DIVERSIDAD

Biodiversidad o diversidad biolgica es,

segn el Convenio Internacional sobre la Diversidad Biolgica, se hace referencia a la amplia

variedad de seres vivos sobre la Tierra y los patrones naturales que la conforman, resultado de

miles de millones de aos de evolucin segn procesos naturales y tambin de la influencia

creciente de las actividades del ser humano.

IMPORTANCIA

Es resultado de un proceso histrico natural de gran antigedad.

la biodiversidad es garante de bienestar y equilibrio en la biosfera.

representa un capital natural.[8] El uso y beneficio de la biodiversidad ha contribuido de

muchas maneras al desarrollo de la cultura humana, y representa una fuente potencial

para subvenir a necesidades futuras.

Biorremediacin: Pseudomonas putida, P. aeroginosa

Fertilizantes Biologicos (PGPM): Azospirillum, Rhizobium,

Bacillus

Antibioticos: Penicilliun, Streptomices, nuevos

Biocontrol: Bacillus cereus UW85 vs Phytophthora root

rot of alfalfa; Trichoderma harzianum vs Pythium,

Rhizoctonia, and Fusarium

CATEGORIAS PRINCIPALES

El aspecto ecolgico: vista sistmico y funcional (ecosistemas).

El aspecto econmico: la biodiversidad es el primer recurso para la vida diaria.

El aspecto cientfico: La biodiversidad es importante porque cada especie puede dar una pista a

los cientficos sobre la evolucin de la vida.

NIVELES

COMUNIDADES Y ECOSISTEMAS

Diversidad funcional

ESPECIES - HISTORIA EVOLUTIVA

Diversidad taxonmica y filogentica

GENES

Diversidad gentica

DIVERSIDAD DEL ECOSISTEMA

a) Considera el flujo de energa y recirculacin de materiales.

b) Requiere del Anlisis Estadstico (Bioestadstica).

c) Generalmente utiliza un sistema artificial (Microcosmos).

tres niveles: La diversidad local o diversidad alfa (), la diferenciacin de la diversidad entre reas

o diversidad beta () y la diversidad regional o gamma ()

ALFA: riqueza especfica de una comunidad local

BETA: cambio de composicin especfica a lo largo de un gradiente ambiental o geogrfico.

HETEROGENEIDAD

(DIVERSIDAD) DE HBITATS

GAMMA: riqueza especfica de una regin o continente

ANALISIS

a) Filogenia.- Secuenciacin de genes para definicin de gneros y especies

b) Anlisis Gentico.- Conjugacin, Transduccin, Transformacin

c) Anlisis Genmico.- Hibridacin DNA-DNA, Hibridacin DNA-RNA, etc.

d) Caracterizacin Fenotpica.- Fuente de carbono, nitrgeno; morfologa celular y

morfologa colonial; actividad enzimtica, etc.

Concepto biolgico de especie: Individuos en comunidad reproductiva deben ser accesibles a

otros ecolgicamente en el mismo ambiente y debe haber flujo de genes

METODOS DE EVALUACIN

Caracterizacin fenotpica

Taxonoma numrica: morfologa; biofsica (intervalos de pH, salinidad y temperatura para crecer,

resistencia a los antibiticos, metales pesados, colorantes y otros reactivos qumicos, etc.);

bioqumica (enzimas, uso de sustratos como fuente de carbono y nitrgeno, requisitos de factores

de crecimiento etc.)

Taxonoma qumica: composicin de protenas, de pared celular, de cidos grasos, G+C mol% etc.,

TECNICAS MOLECULARES

DIVERSIDAD Y ESTABILIDAD DE LAS COMUNIDADES MICROBIANAS

Las comunidades biolgicas usualmente contiene unas pocas especies con muchos

individuos y muchas especies con pocos individuos.

Las especies dominantes normalmente son responsables de la mayor parte del flujo de la

energa dentro del nivel trfico.

Las especies menos abundantes determinan la diversidad (cantidad intensidad de las

interacciones) de ese nivel trfico y de la comunidad entera.

Las comunidades que tienen una estructura compleja, ricas en informacin como

resultado de una gran riqueza de especies, requieren una menor cantidad de energa para

mantener su estructura.

La diversidad de especies tiende a ser mayor en: ecosistemas biolgicamente controlados, donde:

la importancia de las interacciones entre poblaciones predomina sobre el estrs abitico.

En estas comunidades, el ambiente fisicoqumico permite mayor adaptacin entre

especies, resultando una mayor riqueza de asociaciones.

Un ejemplo de estos hbitats es el suelo, donde la diversidad es normalmente alta.

La diversidad de las especies tiende a ser baja en: ecosistemas controlados por factores fsicos.

En situaciones donde el ambiente es influenciado por un fuerte factor unidireccional,

dispondr de una menor flexibilidad para mantener su estabilidad.

Las poblaciones adaptadas tienden a ser altamenteespecializadas (estenotolerantes) y las

comunidades son dominadas por unas pocas poblaciones (baja diversidad de especies).

Los desiertos en la Antrtida son ejemplos de hbitats fsicamente controlados donde la

diversidad de especies es muy baja.

Mtodo Cultivo Objetos de anlisis Nivel de taxon

Anlisis fenotpicos (Tax.

Nm.)

Dependiente (D) Fuentes de C y N, intervalos de pH, salinidad, Temp.

etc.

Cepas y especie

(Biolog)

Taxonoma qumica D Protenas, cidos grasos, etc. Cepas y especie

GC-FAME D o ND (No

dependiente)

Fatty Acid Methyl Ester Especie (fungal

Biolog)

Filogenia D o ND Genes o cromosoma Gnero

Hibridacin DNA-DNA D DNA total-DNA total Especies

RFLP D DNA-Sonda Cepa-gnero

Micro Arreglo ND DNA metagenomico-sonda Cepa-gnero

AFLP D DNA total Especies

BOX-PCR D DNA-total Cepas

Rep-PCR D DNA total Cepas

RISA D o ND Ribosomal intergenic spacer Especie

T-RFLP ND Gene de 16S rRNA Especie

DGGE ND Gen de 16S rRNA Especie

CICLOS BIOGEOQUIMICOS

La biogeoqumica estudia la interaccin entre los compuestos geoqumicos y los organismos vivos.

Se denomina ciclo biogeoqumico al movimiento de cantidades masivas de carbono, nitrgeno,

oxgeno, hidrgeno, calcio, sodio, sulfuro, fsforo y otros elementos entre los componentes

vivientes y no vivientes del ambiente (atmsfera y sistemas acuticos) mediante una serie de

procesos de produccin y descomposicin.

ELEMENTOS BIOGEOQUIMICOS

Elementos

principales

Elementos

secundarios

Elementos traza

H, C, N, O, P, S

RECICLADO CON

MAS INTENSIDAD

Mg, K, Na, y

RECICLADO CON

MENOR INTENSIDAD

B, Co, Cr, Cu, Mo, Ni, Se, Sn, V,

Zn

FUNCIONES UNICAS DE PROCARIOTAS

a) Fotosntesis anoxignica (Chlorobium, Chromobacterium)

b) Quimiolitotrofa (produccin de energa por la oxidacin de compuestos inorgnicos),

(Thiobacillus, Nitrobacter, Leptothrix)

c) Metabolismo oxidativo basado en aceptores de electrones diferentes del oxgeno (NO3-,

SO4= y CO2), (Psudomonas, Desulfovibrio, Methococcus )

d) Produccin de metano (Methanobacterium)

e) Uso y fijacin del nitrgeno atmosfrico (Azotobacter, Azoarcus, Klebsiella)

El flujo de energa en el ecosistema es abierto.

El flujo de materia es, en gran medida, cerrado (reciclado por los descomponedores).

De esta manera, siguen un ciclo biogeoqumico que tiene una zona abitica y una zona

bitica. La primera suele contener grandes cantidades de elementos biogeoqumicos pero

el flujo de los mismos es lento, tienen largos tiempos de residencia. En cambio, el flujo a

travs de la parte bitica del ciclo es rpido.

CICLOS BIOGEOQUMICOS

Describen el movimiento y la conversin de materiales por medio de la actividad

bioqumica que se producen en la atmsfera, en la hidrosfera y en la litosfera

TRANSFORMACIONES

DEGRADACIN

Descomposicin de una sustancia por rotura de los enlaces que unen los elementos qumicos que

la forman. Puede producirse por la accin del oxgeno, la luz, el calor y ciertos microorganismos.

Degradacin abitica.- Degradacin de una materia por procesos qumicos o fsicos; por

ejemplo: hidrlisis, fotolisis, reduccin, oxidacin.

Degradacin bitica total.- Degradacin biolgica que conduce a una mineralizacin total.

MINERALIZACIN

Degradacin completa de materiales orgnicos en inorgnicos. Se realiza preferentemente por la

accin de los descomponedores de los ecosistemas, fundamentalmente los microorganismos.

Proceso importante para cerrar los ciclos de materia de los ecosistemas

Mineralizacin Aerbica.- La materia orgnica es completamente degradada (oxidada) a CO2 y

H2O, y si en la molcula orgnica original hay N, S y P, estos se transforman en NO3-, SO4

= y PO34-.

Mineralizacin Anaerbica.- Los productos de la degradacin de la materia orgnica son CH4

y/o CO2, H2, NH3, H2S, PO43-.

ASIMILACIN.- Reduccin de un compuesto inorgnico (NO3-, SO4

= o CO2) para usarlo como como

aporte nutricional

FIJACIN.- Reduccin de un elemento o compuesto gaseoso como fuente de nutrimento para la

biosntesis

VOLATILIZACIN.- La desaparicin en forma gaseosa de una sustancia de la superficie de las hojas,

del agua o de partculas de suelo donde estaba adsorbida. La volatilizacin depende, entre otros,

1.- Fsicas

a) Disolucin

b) Precipitacin

c) Volatilizacin

d) Fijacin

2.- Qumicas

a) Biosntesis

b) Biodegradacin

c) Biotransformaciones oxidorreductoras

del tamao de las partculas (materia slida), el clima, interacciones con un sustrato e

interacciones con otros componentes de la formulacin

Oxidacin.- Reaccin qumica o bioqumica mediante la cual un compuesto o elemento acta

como donador de electrones.

a) Oxidacin directa.- La que se realiza sin intervencin de organismos vivos. Los oxidantes,

oxgeno cloro, bromo etc., actan directamente.

b) Oxidacin biolgica.- Llamada tambin digestin aerobia, consiste, en esencia, en la

combinacin del oxgeno con los distintos materiales orgnicos, producindose energa. Se realiza

en la clula mediante reacciones catalizadas por enzimas. Una parte de la energa producida

se transforma en calor y otra la utiliza la clula para los procesos respiratorios.

Reduccin.- Reaccin qumica o bioqumica mediante la cual un compuesto o elemento acta

como aceptor de electrones.

RESPIRACIN:

Conjunto de reacciones qumicas mediante las que un organismo obtiene energa.

Respiracin aerobia.- Conjunto de reacciones bioqumicas donde el aceptor final de electrones es

el oxgeno, teniendo como productos finales CO2 y H2O.

Respiracin anaerobia.- Conjunto de reacciones bioqumicas donde el aceptor final de electrones

es un compuesto diferente al oxgeno. Por ejemplo: nitrato, sulfato, azufre, dixido de carbono,

xido frrico y otros compuestos de fierro, o tambin un compuesto orgnico como el fumarato.

FERMENTACIN

Proceso catablico en el que se llevan a cabo reacciones de oxido-reduccin de compuestos

orgnicos balanceados internamente con liberacin de energa.

En la fermentacin, los procesos de xido-reduccin ocurren en ausencia de aceptores terminales

de electrones exgenos

CICLO DEL CARBONO

INTERACCION CICLO DEL CARBONO, OXIGENO Y NITROGENO

CICLO DEL HIDROGENO

METANOGENESIS:

Usan CO2 como nica fuente de carbono y producen CH4. Anaerobia , arquea. Metanococcus,

Metanosarcina.

HCO-3 + H- + 4H2 CH4 + 3H2O

PRODUCCIN BIOLGICA

1. Fermentaciones anaerbicas 2. Subproducto de la fotosntesis acoplada a la fijacin de nitrgeno

PRODUCCIN NO BIOLGICA

1. Produccin antropognica 2. Descomposicin fotoqumica del metano 3. Fotodisociacin del vapor de agua

UTILIZACIN DEL HIDRGENO

1. Reduccin anaerbica de NO3

-

, SO4

=

, Fe3

+

y Mn4+

.

2. Generacin de CH4

3. Formacin de agua por metabolizacin axidativa 4. Utilizacin aerbia:

H2 + 1/2O

2 H

2O

REACCIN GLOBAL DE UTILIZACIN DEL HIDRGENO

6H2 + 2O

2 + CO

2 {CH

2O} + 5H

2O

BACTERIAS DEL HIDRGENO

1. Alcaligenes 2. Pseudomonas 3. Paracoccus 4. Xanthobacter 5. Nocardia 6. Azospirillum

Metilotrofia: Usan CH4 como nica fuente de carbono y producen CO2. Aerobia.

Methylomonas

CH4 + O2CO2 + H2O

ACETOGNESIS (Quimioautotrofos anaerobias): es el proceso a travs del cual bacterias

anaerobias producen acetato a partir de diversas fuentes de energa y de carbono. Clostridium

thermoaceticum, Acetobacterium woodii

2CO2 + 4H2 CH3COOH + 2H2O