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Procariontes. Poca diversidad estructural.Gran diversidad fisiol
E N D
1. Biodiversidad y Ecologa I
2. Procariontes Poca diversidad estructural.
Gran diversidad fisiolgica.
Las clasificaciones naturales no reflejan los grupos funcionales.
Los grupos artificiales se basan en caractersticas comunes de estructura, bioqumica y ecologa.
3. Procariontes Las agrupaciones funcionales NO implican relaciones genticas cercanas por lo que algunos organismos pueden encontrarse en ms de un grupo y algunos grupos pueden tener organismos tanto de Archaea como de Bacteria.
7. Litotrofa Uso de un compuesto inorgnico como fuente de energa.
La mayora de las bacterias littrofas son respiradoras aerobias:
Remueven electrones de un substrato y los ponen en un sistema de transporte de electrones que producir ATP.
15. Respiracin Catabolismo === generacin de energa
Oxidacin del substrato gracias a un aceptor de electrones en el exterior
18. Hemos revisado Los tres tipos de metabolismo que se encuentran en el dominio Archaea.
Metanognesis
Respiracin aerobia
Litotrofa (oxidacin de sulfuros)
19. Archaea Los tres tipos de metabolismo estn distribuidos en diferentes grupos filogenticos.
No slo el metabolismo es importante para la caracterizacin, tambin la ecologa
20. Archaea Basados en su fisiologa y ecologa, las Archaea pueden organizarse en :
Metangenos
Halfilos
Hipertermfilos
Euryarchaeota
Halfilos extremos
Metangenos
Hipertermfilos
Crenarchaeota
Hipertermfilos dependientes de sulfuro
Korarchaeota
Secuencias obtenidas de ambientes hipertrmicos.
23. Metangenos Presentes en el reino Euryarchaeota
Anaerobios obligados
Metabolismo primitivo
Gran variedad de formas:
Bacilos cortos
Bacilos largos
Cocos
Cocos irregulares
Cocos irregulares agregados
Bacilos en filamentos
24. Metangenos Habitats:
Sedimentos anxicos
Tractos digestivos de animales
Rumen de ganado
Intestino grueso de animales monogstricos como humano, cerdo y perro.
Intestino de insectos (ej. Termitas)
Fuentes geotrmicas de H2 y CO2
Instalaciones de biorremediacin de aguas
Endosimbiontes de varios protozoarios anaerobios
25. Importancia Formacin de depsitos de gas fsil, til como combustible (gas natural).
Produccin de metano en las vacas lo que contribuye al efecto invernadero.
Necesarios para la digestin, disminuyen la acidez del tracto.
27. Halfilos extremos Aerobios con metabolismo respiratorio (ac. Orgnicos y a.a.).
Algunas cepas pueden crecer anaerbicamente por fermentacin o respiracin anaerobia.
Adaptaciones especiales:
Balance hdrico
Bomba K+ (introduce K+ hasta compensar la concentracin externa de Na+)
Na+ necesario para la integridad celular (pared de glicoprotenas rica en a.a. negativos)
Protenas citoplasmticas requieren K+
Condiciones de baja aereacin
Bacteriorodopsina (ATP, meta H y saca Na+ , mete nutrientes)
Pueden sobrevivir con pequeas cantidades de O2.
Altas concentraciones de sal de NaCl.
Rodopsina
No fotosntesis.
30. Hipertermfilos Hay representantes en los tres grupos de Archaea.
Requieren altas temperaturas para vivir (desde 85C en adelante, se han reportado temperaturas de hasta 120C).
Sus membranas y enzimas son termoestables.
Muchas requieren S para su metabolismo (oxidadoras de sulfuros y reductoras de sulfatos = littrofas con respiracin anaerobia)
31. Hipertermfilos Euryarchaeota
32. HipertermfilosEuryarchaeota Thermococcales
70-100C
Respiracin anaerobia con S como aceptor terminal
Archaeoglobales
83C ptima
Respiracin anaerobia
Reductor de sulfatos SO22- ---- H2S
Acidifican el medio por lo que tambin son acidfilos, viven a pH menor a 2
33. HipertermfilosCrenarchaeota
34. Hipertermfilos Crenarchaeota Hay representantes que viven a temperaturas muy bajas pero su fisiologa es un misterio
El resto viven a temperaturas mayores a 80C y muchos son acidfilos.
Existen aerobios, anaerobios y aerobios facultativos
Quimiolittrofos anaerobios, quimioorgantrofos o ambos
Thermoproteales
S + Compuestos orgnicos ---- H2S + CO2 quimioorgantrofos
Sulfolobales
SO42- + Compuestos orgnicos ---- H2S + CO2 quimioorgantrofos
2S + 3O2 + 2H2O ---- 2H2SO4 Quimiolittrofos
2FeS2 + 7O2 + 2H2O ---- 2FeSO4 + 2H2SO4 Quimiolittrofos
Desulfurococcales
Anaerobios, algunos aerobios
Compuesto orgnico ----- CO2 + H2 + Acidos grasos --- H2S quimioorgantrofos
35. Hipertermfilos Ejemplos interesantes
Thermus aquaticus (Taq polimerasa)
37. Importancia de hipertermfilosquimiolitoauttrofos Viven en ventilas hidrotermales y representan la base de la cadena trfica del ecosistema asociado.
40. Soluciones a las altas temperaturas Protenas---Chaperoninas
Lpidos----Uniones covalentes
DNA---histonas
41. Todas las archaea son extremas? No.pero es un descubrimiento reciente
42. Biodiversidad Bacteria 14 linajes principales (REINOS), de acuerdo con 16S rDNA.
Diversidad metablica:
44. En cuanto a la fuente de C Auttrofos:
Fotoauttrofos
Quimiolitoauttrofos .Littrofos
Hetertrofos
Quimioorgantrofos
47. Denitrificacin Los nitratos (NO3) son aprovechados para la construccin de material celular por las plantas.
El uso de nitratos como aceptores de electrones en la cadena respiratoria es normalmente una alternativa al uso de O2.
Si bacterias del suelo como Pseudomonas o Bacillus usan O2 como aceptor de electrones dejan disponible los nitratos del suelo y los cultivos pueden aprovecharlos. Por ello es necesario mantener bien aireados los cultivos.
49. Reduccin de sulfatos No es alternativo al uso de O2 es un proceso obligado de condiciones anaerobias.
SO4 ----- S o H2S
Los metangenos y reductores de sulfato pueden compartir el hbitat.
51. Importancia de respiracin anaerobia Metangenos y Bacterias de respiracin anaerobia juegan papeles importantes en los ciclos del carbono, nitrgeno y azufre.
Convierten las formas oxidadas de los elementos a un estado ms reducido.
Los littrofos anaerobios metabolizan las formas reducidas de nitrgeno (NO2, NH3, N2) a sus estados oxidados (NO3) para producir energa, contribuyendo as al reciclaje de nutrientes.
52. Litotrofa
Grupo fuente producto final organismo
fisiolgico energy energtica oxidado
hydrogen bacteria H2 H2O Alcaligenes, Pseudomonas
nitrifying bacteria* NH3 NO2 Nitrosomonas
nitrifying bacteria* NO2 NO3 Nitrobacter
sulfur oxidizers H2S or S SO4 Thiobacillus, Sulfolobus
iron bacteria Fe ++ Fe+++ Gallionella, Thiobacillus
The overall process of nitrification, conversion of NH3 to NO3, requires a consortium of microorganisms.
56. Grupos de bacterias De acuerdo con el 16S rRNA:
58. Espiroquetas Gram -
Mviles
Ambientes acuticos y animales
Algunos patgenos (Treponema pallidum, sfilis, Borrelia burgdorferi lyme disease).
Tienen de 1 a varios endoflagelos
60. PROTEOBACTERIAS Grupo gentica y fisiolgicamente diverso (a,b,g,d,e de acuerdo con16S).
Algunos grupos fisiolgica y ecolgicamente distintos:
Spirilla
Myxobacteria
Littrofos
Pseudomonas y parientes
Entricas
Vibrios
Rickettsias y Chalmydias
61. Spirilla Gram - (representantes en todos los grupos de proteobacterias).
Aerobias, hetertrofas (respiracin)
Forma helicoidal o espiral
Movilidad por flagelos polares normales
Habitantes de ambientes microaereoflicos acuticos.
Spirillum y Aquaspirillum: algunos tienen grnulos de polifosfato.
Magnetospirillum (magnetita)
Bdellovibrio: parsito de otras gram - (teora endosimbitica).
2 patgenos humanos:
Campylobacter jejuni = diarrea, comida contaminada.
Helicobacter pylori = lceras gstricas
63. Myxobacteria Gram -
Bacterias deslizantes (d proteobacteria)
DIFERENCIACIN CELULAR
Respiracin aerobia organtrofa
Agregacin celular para formar cuerpos fructfero multicelular en condiciones de bajos nutrientes.
Cuerpo fructfero (myxosporas, resistentes a radiacin, desecacin y calor pero menos que endosporas)
Se ven sin microscopio
Suelo
65. Littrofos Bacterias nitrificantes
capaces de crecimiento auttrofo (CO2 como fuente de C).
Nitrosomonas (NH3 a NO2 )
Nitrobacter (NO2 a NO3)
Bacterias oxidadoras de sulfuro
Oxidan
H2S + O2 ----- SO42- + 2H+
S + H2O + 11/2O2 ---- SO42- + 2H+
S2O32- + H2O +2O2 ---- 2SO42- + 2H+
donadores de e cido sulfrico (por lo que muchas son acidfilas)
67. Littrofos La mayora son auttrofos
Los eucariontes nunca son littrofos por lo que los organismos involucrados en la base del reciclaje de nutrientes son los littrofos.
Ejemplo: Thiobacillus (oxidador de sulfuro)
69. Pseudomonas y sus parientes Bacilos gram-
Grupo muy diverso
Metabolismo respiratorio estricto (tpicamente aerobio) NO FERMENTAN
Flagelos polares
Agua, suelo, generalmente vida libre, algunos parsitos.
Importante en biodegradacin y ciclos de C y N.
Degradan hidrocarburos, plsticos, insecticidas,pesticidas, herbicidas.
72. Pseudomonas y sus parientes Patgenos humanos:
Pseudomonas aeruginosa
Neisseria gonorrhoeae
Neiseria meningiditis
74. Pseudomonas y sus parientes Rhizobium y Bradyrhizobium
Simbiontes de leguminosas, fijan nitrgeno atmosfrico (N2) y lo convierten en amonio (NH3) el cual puede integrarse al material celular de la planta.
Existen otros organismos no relacionados con Pseudomonas que tambin fijan N2, incluso algunos son de vida libre.
76. Entricas Bacilos gram -
Metabolismo aerobio facultativo (pueden fermentar azcares).
Relacionados fenotpicamente con Pseudomonas pero fisiolgicamente NO.
Escherichia coli
Salmonella typhi (fiebre tifoidea)
Salmonella typhimurium (gastroenteritis)
Proteus (saprfito)
Yersinia pestis (peste)
Shigella dysenteriae (disentera)
79. Vibrios Bacilo curvo (forma de coma)
Gram -
Respiracin aerobia
Caractersticas estructurales y metablicas que sobrelapan con entricas y pseudomonas.
Flagelo polar
Habitat acutico (salado a diferencia de pseudomonas y entricas)
5 especies bioluminiscentes (luz-verde, simbiontes). La enzima bioluciferasa desva electrones de la cadena respiratoria y causa la formacin de un perxido excitado que lleva a la emisin de luz
Un patgeno humano: Vibrio cholerae
81. Rickettsias y Chlamydias Dos grupos de Bacteria NO relacionados
Parsitos intracelulares obligados de eucariontes.
Rickettsias: tienen membranas con fugas y no pueden obtener nutrientes en un ambiente extracelular. (tifo)
Chlamydiae: No pueden producir ATP en cantidades suficientes. (tricomasis)
83. GRAM + Bacterias del cido lctico
Bacterias formadoras de endosporas
Actinomycetes y bacterias relacionadas
Mycoplasmas
84. Bacterias del cido lctico No forman esporas
Bacilos y cocos
Fermentacin alcohlica (industria de queso, yogurt, crema)
Streptococcus y Lactobacillus
Algunas especies son parte de la flora normal de humanos.
86. Bacterias del cido lctico Algunos Streptococos son parsitos humanos:
Steptococcus pneumoniae
Streptococcus pyogenes (beta hemoltico): fiebre reumtica
89. Bacterias formadoras de endosporas Usualmente bacilos
Bacillus: aerobios en el suelo
Clostridium: anaerobios en suelo, sedimento y tractos intestinales.
Patgenos.
Bacillus anthracis
Clostridium botulinum
Clostridium tetani
93. Actinomycetes y bacterias relacionadas Forman filamentos
Forman esporas, NO endosporas
Aerobios descomponedores en el suelo
Importantes en la biodegradacin y ciclo de C.
Ejemplo: Streptomyces
Vida libre de distribucin general en el suelo
Principales productores de antibiticos industriales (tetraciclinas, eritromicina, estreptomicina, gentamicina)
2 patgenos humanos:
Mycobacterium tuberculosis
Corynebacterium diphteriae
95. Mycoplasmas Carecen de pared celular.
0.3-0.2 micras de dimetro
El genoma ms pequeo (1/5 de E.coli)
Cmo sobrevivir sin pared celular?:
98. Tipos de metabolismo Quimitrofos:
Littrofos (Archaea y Bacterias, nitrificantes, fijadoras de N, reductoras de sulfatos, metangenas, oxidadoras de sulfuros, de hierro y de hidrgeno)
Organtrofos (Archaea y Bacteria, Respiracin y Fermentacin)
Fottrofos
Fotoauttrofos (Bacteria: fotosntesis oxignica y anoxignica)
Fotohetertrofos (Bacteria: Verdes no sulfurosas; Archaea: fotofosforilacin)
101. Bacterias oxidadoras de Hidrgeno(quimiolitoauttrofas o quimioorgantrofas) Ralstonia, Alcaligenes.
Pueden ser auttrofos, pero no siempre.
Gram + y Gram -
Capaces de reducir O2 a partir de H2 con enzimas hidrogenasas:
2H2 + O2 ---- 2H2O
Usan el hidrgeno para formar ATP o como poder reductor para fijar C autotrficamente.
Casi todos son quimiolittrofos facultativos = pueden crecer quimioorgantrofamente.
La mayora crecen en condiciones de bajo oxgeno
Algunos tambin fijan N2.
102. ProteobacteriaLittrofas Oxidadoras de Hidrgeno
Reductoras de Sulfatos
Oxidadoras de Sulfuros
Nitrificantes
Fijadoras de Nitrgeno
105. Litotrofa
Grupo fuente producto final organismo
fisiolgico energy energtica oxidado
hydrogen bacteria H2 H2O Alcaligenes, Pseudomonas
nitrifying bacteria* NH3 NO2 Nitrosomonas
nitrifying bacteria* NO2 NO3 Nitrobacter
sulfur oxidizers H2S or S SO4 Thiobacillus, Sulfolobus
iron bacteria Fe ++ Fe+++ Gallionella, Thiobacillus
The overall process of nitrification, conversion of NH3 to NO3, requires a consortium of microorganisms.
106. Littrofos Bacterias nitrificantes
capaces de crecimiento auttrofo (CO2 como fuente de C).
Nitrosomonas (NH3 a NO2 )
Nitrobacter (NO2 a NO3)
108. Littrofos La mayora son auttrofos
Los eucariontes nunca son littrofos por lo que los organismos involucrados en la base del reciclaje de nutrientes son los littrofos.
Ejemplo: Thiobacillus (oxidador de sulfuro)
109. Littrofos Bacterias oxidadoras de sulfuro
Oxidan
H2S + O2 ----- SO42- + 2H+
S + H2O + 11/2O2 ---- SO42- + 2H+
S2O32- + H2O +2O2 ---- 2SO42- + 2H+
donadores de e cido sulfrico (por lo que muchas son acidfilas)
111. Reduccin y Oxidacin de sulfatos Reduccin
No es alternativo al uso de O2 es un proceso obligado de condiciones anaerobias.
SO4 ----- S o H2S
Los metangenos y reductores de sulfato pueden compartir el hbitat.
Desulfovibrio Oxidacin
Puede darse con oxgeno.
Viven en aguas contaminadas con
metales.
Algunas tambin puede oxidar Fe.
Son Mixtrofas (usan compuesto inorgnico para obtener energa pero su fuente de C es orgnica)
Thiobacillus
Beggiatoa
113. Importancia de Littrofos
En general reincorporan los elementos a los ciclos biolgicos.
116. Descanso 10 min
117. el futuro Examen 1revisar
Calendario
Revisar avances de grupo
119. Fotosntesis
122. Grupos de fottrofos(todos gram -) Fottrofos oxignicos:
Cianobacterias
Prochloron
Fottrofos anoxignicos:
Verdes del azufre
Rojas del Azufre
Verdes no sulfurosas
Rojas no sulfurosas
123. Fottrofos anoxignicos Rojas (proteobacterias)
Bacterioclorofila a y carotenoides (de ah sus colores).
Sintetizan sistemas de membranas fotosintticas intracitoplsmicas que se forman de invaginaciones de la membrana citoplasmtica.
124. Fottrofos anoxignicos Rojas sulfurosas
Usan H2S como donador de electrones.
Al oxidar H2S se deposita S en el periplasma que luego puede ser oxidado a sulfatos.
Fotoauttrofas, Ciclo de CAlvin
Son g proteobacteria.
Se encuentran en manantiales sulfurosos y lagos salados.
Se asocian con bacterias verdes sulfurosas.
Ej: Ectothiorhodospira, Halorhodospira
125. Fottrofos anoxignicos Rojas no sulfurosas
Fotohetertrofos (benzoato, alcoholes) y Fotoauttrofos (Ciclo de Calvin)
Son menos tolerantes a la presencia de H2Sen ciertas condiciones pueden usarlo para reducir CO2.(Auttrofas)
Pueden crecer anaerbicamente fermentando o respirando usando compuestos orgnicos como donadores de electrones.
Viven en lodo, en condiciones anaerobias de lagos y drenajes.
126. Fottrofos anoxignicos Verdes sulfurosas (grupo aparte de rojas y verdes no sulfurosas)
Varios morfos
H2S como donador de electrones
La mayora pueden ser FOTOHETERTROFOS.
Cuando fijan CO2 lo hacen por la va del TCA inverso.
Bacterioclorofilas a, c,d, o e. Slo la a forma el centro de reaccin.
Ambientes anxicos
Poseen clorosomas (ricos en bacterioclorofila).
Requieren poca luz gracias a la recoleccin de energa de sus diferentes pigmentos por lo que se pueden encontrar a profundidades mayores que las rojas en lagos
127. Fottrofos anoxignicos Verdes no sulfurosas (grupo aparte derojas y verdes sulfurosas)
Filamentosas
Forman tapetes en manantiales alcalinos calientes. Tambin en aguas marinas no termales.
Tienen carctersticas hbridas entre rojas y verdes sulfurosas:
Bacterioclorofila a y c
Clorosomas
Fotohetertrofos preferentemente.
Si fija CO2 lo hace por la va del Hidroxipropionato.
128. Fottrofos oxignicos Cianobacterias:
Fotosistemas I y II, pueden realizar fotosntesis anoxignica (slo Fotosistema I).
Responsables de la conversin de la atmsfera terrestre de anxica a oxignica.
Gran diversidad morfolgica.
Unicelular
Filamentosa
Filamentosa con diferenciacin celular
129. Fottrofos oxignicos Cianobacterias:
Clorofila a + ficocianinas (verde-azules)
Clorofila a + ficoeritrina (roja-caf)
Eucariontes clorofila b (endosimbiosis?).
Lamelas (invaginaciones)
Vesculas de gas
Heterocistos
Acinetos
Simbiontes (Anabaenafijacin N2 en Azolla, Lquenes)
De vida libre (Oscillatoria)
Habitats terrestres, de agua dulce y marina. Ms resistentes a los extremos que las algas.
131. Fottrofos oxignicos Prochlorophytas:
Relacionadas con cianobacteria
Clorofila a y b (relacin con cianobacterias y cloroplastos). Carotenos. No ficocianinas.
Prochloron.
Simbionte de invertebrados marinos.
Primer gnero descrito.
Unicelular.
Membranas tilacoidales extensivas.
Existen otros ejemplos de morfologa distinta en el mar.
Prochlorophyta y Cyanobacteria estn genticamente relacionados con un ancestro en comn (ancestro tambin de cloroplastos = la Teora Endosimbitica se salva)
134. Impacto de fotosntesis oxignica en la atmsfera terrestre CH4 cre efecto invernadero en un rpincipio === bien, el sol era ms fro.
Cuando aparecen las cyanobacterias
el O2 oxidaba el metano
la atmsfera cambi de composicin, la Tierra se enfri.
Se forma la capa de oxono (menos radiacin, menos mutacin).
Gran extincin, dominan estromatolitos (pre-Cmbrico) y despus llegan metazoarios (Cmbrico).
Anaerobios quedan relegados a hbitats recnditos.