la roca madre que, a su vez, se divide en partículas menores(II). Los organismos de la zona contribuyen a la formación del suelo desintegrándolo cuando viven en él y añadiendo materia orgánica tras su muerte. Al desarrollarse el suelo, se forman capas llamadas horizontes(III). El horizonte A, más próximo a la superficie, suele ser más rico en materia orgánica, mientras que el horizonte C contiene más minerales y sigue pareciéndose a la roca madre. (IV). En esta etapa, el suelo puede contener un horizonte B, donde se almacenan los minerales lixiviados.

El suelo como hábitat microbiano• Crecimiento microbiano en la Rizosfera, con diferentes tipos de microorganismos.• Para su exámen directo :

1. Microscopio de fluorescencia.2. Tinción filogénica.3. Microscópio electrónico de barrido.

• Principales factores que influyen en la actividad microbiana.1. Disponibilidad de agua2. Estado nutricional del suelo

Microbiología de las superficies profundas

• Cientos de metros por debajo del suelo.• Ex: a 300 m se han hallado:

– Anaerobios estrictos, como bacteria sulfato reductoras, metanogénicas y homoacetógenos.

25

– Diversos aerobios y anaerobios facultativos.• La actividad metabólica, pueden causar la mineralización de compuestos orgánicos y liberar

productos a las aguas subterráneas.• Biorremedio in situ de las sustancias tóxicas que alcanzan las aguas subterráneas por

lixiviación tiene gran interés en la actualidad.

Ambientes de agua Dulce• Lagos, ríos y manantiales• Los organismos fototróficos ( productores primarios) son los predominantes .

– En zonas óxicas; predominan Cianobacterias y algas– En zonas anóxicas dominan las bacterias fototróficas anoxigénicas.– Las algas que flotan o se mantienen en suspensión se denominan Fitoplancton.– Las algas que se adhieren al fondo o a los lados se denominan algas bénticas.

• Cuando la actividad fotosintética es muy elevada:– La materia orgánica lleva al agotamiento de o2 (anóxicas). – Se desencadena la Fermentación y la Respiración anaeróbica.

Relaciones con el Oxígeno en Lagos y Ríos• La producción fotosintética de oxígeno se lleva acabo donde la luz está disponible.• Cuando se ha consumido el oxígeno disuelto , las capas más profundas se vuelven anóxicas,

donde se produce cambio de metabolismo respiratorio.• Esto depende de varios factores :

– Si la materia orgánica es escasa.– La velocidad de intercambio de agua entre las capas de la profundad y la superficie.

Demanda biológica de oxígenoEs una medida indirecta de la cantidad de materia orgánica que puede ser oxidada por los microorganismos

Microbiología Marina• Presencia de procariotas en el mar abierto• Microbiología de las profundidades marinas• Ecosistemas microbianos que sostiene vida animal en las proximidades de las fuentes

hidrotermales.

Ambientes marinos y distribución de microorganismos• Los niveles nutritivos en el mar abierto resultan limitantes• La fotosíntesis y producción de oxígeno, escenciales en el equilibrio ecológico del carbono.• La producción primaria en el mar abierto se debe a la actividad fotosintética de

proclorófitos. Prochlorococcus.destacado productor primario.• Zona proxima a la orilla es más fértil.• Si la contaminación es alta las aguas se pueden volver anóxicas.

Microbiología del mar abierto

• A pesar de los bajos niveles de nutrientes inorgánicos y de carbono orgánico se han encontrado N° significativo en susupenciones entre 103 y 106 células procariotas/mililitro.

• Existen celulas eucariotas muy pequeñas.• Contienen un metabolismo energético basado en luz Y otros llevan a cabo fotosíntesis

anoxigénica

26

• Muchas bacterias en la zona fótrica del mar contiene una forma de pigmento vasual capaz de usarlo para convertir la energía luminosa en ATP. Proteorrodopsina

Distribución de Archaea / Bacteria“Los oceanos contiene la mayor cantidad de Biomasa microbiana existente en toda la superficie de la tierra”

Efectos moleculares de altas presiones• Afecta la biología y la bioquímica de la célula.• Su aumento, disminuye la capacidad de fijación de las enzimas al sustrato.• Si es elevada tiene mayor proporción de ácidos grasos insaturados en la membrana

plasmática• En barófilos gram (-) el crecimiento a alta presión 500-600 atm. tiene cambios en la

composición de las proteinas de la membrana externa de la pared celular.• Puede afectar la expresión genética en las bacterias barófilas.

Fuentes Hidrotermales submarinasExisten 2 tipos principales:

1. Fuentes templadas : – Expulsan fluidos hidrotermales de 6 – 23 °C (H2O Mar 2°C) – Su velocidad de salida es de 0,5- 2 cm/s

2- Fuentes calientes:– Desprenden el fluido a 270- 380 °C (Chimeneas negras)– Su velocidad de salida es de 1-2 m/s.– El agua es muy rica en minerales, formando una nube oscura.

Animales que viven en las fuentes hidrotermales submarinas.Gusanos tubícolas

• Tiene un penacho por el que recoge los nutrientes de la fuente hidrotermal.• más de 2 mts longuitud.• Carecen de ano e intestino, poseen un tubo digestivo modificaoformado por un tejido

esponjoso llamado Trofosoma.• Muestra actividad de la enzima RubisCO y otras del ciclo de Calvin.

Mejillones y alméjas gigantes • de 20 y 25 cm respectivamente• En las branquias de estos animales existen comunidades de bacterias oxidadoras de sulfuros• Dependen de la actividad de los quimiolitótrofos que crecen a expensas de las fuentes de

energía inorgánicas.• Alimentandose de la excresión de los simbiontes y sus celulas muertas.

Microorganismos de las fuentes hidrotermales submarinas• Quimiolitotrofos oxidadores de azufre como:Thiobacillus, Thiomicrospira, Thiotrix Y

Beggiatoa.(fijación de CO2 H2S S2O32-)• Bacterias nitrificantes• Oxidadoras de hierro, hidrógeno y magnecio,• metilotrofas. (se nutren de CH4 y CO)• SimbiosisDeterminados quiniolitotrofos viven en asociación direscta con animales de

fuentes hidrotermales.

27

Fuentes Hidrotermales submarinas• Zona donde el magma caliente y el basalto hacen que el fondo se vaya separando

lentamente.• Surgen en las grandes profundidades• Comunidades muy activas de animales cuya subsistencia está asegurada por la actividad de

m.o agrupados alrrededor de funetes hidrotermales,distribuidas por todos los fondos marinos

• El agua marina que se filtra por las grietas, se mezcla con minerales calientes y vuelve a salir a gran presión.

Habitát Microbianos: II Parte Ciclos: Carbono, Oxígeno, Nitrógeno, Azufre y Fierro. Biorremedio Microbiana. Interacciones Microbianas con las plantas. Ciclo del Carbono y del Oxígeno.- Devido al aumento de las emisiones de CO2 a causa de las actividades humanas el estudio de este ciclo es de renovado interés por los cientifícos, quienes tratan de entender la magnitud de los cambios que como el calentamiento global es una catástrofe plametaria.

Ciclo del Carbono.- Circula por la atmósfera, medio terrestre, ambientes acuáticos, presente en la biomasa, sedimentos y rocas..- Estan relacionado con el oxígeno por los procesos de fotosíntesis y respiración: la fijación de CO2 por los fotótrofos oxigénicos libera O2 (philum 3) y mucha materia orgánica es oxidada a CO2 por la respiración aeróbica..- El humus, que es la materia orgánica muerta, tiene mayor cantidad de carbono que los seres vivos..- El aporte de CO2 más importante proviene de la degradación de materia orgánica muerta llavada a cabo por los microorganismos..- En hábitat anóxicos el CO2 es reducido por los metanógenos.

Sintrofia y Metanogénesis.- Los microorganismos cooperan en la degradación de algunos compuestos..- Microorganismos del dominio Archaea compuestos por anaerobios estrictos utilizan CO2 como aceptor final de electrones y el donador es por lo general H2 produciendo metano..- Hábitat anóxicos como pantanos, rumen e interior de partículas de suelo.

Ciclo de Nitrógeno..- Reservorio más importante la atmósfera..- La desnitrificación es el proceso en el cual el nitrato es transformado a nitrógeno gaseoso..- La nitrificación es la oxidación de amoníaco a nitrato.

Ciclo de Azufre .- El sulfuro de hidrógeno es un gas que se forma principalmente por la reducción bacteriana de sulfato (hábitat anóxico)..- La reducción de azufre a sulfuro es una forma de respiración anaeróbica..- La oxidación de azufre la produce Thiobacillus.

Ciclo del Hierro.- Es un elemento abundante en la corteza terrestre.

28

.- La reducción férrica del hierro ocurre en sedimentos anóxicos de lagos.

.- El hierro ferroso, es oxidado por las bacterias del hierro, en medios no ácidos (Gallionella; Leptothrix)..- T. ferrooxidans oxida de ferroso a ferrico en condiciones ácidas.

Biorremedio Microbiana.- El lixiviado microbiano es necesario cuando las concentraciones de los metales a extraer es baja ya que las bacterias acidófilas otorgan ácidez y solubilidad al metal desempeñando una función beneficiosa en la minería (T. Ferrooxidans)..- Algunas bacterias llevan a cabo la biotransformación del mercurio de formas toxícas a no tóxicas..- Los microorganismos actúan oxidando el petróleo a CO2..- Tanto bacterias como hongos, con capacidad metabolica, pueden oxidar compuestos Xenobióticos.

Interacciones microbianas con plantas..- Ocurre en la rizosfera región del suelo inmediata a la raíz..- Liquenes: simbiosis entre alga y hongo..- Micorriza: simbiosis entre planta y hongo..- Agrobacterium forma crecimientos tumorales en muchas plantas. .- Formación de nódulos radicales por bacterias fijadoras de nitrógeno (Rhizobium).

29