microbiologia

1. MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL
COMUNIDADES MICROBIANAS
1Q.F.B ROSALBINA DE LA CRUZ DAVILA

2. VIDEO
• http://www.youtube.com/watch?v=53SCMpb
EwNc
2

3. ECOLOGÍA MICROBIANA
Ciencia que explora las interrelaciones
de los microorganismos con el ambiente
en que se desarrollan.
Ambiente
Conjunto de factores tanto abióticos (físicos
y químicos) como bióticos (biológicos) que
actúan sobre un ser vivo

4. Ecosistema
4
COMUNIDADES MICROBIANA
Comunidad
Gremio
Población
Individuo

5. COMUNIDADES MICROBIANA
• Ecosistema: Conjunto de comunidades y microorganismos
que coexisten en un ambiente.
• Comunidad microbiana: conjunto integrado de poblaciones
microbianas que están presentes e interactúan dentro de
un determinado lugar llamado hábitat.
• Gremio: Agrupación de poblaciones que utilizan los mismos
recursos ej. contribuyendo cada uno con sus enzimas para
completar una vía metabólica.
• Población: Conjunto de individuos de una misma especie de
microorganismo.
5

6. P1 P2 P3 P4 P5 P6
Gremio 1 Gremio 2 Gremio 3
P7 P8
Gremio 4
Comunidad 1 Comunidad 2
Ecosistema 1
(en ambiente 1)

7. ROL DE LOS MICROORGANISMOS EN SU
HÁBITAT NATURAL
SUELO
• Producción de cambios en la materia orgánica,
originando compuestos nutritivos inorgánicos
para los vegetales.
• Son microorganismos desintegradores y
transformadores (reciclan la materia en los
ecosistemas).
7

8. AGUA
-En este hábitat abundan los microorganismos fotosintéticos, que
son los productores primarios de la cadenas trófica, y que
constituyen el fitoplancton.
-En determinados lugares, la población de microorganismos es
tan extraordinaria que conduce al agotamiento del oxígeno del
medio, entonces el medio está eutrofizado.
-Tanto en el suelo como en el agua, los microorganismos
intervienen de forma activa en los ciclos que experimenta la
materia en los ecosistemas.
8

9. • Las poblaciones dentro de una comunidad interactúan
con cada una de las otras de un modo integrado, dentro
del hábitat.
• Cada población como miembro de la comunidad cumple un
rol específico denominado nicho (ocupación o función)
Dentro de una comunidad las poblaciones compiten para ocupar los
nichos disponibles, logrando su establecimiento.
9
Los primeros en
colonizar el área
Sucesión de poblaciones
Las mejores adaptadas desplazan a las
que originalmente ocupan el nicho.

10. En los últimos tiempos, la
preocupación por la calidad
ambiental ha tenido como
efecto un mayor interés por
la ecología microbiana
IMPORTANCIA DE LA ECOLOGÍA
MICROBIANA

11. • Los microorganismos son capaces de reciclar muchos
materiales (papel clave en la descomposición de
muchos residuos humanos e industriales que se vierten
a cuerpos de agua o al suelo).
• La calidad y la productividad de las aguas naturales
están relacionadas, en gran medida, con su población
microbiana.
• El aire limpio, sin polvo, tiene relativamente pocos
microorganismos.
• La seguridad de la calidad ambiental está íntimamente
relacionada con la flora bacteriana presente.

12.  Los microorganismos también pueden utilizarse
como indicadores de calidad ambiental.
(contaminación fecal de los cuerpos de agua son la Escherichia coli)
 El uso de microorganismos nos permite:
- La restauración ambiental
- La producción del alimento
- La bioingeniería de productos útiles como:
- antibióticos,
- suplementos del alimento
- productos químicos.
- producción de hormonas

13. Sedimentos
ESTRUCTURA DE UNA COMUNIDAD MICROBIANA
EN UN SISTEMA LACUSTRE
Gremio 1: Bacterias metanogénicas (CO2 CH4)
Bacterias homoacetógenas (CO2
acetato)
Gremio 2: Bacterias reductoras de sulfato (SO4
2- H2S)
Bacterias reductoras de sulfuro (So
H2S)
Gremio 3: Bacterias denitrificantes (NO3
-
N2)
Bacterias reductoras de hierro férrico (Fe3+ Fe2+)
Gremio 4: Bacterias fermentadoras (de azúcares, aminoácidos )
Comunidad 1
Zona fótica: cianobacteri
Fotótrofos oxigénicos
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2
Comunidad 2
Zona óxica:
Aerobios y facultativos
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2
Comunidad 3: zona anóxica (fermentadores y otros anaerobios)
C
O
M
U
I
D
A
D

14. ASOCIACIONES MICROBIANAS EN
ECOSISTEMAS
Los microorganismos de un ecosistema
presentan asociaciones e interacciones :
(Acción, relación o influencia recíproca entre dos o más personas o cosas)
• Entre microorganismos
• Entre microorganismos y organismos
superiores.

15. Principio de Allee: incluso en una misma población
pueden tener lugar interacciones positivas y negativas.
• Estas interacciones dependen de la densidad
de población.
• Las interacciones positivas (cooperación)
aumentan la tasa de crecimiento de una
población, predominan cuando la densidad de
población es baja.
• Las interacciones negativas (competencia)
disminuyen la velocidad de crecimiento de una
población, predominan cuando la densidad de
población es alta.
15

16. ASOCIACIONES MICROBIANAS EN ECOSISTEMAS
Los microorganismos de un ecosistema presentan asociaciones e
interacciones con otros microorganismos y organismos superiores
Sp1/sp2 Relación Descripción
0/0
+/0
+/+
+/-
-/-
-/0
Neutralismo
Comensalismo
Mutualismo
Cooperación
Depredación
Parasitismo
Competencia
Amensalismo
Los miembros de la relación no se afectan por
crecer en el mismo ambiente.
Un miembro se beneficia, y el otro no se afecta
Ambos miembros de la asociación se
benefician
Uno de los miembros de la asociación es
inhibido o destruido con beneficio para el
otro
Ambos sufren estrés por competir por
recursos escasos ( nutrientes, espacio, luz).
Un miembro perjudica al otro, sin perjudicarse
ni beneficiarse

17. Entre microorganismos diferentes
Competencia:
 Escherichia coli y Staphylococcus aureus crecen bien en
cultivo puro pero cuando crecen juntas, S. aureus crece
menos porque E. coli tiene un tiempo de generación más
corto y agota rápidamente los nutrientes
Mutualismo:
 Interacciones del microorganismos - microorganismos :
líquenes.(el hongo depende del organismo fotosintético para
su metabolismo, y el alga depende del agua y sustancias
minerales que le proporciona el hongo además de estar
protegido de la radiación solar por las hifas del hongo)

18. 18
COMPETENCIA
inhibición de Phytium por Pseudómonas fluorescens en un
medio con falta de Fe. Esta Esta inhibición no ocurre
cuando al medio se agrega Fe.

19. Q.F. MONICA GUADALPE RETUERTO FIGUEROA 19
PARASITISMO
Hifas de
Trichoderma sp.
envolviendo hifas
de Rizopus sp.

20. PARASITISMO
• Organismo que se nutre a partir de células, tejidos o fluídos de
otro organismo (hospedero) el que generalmente es injuriado en el
proceso
• El cuerpo del hospedero se considera como un microambiente que
protege y mantiene al parásito.
• Puede vivir en la superficie (ectoparásito) o internamente
(endoparásito)
• Hospedero final: el parásito se puede reproducir en él
• intermediario: ambiente temporal
• de transferencia: sirve de vehículo para llegar al último
• reservorio: también puede afectar a humanos
20

21. 21
Bdellovibrio bacteriovorus
Parasitando una célula de
Pseudomonas phaseolicola
b) Ciclo vital de Bdellovibrio

22. PREDACION
• Período de contacto generalmente corto y la presa es
muerta y digerida rápidamente.
• El predador vive, por lo general, libre y es de mayor
• tamaño que la presa
⇒ hongos - nemátodos
hongos - protozoos
protozoos - bacterias
hongos-hongos
22

23. 23
PREDACIÓN Y PARASITISMO
b.- Bacterias productoras de enzimas líticas
(quitinasa, glucanasa) hidrolizan paredes
fúngicas.
a.- Hongos predatores de hongos, de nematodos,
Trichoderma sp.(hongo) produce antibióticos y
enzimas que lisan pared de hongos y otros
organismos
c.- Protozoarios predatores de bacterias
patógenas

24. INTERACCIONES DE LOS MICROORGANISMOS CON
PLANTAS Y ANIMALES:
Interacciones Planta-Microorganismos
 Simbiosis Mutualista: Rhizobium: convierte el
nitrógeno a una forma que puede ser utilizado por las
plantas.
 Parasitismo: enfermedad
Interacciones Animal-Microorganismos
 Simbiosis Mutualista: Microflora benéfica del tracto
intestinal.
 Parasitismo: enfermedad

25. - En esta acción ninguna de las dos población se afecta, es decir,
las dos especies son independiente.
- la relación es 0,0
- Modificación del hábitat
- Producción de factores de crecimiento
- Transformación de compuestos (insolubles en solubles, etc.)
- Disponibilidad de compuestos
- Conversión de moléculas orgánicas en sustratos
- COMETABOLISMO: Eliminación o neutralización de un material
tóxico. Ejem: n-alcanos – acetato - Candida cloacae
Comensalismo (0,+)
Neutralismo (0,0)

26. COMENSALISMO (0,+)
Energía + CO + H O2 2
Ciclohexano Ciclohexanol
Ciclohexanona
Pseudomonas
Cometabolismo
Metabolismo asimilatorio
Energía + CO + H O2 2
Mycobacterium vaccae
Propano

27. 27
COMETABOLISMO
Los microorganismos son conocidos
por tener la habilidad de
transformar moléculas orgánicas en
productos orgánicos.

28. 3,4-Dicloropropionanilida (Propionil)
Ac. Propiónico + 3,4-Dicloroanilina
3-3,4-4’-Tetracloroazobenceno
(Acilamilasa)
(Peroxidasa)
(TÓXICO)
(NO TÓXICO)
(TÓXICO)
Penicillium piscarium
Geotrichum candidum
COMETABOLISMO

29. 29
Arthrobacter + Streptomyces
Diazinón
Insecticida
organofosforado
degradación
Mineralización del
anillo pirimidínico
Energía y
fuente de C
Pseudomonas stutzeri
Parathion
Dietiltiofosfato
+ p-nitrofenol
Pseudomonas aeruginosa
Mineralización
Productos de
excrección
COMETABOLISMO: Degradación de pesticidas con o sin producción
de sustratos posteriormente utilizables:

30. 30
-Relación obligada en un determinado hábitat entre dos poblaciones en las que ambas se benefician
- Los microorganismos actúan como si fueran un único organismo.
HONGOS (Ascomicetos, Basidiomicetos)
+
ORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS
(Cianobacterias, Clorofitas, Xantofitas)
TIPOS DE RELACIONES MUTUALISTAS:
PROTOZOOS
+
ORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS
(Clorofitas)
PROTOZOOS
+
ORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS
(Pirrofitas, crisofitas)
PROTOZOOS
+
ORGANISMOS FOTOSINTÉTICOS
(Cianobacterias)
PROTOZOOS
+
Eubacterias o Arqueas
MUTUALISMO (SIMBIOSIS) (+,+)

31. LÍQUENES
MUTUALISMO
TIPOS MORFOLÓGICOS
CRECIMIENTO: Lento pero pueden colonizar ambientes hostiles
Líquenes en el desierto de
Namib
Líquenes sobre piedras de
la Antártida
Peltigera un
liquen típico
de la TUNDRA
(nieves perpetuas)

32. • Se establece cuando dos poblaciones utilizan los mismos
recursos.
• Densidades máximas más bajas.
• Tasas de crecimiento menores.
• Separación ecológica: PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN
COMPETITIVA
- Mayor tasa de crecimiento
- Tasa de crecimiento variable
- Tolerancia al estrés ambiental
COMPETENCIA (-,-)

33. COMPETENCIA
•NUTRICIONAL: por el C, N , P, Fe
•ESPACIO, OXIGENO, LUZ
33
•Fusarium oxysporum solo (izq)
•y con Agrobacterium radiobacter (der)

34. CARACTERÍSTICAS DE UN BUEN
COMPETIDOR
• Alta velocidad de crecimiento
• Adaptado a amplias condiciones ecológicas
• Tolerancia a fluctuaciones del ambiente
• Capacidad de multiplicarse a bajas concentraciones de factores
limitantes
• Pocos requerimientos en factores de crecimiento
(protótrofos con ventaja frente a auxótrofo, en ambientes pobres)
• Movilidad
34

35. EFECTO DE LAS CONDICIONES AMBIENTALES SOBRE EL
CRECIMIENTO DE LOS MICROORGANISMOS
» Temperatura
» Radiación
» Salinidad
» pH
» Oxígeno
» Nutrientes
» Actividad de agua

36. TEMPERATURA
Ambientes:
- Bajas temperaturas: >90% océanos
temperatura <5 C
- Temperatura ambiente o corporal:
20-45 C
- Altas temperaturas: Regiones volcánicas,
procesos de compostaje

37. Psicrófilos
temperaturas
óptimas <15oC
(15-20 C)
Sintetizan enzimas que funcionan
bien en frío y la membrana plasmática contiene
mas ácidos grasos insaturados

38. Mesófilas 20 a 45oC
Termófilas Óptima >55oC (Arqueas)
La temperatura óptima de crecimiento para la
mayoría de las formas de vida libre es de 30oC
Sintetizan enzimas mas estables al calor, presentando
cambios en sus aminoácidos que le dan una forma
diferente y la membrana plasmática contiene ácidos
grasos saturados (proteínas del choque térmico)

39. Temperatura ( C)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Psicrófilo
Flavobacterium
sp
Mesófilo
Escherichia
coli
Termófilo
Bacillus
stearothermophilus
Hipertermólfilo
Termococcus
sp
Hipertermólfilo
Pyrodictium
sp
TEMPERATURAS OPTIMAS DE DIVERSOS ORGANISMOS
13
C
39
C
60
C
80
C
105
C

40. Radiación
• Intensidad y tiempo de exposición
• Rayos Gamma, rayos X, UV son dañinos

41. Radiación
Mutágeno:
-Producción de daños menores al ADN que pueden
repararse por mecanismos propensos a error.
-Afecta procesos de membrana y su estructura.

42. SALINIDAD
~ Ambientes acuáticos: 0.05%
de sales
~ Marinos: 3.5% de sales
~ Hipersalinos: 25 a 30% de sales
- Halotolerantes
- Halofílicos moderados(5-20%SAL)
- Halofílicos extremos (15- 36% sal)

43. Acitividad de
agua, aw
Material Organismos que crece
1,00
0,95
0,980
0,950
0,900
0,850
0,800
0,750
0,700
Agua pura
Sangre humana
Agua marina
Pan
Jarabe de arce, jamón
Chorizo
Pasteles de frutas, mermeladas
Pescado salado
Cereales, caramelos
Caulobacter, Spirillum
Streptococcus, Escherichia
Pseudomonas, Vibrio
Bacilos Gram positivos
Cocos Gram positivos
Levaduras
Hongos filamentosos
Halobacterium, Halococcus
Hongos xerofílicos
• La concentración de solutos presentes en el agua, hacen que esta, esté
más o menos disponible para ser utilizada por los microorganismos
• La disponibilidad de agua se expresa en términos de la actividad de agua,
cuyo valor oscila entre 0 y 1
• Todos los microorganismos requieren agua y la disponibilidad de ella es
un factor importante para el crecimiento microbiano.
ACTIVIDAD DE AGUA

44. ACTIVIDAD DEL AGUA
44

45. Neutrófilos:
Acidófilos:
Alcalófilos:
6.0 a 8.0
3.0
10.5
pH
(7.5)
(6.5)
(9.5)
pH
interno
límites
externos
1.0 a 5.0
5.5 a 8.5
9.0 a 11.0
suelos y aguas altamente carbonatadas
producen proteasas para detergentes
pH

46. Aerobios obligados
Facultativos
Anaerobios obligados
Requieren específicamente
oxígeno como aceptor de
Electrones (H)
Requieren una sustancia
diferente al oxígeno como
aceptor de electrones
Capaces de vivir aerobia o
anaeróbicamente
Los microorganismos aerobios poseen enzimas que
descomponen los productos tóxicos del oxígeno (H2O2, O-
2)
como: catalasas, peroxidasas etc, mientras que los
anaerobios no poseen estas enzimas
Oxígeno

47. Catalasa
H2O2H2O2 + 2 H2O + O2
Peróxidasa
H2O2 + NADH + H+
2H2O + NAD+
Superóxido dismutasa/catalasa 4O2
- + 4H+
2 H2O + 3O2
O2 + e- O2
-
Superóxido
O2 + e- + 2H H2O2
Peróxido de HH2O2 + e- + H+ H2O2 + OH
Radical hidroxiloOH + e- + H+
H2O
Productos
tóxicos
del
metabolismo
del oxígeno
Enzimas que descomponen los productos tóxicos del oxígeno:

48. Todas las formas de vida comparten ciertos
requerimientos nutricionales para su normal
funcionamiento y crecimiento:
* ENERGÍA
* CARBONO
* NITRÓGENO
* AZUFRE
* FÓSFORO
* IONES INORGÁNICOS
* FACTORES DE CRECIMIENTO
* AGUA
NUTRIENTES

49. Todos los microorganismos
requieren una fuente de
energía para:
• FOTOTROFOS Luz
• QUIMIOTROFOS Oxidación (pérdida de
electrones de un átomo)
de un compuesto químico
1. Biosíntesis
2. Movilidad
3. Transporte de
nutrientes
De acuerdo a la forma de obtener energía se clasifican en:
- Quimioorganotrofos
- Quimiolitotrofos
* ENERGÍA

50. • Utilizado por los microorganismos para sintetizar los
compuestos orgánicos requeridos para las estructuras
y funciones de la célula
• Según la fuente principal de carbono utilizada,
los microorganismos se clasifican como:
AUTOTROFOS: Utilizan como fuente de carbono
al CO2, a partir del cual sintetizan los esqueletos
carbonados de los metabolitos orgánicos
HETERÓTROFOS: Utilizan compuestos orgánicos
como fuente de carbono (que se debe encontrar
en forma asimilable)
CARBONO

51. El nitrógeno es utilizado por las bacterias para
formar aminoácidos, pirimidinas, purinas etc.
Los microorganismos son muy versátiles en las
fuentes de nitrógeno que utilizan:
• Nitrógeno atmosférico (fijadores)
• Compuestos inorgánicos de nitrógeno
• Compuestos orgánicos nitrogenados
NITRÓGENO

52. Utilizado para la síntesis de aminoácidos azufrados que
tienen un papel muy importante en la estructura terciaria
de las proteínas y en el sitio catalítico de enzimas
Diversidad en la utilización de las fuentes de azufre:
• Compuestos orgánicos de azufre: como aminoácidos
azufrados
• Compuestos inorgánicos de azufre: sulfatos
• Azufre elemental
* AZUFRE

53. • Indispensable para las
transferencias de energía
y la síntesis de ácidos
nucléicos y fosfolípidos
Fuentes de fósforo: en forma
de fosfatos orgánicos o
inorgánicos
• Estabilizan o activan los
compuestos biológicos
como enzimas, ribosomas,
membranas etc.
• Estan en el medio como
sales que contienen:
K+, Mg2+, Mn2+, Ca2+,
Na+, PO43-, Fe2+, Fe3+
y trazas de Cu2+, Co2+
y Zn2+, se requieren
solo trazas
* FÓSFORO * IONES INORGÁNICOS

54. Diversidad de especies
microbianas
• Los microbios nos rodean por todas partes
- aire, agua, suelo.
• 1 gramo de suelo contiene 1000.000.000
mil millones de microbios

55. Dinámica de poblaciones
• Un tipo de microorganismos prospera
en su ambiente sólo mientras las
condiciones son favorables para su
crecimiento y supervivencia.

56. Un cambio físico o químico , como agotamiento de
nutrientes o cambio en el pH o la temperatura

hace las condiciones de crecimiento más
favorables para otra especie

el organismo adaptado a las condiciones
prevalecientes antes cede su lugar a un
organismo mejor adaptado a las nuevas.

57. 57
CICLOS
BIOGEOQUIMICOS

58. CH4
CO2 atmosférico
Metanógenos
Humus
Cianobacterias
y algas
Descomposición
CO2
Quimiorganótrofos
Bacterias
metanotróficas
MICROORGANISMOS EN EL CICLO DEL CARBONO

59. SO2
SO2
Putrefacción
HS-R
CaSO4
FeS
SO2
4

O2
H2S (g)
HS

S 0
SO2
4

Reducción
desasimilatoria
Ambiente
óxico SO2
4

Ambiente
anóxico SO2
4

HS

Bacterias
quimiolitotróficas
oxigénicas
Bacterias
fototróficas
anoxigénicas
Reducción
asimilatoria
S 0
MICROORGANISMOS EN EL CICLO DEL AZUFRE

60. Nitrificación en 2 pasos:
- Nitrosomonas, que oxida el
NH3 a nitritos (NO2

)
- Nitrobacter, que oxida el
NO2

a nitrato (NO3

)
Desnitrificación conversión
desasimilatoria de NO3

a N2,
NO y N2O. Retorno del
nitrógeno a la atmósfera y
empobrecimiento del suelo
Reducción asimilatoria del nitrato por
las plantas. Conversión de NO3 en forma
orgánica
Nódulos leguminosos con
Rhizobium
NO, N2, N2O
NH3
NO3

N2 atmosférico
Descomposición de compuestos
orgánicos de nitrógeno, por bacterias
amonificantes (a pH neutro se
encuentra como radical NH4
+
)
Amonificación
MICROORGANISMOS EN EL CICLO DEL NITRÓGENO

61. AGRICULTURA Y
GANADERÍA
ASPECTOS
NEGATIVOS
ASPECTOS
POSITIVOS
LIXIVIACIÓN
MICROBIANA
FERMENTACIONES
FARMACIA
BIOTECNOLOGÍA
OBTENCIÓN
DE ENERGÍAS
LUCHA CONTRA LA
CONTAMINACIÓN
MICROBIOLOGÍA
CLÍNICA
CONSERVACÍÓN DEL
MEDIO AMBIENTE
SALUD
Tienen importancia para el hombre en
campos como
LOS MICROORGANISMOS
• Organismos patógenos
• Plantas leguminosas
• Animales rumiantes
con
INDUSTRIA
Con utilidades como
Con utilidades como
Estudiando los
agentes infecciosos la
IMPORTANCIA PARA EL HOMBRE DE LOS MICROORGANISMOS

62. MECANISMOS QUE
CONTRIBUYEN
DEPENDE DE
NO
SIEMPRE
PRODUC
E UNA
• Infección que produce
daños en el huésped
• Invasión de un ser vivo por
microorganismos patógenos.
INFECCIÓN
ENFERMEDAD
Susceptibilidad del huesped.
Grado de patogenicidad o
virulencia del microorganismo.
Factores ambientales.
Equilibrios o desequilibrios en
la flora bacteriana normal.
Invasión y destrucción de tejidos.
Toxinas que inducen una pérdida
de funcionalidad.
Escape a la respuesta
inmunitaria.
ENFERMEDADES Y MICROORGANISMOS

63. BIBLIOGRAFIA.
• Robertis y Robertis. Biología Celular y Molecular.2004
• http://www.biol.unlp.edu.ar/ecologiamicrobiana/intpobmic.p
df.
• http://www.scielo.org.ar/scielo.php?pid=S0325-
75412011000200011&script=sci_arttext.
• Clases de Mg. Q.F. Mirtha Roque Alcarraz.
• http://www.fagro.edu.uy/~microbiologia/docencia/materiales
%20teoricos/genetica.pdf
63