Ecología microbiana

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Ecología microbiana

  1. 1. Altagracia Jiménez Díaz Ecología microbiana
  2. 2. Ecología microbiana Definiciones La 'ecología microbiana' es la rama de la ecología que estudia a los microorganismos en su ambiente natural, los cuales mantienen una actividad continua imprescindible para la vida en la Tierra. ... http://es.wikipedia.org/wiki/Ecologia_microbiana
  3. 3. Los mecanismos que mantienen la diversidad microbiana de la biosfera son la base de la dinámica de los ecosistemas terrestres, acuáticos y aéreos. Es decir, la base de la existencia de las selvas y de los sistemas agrícolas, entre otros. Por otra parte, la diversidad microbiana del suelo es la causa de la fertilidad del mismo.
  4. 4. , agua, La ecología estudia la interrelación entre los microorganismos y su entorno biótico y Abiótico Abiótico PH, humedad, temperatura Suelo, roca, agua, minerales… Relaciones negativa. Depredación Antibiosis Parasitismo Relaciones positivas. Comensalismo Mutualismo Simbiosis
  5. 5. Protistas superiores o eucariotas , corresponden a hongos, protozoos y casi todas las algas que poseen celulas eucariotas ( nucleo verdadero con membrana nuclear y mitocondria) Protistas inferiores Que incluyen las bacterias y el grupo de algas cianoficeas. No poseen membrana nuclear ni mitocondria.
  6. 6.  Organismos que transformar sustancias inorgánicas en orgánicas  Lo hacen mediante la clorofila como las plantas.  Productores primarios: muchos arboles, arbustos, helechos, los cuales se alimentan de los nutrientes, reciclados del suelo.  Consumidores primarios: los herbivoros que se alimentan solo de vegetales.  Por ejemplo aves, insectos,y pequeños mamiferos  Consumidores secundarios:los depredadores mas pequeños que se alimentan de la carne el pescado.  Consumidores terciarios los mayores carnivoros, se alimentan de los consumidores primarios y secundarios menores.  Hongos y bacterias son descomponedores o desintegradores
  7. 7. Luz Materia Heterótrofos consumidores Microorganismos Animales herbívoros Animales carnívoros Energia calor Materia autótrofos Productores Bacterias fotosinteticas Bacterias quimiolitotrofas Protistas fotosinteticos Plantas superiores Descomponedores Bacterias Hongos protistas
  8. 8. EN LOS SISTEMAS NATURALES LOS MICROORGANISMOS OCUPAN UNA POSICIÓN CLAVE EN RELACIÓN CON EL FLUJO DE MATERIA Y ENERGÍA DEBIDO A SUS CAPACIDADES METABÓLICAS PARA TRANSFORMAR SUSTANCIAS METABÓLICAS ORGÁNICAS E INORGÁNICAS
  9. 9. EL MUNDO MICROBIANO SE CARACTERIZA POR
  10. 10. El parasitismo es un tipo de simbiosis y tiene una estrecha relación en la cual uno de los participantes, (el parásito o huésped) depende del otro (hospedador o anfitrión) y obtiene algún beneficio  lo cual implica daño para el anfitrión.  El parasitismo puede ser considerado un caso particular de depredación.
  11. 11. El comensalismo es una forma de interacción biológica en la que uno de los intervinientes obtiene un beneficio, mientras que el otro no se perjudica ni se beneficia. El término proviene del latín cum mensa, que significa ‘compartiendo la mesa’. Originalmente fue usado para describir el uso de comida de desecho por parte de un segundo animal, como los carroñeros que siguen a los animales de caza, pero esperan hasta que el primero termine de comer. Los individuos de una población aprovechan los recursos que les sobran a los de otra población. La especie que se beneficia es el comensal.
  12. 12. Células eucariotas posen núcleo.  con membrana nuclear y mitocondria. Ejemplo: algas, los protozoarios, los hongos, y los mohos del cieno. Los virus no están ubicados ni en procariotas ni eucariotas ya que estos, dependen de la célula huésped para realizar las funciones vitales. Son parásitos intracelular obligados. Una partícula viral consiste en una molécula de ADN o RNA nunca las dos dentro de una cubierta proteínica o cápside.
  13. 13. Priones es una proteína diferentes a viroides y virus Agente transmisible que causa Scrapie, una enfermedad degenerativa del sistema nervioso central de las ovejas
  14. 14. Generalidades Microrganismos en sus ambientes  Ambiente: lo que rodea a un organismo viviente →  Factores físicos, químicos y biológicos.   Ecosistemas: comunidades de organismos transforman y modifican el ambiente
  15. 15. Generalidades Todos los organismos de un ecosistema interaccionan con su medio y en algunos casos modifican enormemente, durante el proceso, las características del propio ecosistema. En un ecosistema microbiano las células individuales forman poblaciones. Las poblaciones relacionadas metabólicamente constituyen gremios y los conjuntos de gremios que llevan a cabo procesos fisiológicos complementarios interaccionan para formar comunidades microbianas. Estas comunidades interaccionan a su vez, con comunidades de macroorganismos y definen el conjunto de ecosistema. Diferentes microorganismos pueden convivir en una comunidad microbiana de una biopelícula, se observan formas de bastón corto, largo, curvo, cocos y sarcinas
  16. 16. Generalidades  Superficies y biofilmes  Niveles de Nutrientes y velocidad de crecimiento  Competencia microbiana y cooperación  Métodos de enriquecimiento y aislamiento
  17. 17. Ciclos Biogeoquímicos Cambios que experimenta un elemento químico a medida que se mueve en un ecosistema.   La ecología microbiana tiene dos grandes objetivos: - Apreciar la biodiversidad de los M.O. y entender la interacción entre los diferentes grupos que componen la comunidad. - Medir la actividad de los M.O. en la naturaleza y controlar sus efectos en el ecosistema.  
  18. 18. Ecología es el estudio de los organismos en su ambiente El crecimiento de los M.O. en la naturaleza depende de los recursos disponibles (nutrientes) y de las condiciones de crecimiento (pH, T, humedad, luz, O2, etc. Los M.O. son muy pequeños por lo que sus hábitat también lo son. La teoría ecológica dice que para cada organismo existe al menos un nicho, que es el principal, aquel en el que crece mejor, pero también puede crecer en otros con menos éxito.
  19. 19. El Microorganismo y su Microambiente Niveles nutritivos y velocidades de crecimiento   Superficie y biofilm   biofilm → adherencia a sólidos Los biofilmes son microcolonias de células bacterianas revestidas de células bacterianas adheridas a una superficie por medio de polisacáridos adhesivos excretados por las mismas células.   Ejemplos: En minerales en biolixiviacion, formación de la placa dental, corrosion de los barcos. Esta mucosidad de color marrón verdoso que se encuentra en adoquines del cauce en High Mineral Creek, Montana, es un biofilm.
  20. 20. Relaciones de los Microrganismos en un microambiente Competencia entre M.O. en un ambiente natural Colaboración metabólica (sintrofía) Ejemplo NH3 + O2 → NO2 - Nitrosomonas NO2 - + O2 → NO3 - Nitrobacter
  21. 21. Métodos de la Ecología Microbiana La biodiversidad que incluye aislamiento, identificación y cuantificación de los M.O. en diferentes hábitats. La actividad microbiana, lo que los M.O. hacen en su hábitat.
  22. 22. mutualismo 1. Conjunto de asociaciones basadas en el régimen de la mutualidad. 2. biol Asociación de dos o más organismos de especies diferentes que supone beneficio para ambos.
  23. 23. Mutualismo puede designar: En biología, el mutualismo es una interacción biológica o relación interespecífica temporal en que ambos organismos obtienen algún grado de beneficio;
  24. 24. Relación Huésped- Microorganismo Modelos de Relación: Entre el huésped y el microorganismo puede darse una relación simbiótica. Simbiosis es cualquier relación o asociación íntima, a largo plazo, entre dos o más especies. Los miembros de la relación se denominan simbiontes. Existen tres tipos de simbiosis: Mutualismo: ambas partes se benefician. El ejemplo: el ser humano y las bacterias de la flora intestinal normal. Comensalismo: un organismo se beneficia y el otro no es perjudicado ni beneficiado. Parasitismo: uno de los miembros (el parásito), se beneficia, el otro (el huésped), se perjudica.
  25. 25. Microambiente Natural La producción de células en el ambiente es mucho menor que en el laboratorio, debido a algunas características del medio natural: Disponibilidad de nutrientes, suele ser baja. La distribución de dichos nutrientes a lo largo del hábitat microbiano no suele ser uniforme. Salvo raras excepciones los microorganismos no se encuentran en cultivos axénicos en los medios naturales, por lo que deben competir por los nutrientes.
  26. 26. Métodos de Enriquecimiento y Aislamiento  Se requiere un inóculo adecuado  Dar condiciones selectivas (inhibidores de algunos)  Existen numerosos métodos desarrollados para los diferentes tipos de M.O.  Métodos de cultivos líquidos y sólidos (agar)  Se ha demostrado que no todos los M.O. de un ecosistema son cultivables
  27. 27. Columna de Widnogradsky Se diseñó en 1880 para estudiar M.O. anaeróbicos del suelo, pero representa un sistema útil para tener una reserva de diversos procariotas a largo plazo.
  28. 28. Cultivo Axénico El objetivo del estudio de un cultivo de enriquecimiento es la obtención de un cultivo axénico (que contiene un único tipo de M.O.) Los métodos mas empleados son: Siembra por estrías* Tubo de agar Métodos por dilución *De una colonia bien aislada, y repitiendo el proceso varias veces, se puede traspasar a un medio líquido. Posteriormente se requiere hacer pruebas microscópicas y metabólicas para verificar pureza del cultivo.
  29. 29. Identificación y Cuantificación de Microorganismos Los métodos de cultivo y cuantificación de células viables sólo medirán una fracción de la comunidad microbiana. Puede ser que los M.O. que se desea cuantificar sean no cultivables, en ese caso se requiere alguna técnica que pueda al menos detectar su presencia. Se han desarrollado métodos que se basan en la especificidad de los anticuerpos y otros en la secuencia de ácidos nucleicos.
  30. 30. Tinción y anticuerpos fluorescentes. El uso de anticuerpos fluorescentes permite la identificación de un determinado M.O. los cuales se unen específicamente a constituyentes de la superficie celular. Se utilizan dos técnicas de tinción distintas de anticuerpos fluorescentes, la directa y la indirecta. En la directa es el propio anticuerpo contra el M.O. que es fluorescente.
  31. 31. Identificación y Cuantificación de Microorganismos  Sondas de ácidos nucleicos: una sonda es un pequeño fragmento de DNA o RNA complementario, en secuencia de bases, a la parte de un gen con el cual puede hibridarse.  Algunas sondas emplean secuencias rRNA 16S como herramientas para diferenciar M.O. en ambientes naturales.  Actualmente se cuenta con una gran cantidad de secuencias de rRNA 16S por lo que es posible construir sondas muy específicas, capaces de diferenciar organismos dentro de un mismo dominio y también diferenciar entre especies en una misma muestra.
  32. 32. Sondas de ácidos nucleicos para identificación de microorganismos: contraste de fase teñidas con sonda universal (RNAr) y teñidas con sonda eucariótica
  33. 33. Uso de radioisotopos Se utilizan compuestos que contienen (C14 )   autótrofos 14 CO2 → células reductores SO4 = → H2 S35 metanogénicos 14 CO2 → 14 CH4 Quimiolitotróficos glucosa 14 C → incorp. C org. AA 14 C → incorp. C org. Uso de microelectrodos : pH, Oxigeno, H2S Mediciones de Actividad Microbiana
  34. 34. Recordemos:   Cadena Respiratoria: Conjunto de reacciones que transfieren al Oxigeno el Hidrogeno y los electrones de cofactores reducidos, produciendo agua en el proceso y liberando energia que es usada para la sintesis de ATP.   Algunas veces se utilizan indistintamente los terminos Cadena de Transporte Electronico y Fosforilacion Oxidativa para referirse a la Cadena Respiratoria.

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