UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA Departamento de Biología, Microbiología y Biotecnología
description
Transcript of UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA Departamento de Biología, Microbiología y Biotecnología
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAUNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTADepartamento de Biología, Microbiología y Departamento de Biología, Microbiología y
BiotecnologíaBiotecnología
Curso de
Biología Acuática
Blgº Rómulo Loayza AguilarBlgº Rómulo Loayza Aguilar
Diciembre, 2013Diciembre, 2013ChimboteChimbote
Biología Acuática IIUNIDAD I : Organismos reductoresUNIDAD II : BiodiversidadUNIDAD III : Conservación de los recursos naturales
Contenido
Biología Acuática IUNIDAD I : Comunidad planctónica UNIDAD II : Sistema bentónico UNIDAD III: Comunidad nectónica
Dirigido para: Estudiantes de la Escuela de Biología en Acuicultura que hayan desarrollado los cursos de Oceanografía y Limnologia
Marco referencialSe abarca las principales formas de vida de las comunidades acuáticas, planteándose desarrollar
los tópicos referidos a las comunidades planctónica, bentónica y nectónica en un primer curso denominado Biología Acuática I y lo concerniente a organismos transformadores, biodiversidad y
conservación de la biodiversidad, en un segundo curso denominado Biología Acuática II.
Docente Rómulo Eugenio Loayza AguilarBiólogo PesqueroMagister Scientiarum en Ciencias MarinasProfesor Principal adscrito al Departamento de Biología, Microbiología y BiotecnologíaFacultad de CienciasUniversidad Nacional del SantaAv. Pacifico 508, Urb. Buenos Aires, Nuevo Chimbote, Perúe-mail: [email protected]
Unidad I
Organismos reductores
diciembre, 2013diciembre, 2013ChimboteChimbote
Curso de
Biología Acuática II
Primera semana
Organismos reductores, generalidades. Componentes. Características generales de
las bacterias y su importancia.
reductores
un primer paso se produce el desmenuzamiento de la MO gruesa
una parte importante de esa materia pasa a formar
parte del sedimento
mineralización de la MO
animales animales
fitoplancton
la comprensión de las interacciones complejas entre la biota del agua la comprensión de las interacciones complejas entre la biota del agua y el C orgánico es de vital importancia para entender la estabilidad del y el C orgánico es de vital importancia para entender la estabilidad del
ecosistema y la acuicultura sostenibleecosistema y la acuicultura sostenible
no consumido
sedimento
heces
100 kg alimento
consumido
material soluble
peces, otros
resuspensión
remineralización
(NO3, PO4)
productividad productividad primariaprimaria
cultivo de truchas cultivo de truchas en jaulasen jaulas
organismos bentónicos
sedimento
cantidad de desechos producidos velocidad y dirección de las corrientes
profundidad del agua
relieve del fondo
aporte de nutrientes por la actividad
piscícola
actuación bacteriana
equilibrio de masa de la producción de desechos
capacidad de carga?
cultivo intensivo de “tilapia roja” en jaulas
producción residuos sólidos por el cultivo en estanques
restos de alimento
heces
bactericidas
lodo
incremento SST
aporte de nutrientes, eutrofización
resistencia bacterias nativas?
determinación de los LMP?
linternas pearl netlíneas
boyas
producción de residuos sólidos en los sistemas de
cultivo de “concha de abanico”
biofouling
“concha de abanico” biofouling
materia orgánica valvas
biodeposiciones
captación de semilla
colectores, 500 org. por bolsa
1 mes, hasta 5 mm
cultivo intermedio
2 “desdobles” en 6 meses
60 - 80 org. piso-1, 35 – 40 mm
40 - 50 org. piso-1, 48 – 50 mm
cultivo final
30 org. piso-1, hasta > 650 mm 300 org. por linterna
peso promedio org. ~ 120 g1 modulo producción
1080 t por campaña
aprox. 14 meses
1 organismo produce biodeposiciones en ~ 3,9 veces su peso en periodo
cultivo
1 campaña se produce 4212 t de heces y pseudoheces
módulo de producción de 100 ha300 líneas ~ 9,0 x 106 org.
producción de materia orgánica por organismos en cultivo y biofouling?
descomponedores de la materia orgánicadescomponedores de la materia orgánica
provocan la descomposición de la materia muerta mediante digestión externa y se alimentan de los fluidos generados por dicha digestión
actividades: desintegración, fermentación, putrefacción
los típicamente descomponedores son los hongos, actinomicetos y bacterias: saprofitos
los detritívoros, se alimentan de detritos, es decir, de materia muerta proveniente
de la descomposición
protozoarios , milpiés, caracoles, poliquetos, pequeños gusanos, lombrices
de tierra, etc.
detritívoros de ambientes
acuáticos
hongoshongoshongoshongos
realizan digestión externa de sus alimentos, secretando enzimas, y que absorben luego las
moléculas disueltas resultantes de la digestión: alimentación osmotrófica
no son fotosintetizadores
pueden ser saprofitos, parásitos y simbiontes
viven en lugares húmedos, con abundante materia orgánica en
descomposición y ocultos a la luz del sol
también en medios acuáticos o en el interior de otros organismos
vivos, parasitándolos
degradadores de polímeros vegetales
(celulosa)dominantes en
ecosistemas terrestres
hongos acuáticoshongos acuáticos
degradan proteínas, azúcares, almidón grasas, pectinas, hemicelulosa, celulosa,
lignina y quitina (saprofitos)Chytridiales y Saprolegniales
Saprolegnia
algunos son parásitos y controlan las poblaciones algales
no fijan nitrógeno atmosférico
aerobios estrictos Rhodotorula sp.anaerobios facultativos Mucor sp.
anaerobios estrictos Neocallimastix sp.
Rhyzophydium
hongos marinoshongos marinos
Torpedospora radiata
importantes intermediarios en el flujo de energía entre el material detrítico y los niveles tróficos superiores en los
ecosistemas marinos, aunque muchos sonparásitos
unas 500 especies halófilas moderadas y halotolerantes, mayoritariamente Ascomicetos
Labyrinthula se encuentran asociados aalgas y plantas marinas (parásitos, comensales o
mutualistas)
Labyrinthula
levaduraslevaduraslevaduraslevaduras
unicelularescrecimiento mucoide en medio de cultivo
(aspecto similar a bacterias)reproducción sexuada y/o asexuada
reproducción asexuada por gemación o fisiónbinaria
reproducción sexuada por ascosporas obasidiosporas
e.g.: Saccharomyces cerevisiae
en ambientes acuáticos, la mayoría de las levaduras crecen en condiciones sub-
óptimas, requiriendo de sedimentos, detritos o asociarse a organismos acuáticos
en el ambiente marino hasta 4000 mbnm
actinomicetosactinomicetosactinomicetosactinomicetos
forman filamentos que se ramifican
algunos géneros desarrollan micelios
especializados degradar polímeros como quitina, celulosa y hemicelulosa
promueven la descomposición de plantas, algas macroscópicas y microscópicas
más del 70 % de los antibióticos
comerciales provienen del los actinomicetos
pueden generar geosmina, 2-metil-isoborneol y otras sustancias,que confieren sabores y olores
desagradables al agua de consumo
fueron considerados grupo intermedio entre hongos y bacterias
actualmente se consideran bacterias por sus características de procarionte
Nocardia
Streptomyces
producen
vitaminas
B12, biotina, niacina, tiamina
antibióticos
estreptomicina, aureomicina, neomicina
pigmentos
organismos unicelulares, protistos, de tamaño variable, entre 0,2 y 50
bacteriasbacteriasbacteriasbacterias
reproduccion por biparticion binaria
características generalescaracterísticas generales
pared celular de peptidoglucanos (proteína-carbohidratos)
sin organelos con membrana
ADN en forma de anillos (plasmidos), sin envoltura nuclear
no hay formación de cromosomas
relativamente simples y unicelulares
fueron las primeras formas de vida sobre la Tierra
tiene amplia distribución: aire, tierra, agua, aguas con temperaturas extremas
pueden ser fotosintéticas, quimiosintéticas, heterótrofas (mayoría)
intercambio genético a tresbandas entre bacterias
algunas muestran un pili sexual (participa en la
conjugación: transferencia de genes) y
pilis convencionales
algunas bacterias poseen tanto
flagelos como pilifunción de los pilis: fijación
morfologíamorfología
la motilidad mediada por elflagelo, le permite girar por
medio de un motor molecular localizado en la base del
filamento
cuando el flagelo rota a la izquierda, la
bacteria se desplaza en una corrida, y cuando el flagelo
rota a la derecha, la bacteria se reorienta por lo que se
puede detectar un comportamiento consistente
de corridas interrumpidas por paros
E. coli v = 30 m s-1
velocidad de desplazamiento entre 20 y 30 veces el tamaño de su cuerpo por segundo
pueden llegar hasta 200 µm s-1
importanciaimportancia
alrededor de 5-10 *106 especies
saprofitas (benéficas = descomponedores)
síntesis de vitaminas, enzimas y antibióticos
equilibrio ecológico
flora natural del cuerpo
control de fitopatogenos
industria de alimentos: yogurt
solubilización de minerales
absorción y translocación de nutrientes
producción de compuestos promotores del crecimiento
agregado y estabilidad del suelo
algunas causan enfermedades
Vibrio cholerae, Salmonella spp., Shigella spp., E. coli, S. aureus, Pseudomonas, Leptospira
nódulos en raíces conteniendo Rhizobium
fijación de nitrógeno por Rhizobium sobre los radicales de leguminosas
fijación biológica de nitrógeno (FBN)
formación de mantillo
colonizadores pioneros de
sustratosforman consorcios microbianos que producen efectos sinérgicos incapaces de ser originados porlas especies en forma aislada
MO bacterias microalgas protozoarios balanus, mejillones, esponjas
corrosión, obstrucción
los microorganismos que sustentan lavida en el planeta
reciclan los nutrientes: ciclosbiogeoquímicos
son fuente de energía y nutrientes para otros
organismos
MODácido glucólico, carbohidratos, polisacáridos,
aminoácidos, péptidos,fosfatos orgánicos, enzimas, vitaminas,
inhibidores y toxinas
“microbial loop”fracción importante de la MOD disponible para niveles tróficos superiores
ingresa al sistema a través del consumo por bacterias que son predadas posteriormente por flagelados y ciliados
protoplasma bacteriano 10 a 100 veces mas que fitoplancton
producción de auxinas, vitaminas, antibióticos
disponible para organismos moluscos, crustáceos, gusanos, etc.
en el “microbial loop” las bacterias heterotrofas y el resto del picoplancton son predados por flagelados y ciliados
biodegradación y reciclaje
depuración de aguas residualestratamiento de residuos sólidos
alteración microbiana de alimentosbiodeterioro de materiales
biodegradación de productos recalcitrantes
aprovechamiento económico y aplicacionesagrícolas
producción de energías alternativas renovablesbiominería y recuperación de metales
obtención de alimentos y suplementos de la dietaaplicaciones agrícolas (micorrizas, fertilizantes,..)
control biológico de plagas
conocimiento de medios extremos
obtención de productos (enzimas, antibióticos,antitumorales...)
investigación espacialestudios sobre el origen de la vida
bacterias indicadoras de calidad de agua
coliformes fecales: indican contaminación fecal
aerobias mesófilas: determinan efectividad del tratamiento
Pseudomonas: señalan deterioro en la calidad o recontaminación
coliformes totales
incluye a coliformes de cualquier origen
indicadoras de contaminación sin asegurar su origen
coliformes
habitan el tracto intestinal de mamíferos y aves fermentan lactosa a 35°C
Escherichia, Klebsiella, Enterobacter, Serratia, Citrobacter, Edwardsiella
coliformes fecales
incluye a coliformes de origen exclusivamente intestinal con capacidad de fermentar lactosa a
44,5 °C
indicadoras de contaminación de origen intestinal
E. coli es el indicador universal
biotransformación y biodegradaciónson capaces de degradar y/o remover tóxicos como:
crudo y derivados de petróleo degradar y/o remover tóxicos como:
pesticidasfertilizantes
polímeros naturales y sintéticoscombustibles y derivados
detergentescompuestos alifáticos clorados (TCE tricloroetileno, PCEpercloroetileno), PAH (Hidrocarburos poliaromáticos),
PCB (Hidrocarburos aromáticos clorados)metales pesados
bacteria reportera – biosensor
bacterias del género Pseudomonas sonutilizadas como microorganismo
bioreportero porque fue diseñada para emitir fluorescencia cuando metaboliza
algunos hidrocarburos aromáticos como naftaleno (ORNL)
problemática estudio bacterias acuáticasproblemática estudio bacterias acuáticas
mayor atención a bacteriología medica, del suelo, genética, fisiológica
cultivos en barcos
tomas de muestras a gran profundidad
técnicas de laboratorio comunes, son inadecuadas para bacterias acuáticas
control y manejo de la temperatura y presión
cultivos de bacterias marinas: elementos químicos, ósmosis
Segunda semana
Las bacterias acuáticas: diversidad ecológica y metabólica
diversidad ecológicadiversidad ecológica
habitan aguas dulces, estuarinas, marinas, saladares, termales
adaptadas a amplias variaciones de temperatura, presión, salinidad, pH
bacterias marinas
la mayoría requieren concentraciones específicas de Na+ (33-35 g l-1)
son halófilos moderados
la mayoría psicrófilas o psicrotróficas (el 90-95 % del medio marino tiene
temperaturas inferiores a 5 ºC)
capaces de crecer a muy bajas concentraciones de nutrientes
algunos han de soportar presiones hidrostáticas enormes (barófilos o
barotolerantes)
Thiobacillus sp. y Cyanidium sp. (alga), pueden crecer a
pH 0
Sulfolobus es un termófilo extremo de manantiales ácidos volcánicos, con
temperaturas entre 60º - 95 ºC y pH 1 a 5
Sulfolobus acidocaldarius
en anchoita (Engraulis anchoita) salada-maduradas, se han encontrado bacterias halófilas
71 % de las colonias fueron halófilas extremas (3,0-5,0 M; 18-30% ClNa)
31% Halococcus sp.; 15% Haloferax sp., 5% Halobacterium sp. y 7% Haloarcula sp.
30% tienen actividad proteolítica, 30% lipolítica y 15% proteolítica y lipolítica
Halobacterium salinarium es una halofila extrema crece a 4 - 5 M NaCl pero no por debajo de 3 M NaCl
viven en ambientes naturales como el Mar Muerto, el Great Salt Lake (Colorado USA), o salineras, donde la concentración de sal es muy alta (hasta 5 molar o 25 por ciento de
NaCl)
Mar Muerto
anaerobias
estrictasel oxígeno es tóxico ya que carecen de catalasa
y peroxidasa y no pueden eliminar los productos nocivos resultantes del oxígeno
(Clostridium, arqueobacterias metanogénicas)o realizan fermentación o respiración anaerobia
aerotolerantes
presentan un metabolismo anaerobio, pero soportan el oxígeno ya que poseen enzimas
detoxificadorasbacterias del ácido láctico: Streptococcus,
Leuconostoc, Lactobacillusfermentativos
anaerobios facultativospueden realizar metabolismo aerobio o
anaerobio, dependiendo del ambiente y la disponibilidad de aceptores finales de
electronesenterobacterias como Escherichia coli
aerobias
aerobios estrictosrequieren oxígeno en concentraciones
similares a la atmosférica (20%)
microaerófilasrequieren tensiones de oxígeno inferiores a
la atmosférica (2 al 10% de O2)
microaerófilas estrictas
microaerófilas condicionalesse comportan como microaerófilas sólo
cuando crecen usando determinadas fuentes de energía química o de nitrógeno
requerimiento de oxigeno
materia orgánica
transformación
medio aeróbico medio anaeróbico
CO2
H2O
sales
citoplasma bacteriano
NO3
CH4
NH3
H2S
mercaptanos
citoplasma bacteriano
* Si descarga de MO muy alta, medio anaeróbico
autótrofasfuente de carbono CO2
fotosintéticas fuente de energía la luz
quimiosintéticas fuente de energía la que
desprenden ciertos compuestos al oxidarse ( reacciones redox )
heterótrofas fuente de carbono: compuestos
orgánicos
saprobiontes viven sobre la materia orgánica
muerta comensales
asociados a otros organismos parásitas
simbiontes
arqueobacterias
fósiles vivienteshábitat muy especiales, parecidos a la primitiva
Tierra e.g.: ambientes termales Pyrococcus furiosus, temperatura óptima de crecimiento a 104 ºC
en fumarolas, en medios halófilos ( medios muy
salados)...
formas de vidaformas de vida
eubacterias
tamaño promedio oscila entre 1 y 10 micras
adaptadas a vivir en ambientes terrestre y acuático
infrarrojo
infrarrojo
desde el punto de vista biosintético
quimiolitotrofasaquellas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas (SH2 S0, NH3, NO2
-, Fe, etc.)
organotrofasrequieren compuestos orgánicos
(hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes...)
fotótrofascrecen sintetizando sus materiales a partir de sustancias inorgánicas sencillas
fotoheterótrofassu fuente de carbono es orgánica
fuentes de C mas comunes
diversidad metabólica de las bacterias
Tercera semana
Participación de las bacterias acuáticas en los procesos de remineralización de la
materia
a. bacterias autótrofas fotosintéticasa. bacterias autótrofas fotosintéticas
característica fotosíntesis oxigénica fotosíntesis anoxigénica
proceso X = O2 X = S,…
organismos cianobacterias: clorofila a, ficocianina y ficoeritrina
bacterias verdes del azufre, púrpuras sulfúreas y no sulfúreas: bacterioclorofila
arqueobacterias: bacteriorrodopsina
CO2 + H2S (CH2O)n + H20 + SCO2 + H2O (CH2O)n + H20 + 02
CO2 + H2X (CH2O)n + H20 + X
a.1 fotosintéticas oxigenicas
hace unos 2500 x 106 de años aparecieron las cianobacterias, que incorporaron el
fotosistema II, acoplado al fotosistema I
formación de ozonofiltración de radiaciones y salida de seres vivos
a la superficieutilización de la fuente energética más
abundantesoporte de la vida en la tierra
primeros oxigenadores de la Tierra (formadores de atmósfera primitiva)
precursores de los cloroplastos
realizan la fotólisis del agua y liberan grandes cantidades de oxígeno
cianobacterias
ocupan hábitat muy amplios: aguas (dulces o saladas), suelos, ambientes extremos (desiertos,
Antártida), en vida libre o en simbiosis
productores primarios
fijadores de N2 por medio de heterocistes, que se desarrollan a partir de una célula vegetativa que pierde la capacidad fotosintética y de fijar CO2
géneros:sin heterocistes: Oscillatoria y Spirulina
con heterocistes: Anabaena
Anabaena, Nostoc
hepáticas, musgos,pteridofitas, gimnospermas,angiospermas
+
73 ºC
tasas de fijación de N2
cianobacterias vida libre en arrozales : 30-50 Kg ha-1 año-1
Anabaena en nódulos con helecho Azolla : 50-150 Kg ha-1 año-1
porcentaje fijación de N2
a.2 fotosintéticas anoxigenicas (tiobacterias)
contienen además de bacterioclorofila, carotenoides, encargados de la absorción de la energía de la luz y posterior transmisión a
la bacterioclorofila
el color de los pigmentos son los que le dan el nombre a estas bacterias
no producen O2
participan en la oxidación de los compuestosreducidos del S y mineralización de la MO
pueden ser el origen de una cadena alimenticia
rol de las bacterias rol de las bacterias fotosintéticas anoxigenicasfotosintéticas anoxigenicas
oxidan activamente el H2S, participando en la depuración del sistema al eliminar un
compuesto tóxico y permitiendoreequlibrar el ciclo perturbado del S
anaerobias o microaerófilas
bacterias púrpuras del azufre
(bacterias rojas del azufre o Chromatiales)
se encuentran principalmente en zonas anóxicas e iluminadas:
manantiales sulfurosos (brotes de azufre), agua estancada, lagunas, lagos
el H2S se oxida a Sº y es depositado en el periplasma (a excepción de
Ectothiorhodospira y Halorhodospira que loexpulsan al exterior)
CO2 + H2S (CH20)n + H2O + Sº
especies planctónicas pueden contener vesículas de gas
Chromatium, Thiocapsa, Thiocystis, Thiospirillum, Amoebobacter,
Lamprocystis, Thiopedia
halófilos extremosEctothiorhodospira y Halorhodospira (ambientes marinos, lagos salinos,
lagos sódicos y salmueras)
bacterias púrpura del azufre (glóbulos de azufre internos )
géneros hábitat
Chromatium en aguas frescas, estuarios, ambientes marinos e hipersalinos
Lamprocystis
lodos y aguas de lagos que contienen sulfuro de hidrógeno Thiocapsa lodos, aguas salobres, ambiente marinos, lagunas de aguas
residuales, estuarios, pantanos salinos
Thiodictyon lodos de charcos y lagos, se ubican en la capa superficial de lagos estratificados que contienen sulfuro
Thiopedia lodos y aguas estancadas de estanques y lagos que contienen sulfuro de hidrógeno
Thiospirillum lodos y aguas estancadas de acequias y aguas con sulfuro de hidrógeno
bacterias púrpuras del azufre (glóbulos de azufre externos)
el crecimiento es dependiente de la salinidad y alcalinidad
la coloración de los cultivos puede ser rojo-púrpura y verde
habitan ambientes marinos e hipersalinos que contengan sulfuro, con pH neutros a extremadamente alcalinos, tales como estuarios, lagos de soda, lagos
salados, ocasionalmente ellas se encuentran en el suelo
actúan en la depuración de aguas en plantas de
tratamiento de aguas servidas
bacterias púrpuras no sulfurosas bacterias púrpuras no sulfurosas
gran plasticidad metabólica
ampliamente distribuidas (Rhodospirillaceae), principalmente en pantanos y aguas estáticas con rápida producción y
descomposición de MO
CO2 + CH3COOH (CH20)n + H20
condiciones anaeróbicas en la luz, tanto fotoautotróficamente como fotoheterotróficamente, reduciendo compuestos inorgánicos u orgánicos
solo pueden utilizar H2S a concentraciones muy bajas
capaces de fijar N2 atmosférico
fuente de C
CO2, azúcares, alcoholes, ácidos grasos, ácidos
orgánicos, aminoácidos, compuestos aromáticos
ecologíamedios con luz, anoxia y preferentemente una fuente
de C orgánica
géneros representativos características
Rhodobacter crecen fotoheterotróficamente en condiciones anaeróbicas y quimioheterotróficamente en condiciones aeróbicas
Rhodomicrobium crecen preferentemente fotoheterotróficamente
Rhodospirillum crecen fotoheterotróficamente en condiciones anaeróbicas, algunas especies requieren NaCl (0,5– 20%)
bacterias verdes del azufre o chlorobibacterias verdes del azufre o chlorobi
ecología zonas profundas de medios acuáticos con
intensidades de luz muy bajas, anóxicas y muy ricas en H2S
Chlorobium tepidum es termófilo y formagruesos tapetes en fuentes termales con
concentraciones altas de H2S
crecen con altas concentraciones de H2S como donador de electrones
fotótrofos obligados y anaerobios estrictos fotoheterotrofía limitada
usan H2S o Sel H2S se oxida a azufre elemental que
es depositado en el exterior de las células
generalmente inmóviles
formas planctónicas presentan vacuolas de gas
Chlorobium, Pelodictyon, Prosthecochloris
una especie de bacteria verde del azufre ha sido encontrada viviendo en una fumarola de la costa de México a 2500 m
(Océano Pacífico)
géneros representativos características
Chlorobium lodos y aguas que contienen sulfuro de hidrógeno, aguas salobres y ambientes marinos
Pelodictyons aguas y lodos con sulfuro de hidrógeno, aguas salobres y ambientes marinos
Prosthecochloris se encuentra en lodos y agua de charcas marinas y lagos sobre un 18% NaCl
pigmentos fotosintéticos están unidos a la membrana y se conocen como clorosoma o vesículas clorobiales
clorosomas contienen bactericlorofila "c", "d" y "e"
bacterias verdes no del azufre o Chloroflexibacterias verdes no del azufre o Chloroflexi
mayoría termófilosaerobias facultativas, pero no producen O2
bacterias filamentosas móviles y formasdeslizantes
características intermedias entre fotosintéticas rojas y verdes del azufre
gran versatilidad energética
fotoautotrofía CO2 + H2 (CH20)n + H2O
CO2 + H2S (CH20)n + SO4
fotoheterotrofíamuy común, a partir de una gran variedad de azúcares, aminoácidos y ácidos orgánicos
quimioorganoheterotrofía en la oscuridad y condiciones aerobias
(respirando oxígeno)
ecologíaforman tapetes en fuentes termales alcalinas
y neutras, y también en medios marinos o ambientes hipersalinos continentales no
termales
capaces de crecer en presencia de niveles medios de sulfhídrico
Orden importante Chloroflexales
géneros representativos características
Chloroflexus bajo condiciones anaeróbicas son preferentemente fotoheterotróficas y bajo condiciones aeróbicas quimioheterotróficas, en este género hay especies mesófilas y termófilas
Chloronema lagos estratificados junto con otras bacterias fototróficas
proceso autotrófico únicamente realizado por bacterias llamadas quimiolitotróficas
obtienen la energía por oxidación de ciertos sustratos minerales,
que se comportan como dadores de e- e H+
los sustratos inorgánicos son del tipo NH3, NO2,, H2S, ...
las reacciones oxidativas son fuertemente exotérmicas
la energía liberada es 'atrapada' en forma de ATP, necesaria para fijar CO2 y elaborar precursores metabólicos (como en la
fotosíntesis)
b. bacterias quimiosintéticasb. bacterias quimiosintéticas
las sustancias que utilizan proceden de la descomposición de MO, que transforman en materia mineral, cerrándose así el ciclo biogeoquímico
XH2 X
oxidación
2H+ energía
CO2, NO2-, etc.
glúcidos, lípidos, prótidos, etc.
NAD NADH2 ADP+Pi ATP
pueden crecer en oscuridadson aerobias estrictas o microaerófilas
bacterias quimiolitotróficas
ferrobacterias utilizan como sustrato FeCO3
sulfobacterias utilizan como sustrato H2S
nitrobacterias utilizan como sustratos NH3 y NO2-; el
proceso lo realizan en dos fases: primero oxidan el NH3 para formar HNO2 y, después, oxidan el ácido nitroso
para formar HNO3 bacterias del hidrógeno utilizan hidrógeno molecular
como fuente de energía
importancia
transforman los productos químicos de los respiraderos (tóxicos para muchos seres vivos), en
alimentodesempeñan el papel de productores en la zona
afótica del océano
ferrobacteriasferrobacterias
viven en aguas ricas en sales ferrosas que oxidan a férricas
4 Fe2+ + 4H+ + O2 4Fe3+ + 2H2O
el hierro II se oxida a formas de hierro III que son
hidróxidos insolubles en agua
el Fe3+ es rojo, corrosivo que
tiñe y provoca el bloqueo de pantallas,
bombas, tuberías y sistemas de
recirculación
indicios que indican bacterias del hierro en el agua
sabor y olormal sabor descrito como "pútrido“, "aceitoso o petróleo" o
"vegetación podrida“
colorforman manchas de color amarillo, naranja, rojo o marrón
algunas veces es posible ver en un brillo oleoso los colores del arco iris, como cuando el aceite flota en el agua
depósitos rojizosproducen un lodo pegajoso de color rojizo, amarillo, marrón o
gris
pueden proliferar en agua con un contenido tan bajo de Fe como 0,1 mg l-1, pero necesitan al menos 0,3
mg l-1 de O2 para llevar a cabo la
oxidación
acidófilas: Acidithiobacillus ferrooxidans neutrófilas: Gallionella sp.
sulfobacterias incoloras (tiobacterias)
crecen qumiolitotróficamente con compuestos reducidos de S (H2S, SO y S2O3
-)
géneros: Thiobacillus, Acromatium, Beggiatoa, Thiothrix, Thiophaera; Thiomicrospira; Thermotrix;
Sulfolobu
viven en aguas ricas en sulfuro de hidrógeno, libres o en simbiosis en las branquias de algunos invertebrados marinos
algunas adaptadas a soportar elevadas temperaturas
constituyen la base de nutrición en los ecosistemas abisales
confiere un alto grado de acidez a los medios
sin pigmento ni bacterioclorofila
Thiobacillus aeróbico, prefieren temperaturas entre 20-30°C a mas
de 50°C y pH=2-8 (algunas especies toleran pH<2son quimio-lito-autotrofosoxidan esencialmente H2S
2H2S+ O2 2S (coloide) + 2H2O Thiobacillus
Thioplocafilamentosos
oxidación anóxica de H2S acoplada a lareducción del nitrato (NO3
-)
algunas especies marinas en el suelo oceánico cerca de las costas de Perú y Chile
nitrobacteriasnitrobacteriasquimiolitoautotróficos, en donde abundan
sales amoniacales de la descomposición de cadáveres y excrementos
su importancia radica en que oxidan el amoniaco a nitrato, que es absorbido por
los productores primarios
O2O2
amonificación
conversión a amonio (NH-4) que en la materia orgánica
aparece como grupos amino (-NH2) o imino (-NH-)
los organismos que no oxidan el nitrógeno se deshacen del exceso en forma de distintos compuestos químicos: los acuáticos producen amoniaco (NH-
3) que en disolución acuosa pasa a amonio (NH-
4)
nitrificación
oxidación del amoniaco, procedente de la descomposición de cadáveres de animales y
plantas o del estiércol, a nitratos
transcurre en dos fases
NO2- + 1/2 O2 NO3
-
bacterias del grupo Nitrosomonasoxidan el amoniaco a nitritos
bacterias del grupo Nitrobacteroxidan los nitritos a nitratos
2 NH4+ + 3 O2 2 NO2
- + 4 H+ + 2 H2O
también
bacterias heterotróficas: Artrobacter, Azotobacter, Pseudomonas, Aerobacter
las bacterias nitrificantes están en todas partes (e.g.: en el aire)
solo hace falta una fuente de amoníaco para que se inicie la nitrificación
Acinetobacter, Thiobacilus,Alcaligenes, Pseudomonas,
Agrobacteriumson las bacterias
denitrificadoras más comunes
desnitrificación
reducción de los nitratos a amoniaco o gas nitrógeno, utilizando para ello dos vías diferentes
NO3- NO2
- NH3
NO3- NO2
- N2O N2
bacterias heterotróficas bacterias heterotróficas ((quimioorganotróficas)
se alimentan de desechos orgánicosque el hábitat les proporciona, de donde extraen el
nitrógeno en forma de grupos amino (NH2)
subdivisión
simbiontes
parásitosen la superficie o interior de otro
organismo, hospedador, y se alimentan a expensas de este último
saprofitas
obtienen su alimento a partir de materia orgánica muerta
indican contaminación orgánica
son los primeros colonizadores degradando cualquier desecho orgánico
aparecen de forma natural a través de esporas o en los propios cuerpos de los animales o superficies de los materiales
introducidos
aparecen en cuanto haya algún residuo orgánico del que alimentarse
arqueobacterias que pueden usar el CO2 como aceptor de los electrones procedentes del H2
no toleran ni siquiera breves exposiciones al aire O2
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O
el producto final, metano, se acumula en el ambiente
así se han creado la mayoría de las fuentes naturales de gas natural (combustible fósil)
Methanococcus jannischii de una chimenea a 2600 m
en el Pacífico
bacterias metanogénicasbacterias metanogénicas
en ambientes anaeróbicos son muy abundantes: sedimentos marinos y de agua dulce, pantanos y suelos profundos, tracto intestinal de animales y plantas de tratamiento de líquidos cloacales
fase de hidrólisis las bacterias toman la MO virgen y las rompen y transforman en cadenas más cortas y simples (ácidos orgánicos) liberando hidrógeno y dióxido de carbono
fase de acidificación por bacterias acetogénicas que degradan los ácidos orgánicos llevándolos al grupo acético CH3-COOH y liberando como productos H2 y CO2
fase metanogénica son archibacterias el principal substrato es el acético junto a otros ácidos orgánicos de cadena corta y los productos finales liberados están constituidos por el metano y el dióxido de carbono
fases de la metanogenesis