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LOSMICROORGANISMOSEN LA NATURALEZA
MICROBIOTA DEL SUELOMICROBIOTA DEL AGUAMICROBIOTA DEL AIRE
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MICROBIOTADEL SUELO
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Formación del suelo: cientos de años por interacción entre elmaterial original de roca, arena sedimentos, es influenciadopor la topografía del terreno, el clima y los seres vivos.
BIOTA DEL SUELO: fauna y flora que vive en el,principalmente en las capas superficiales favorecido por lahumedad, temperatura, ventilación, luminosidad y espaciodisponible.
EL SUELO COMO ECOSISTEMA
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EL SUELO COMO HABITAT MICROBIANO
Horizonte O: Capa de materia vegetal sin descomponer oparcialmente descompuesta. Al morir plantas y animales pasan aconstituir el suelo.
Horizonte A: Suelo superficial rico en materia orgánica parcialmentedescompuesta, color oscuro, removido por la agricultura, crecen lasplantas y hay actividad microbiana alta ( Humus)
Horizonte B: Subsuelo o zona de lavado de minerales, humus de lascapas superiores, con acumulación de arcilla y limo, pobre enmateria orgánica, actividad microbiana menor que en el horizonteA.
Horizonte C Suelo base, se desarrolla directamente a partir de laroca, actividad microbiana generalmente muy baja
Roca: es difícil de penetrar, compuesta por rocas. Importanciabiogeoquímica es mínima
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EL SUELO COMO HABITAT MICROBIANO
Estudio, observación yrecuento de la microbiota delsuelo:
Microscopio de fluorescencia
Microscopio electrónico debarrido
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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA ACTIVIDADMICROBIANA:
Agua:• Incide directamente en la composición: la lluvia produce drenaje
de la cubierta vegetal .• Permanece en el suelo por adsorción sobre las superficies y como
agua libre formando películas entre las partículas del suelo.• Facilita solubilidad de minerales• Facilita la penetración del oxígeno en el suelo.
En suelos bien drenados el aire penetra con facilidad y laconcentración de Oxígeno es alta.
Equilibrio de los nutrientes por la disponibilidad de compuestosorgánicos como el Carbono o inorgánicos como el Fósforo, el azufrey Nitrógeno.
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EL SUELO COMO HABITAT MICROBIANO
Cada partícula tienegran cantidad demicroambientes
Exterior: Ambienteoxigénico
Interior: Anoxigénico
Crecimiento más importante de los microorganismos del suelo se lleva acabo en la superficie de las partículas del suelo de la rizósfera.
Microbiota del suelo:
Microorganismos que seencuentran en los diferenteshorizontes del suelo.
MICROFAUNA
Protozoarios.
MICROFLORA.Bacterias.Hongos. Algas.
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EL SUELO COMO HABITAT MICROBIANO
El suelo es el hábitat de muchos microorganismos especialmente
bacterias:
• A 300 metros en pozos de perforación: Aerobios y anaerobiosfacultativos: Metanógenos.
• Los microorganismos tienen acceso a nutrientes gracias al agua
• Su tasa metabólica es inferior a la que tienen en sus hábitats naturales.
Estos microorganismos pueden causar:
Mineralización de compuestos orgánicos
Liberación de productos a las aguas subterráneas: son un granpotencial en la biorremedicación in situ de sustancias tóxicas quealcanzan las aguas subterráneas por lixiviación (bencenos, químicosagrícolas: Bacillus cereus, Acinetobacter junii, Pseudomonas sp, etc.)
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EL SUELO COMO HABITAT MICROBIANO
Se han encontrado bacterias viables a miles de metros deprofundidad del suelo:
Procariotes quimiorganótrofas de crecimiento muy lento, quesobreviven gracias al Carbono orgánico depositado en los
sedimentos.
Bacterias anaerobias quimiolitototróficas que incluyesulfatoreductores, metanógenos, nitrificantes, oxidantes de hierroy homoacetógenos, entre otras.
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CICLO DEL NITRÓGENO Amonificadoras:Materia orgánica….Amonio
Clostridium, y Acetobacter
Fijadoras de NitrógenoN2 atmosférico a AmonioRhizobia
Frankia
NostocCianobacterias
Nitrificantes, Nitrosación Amonio a Nitrito1.Nitrosomonas:
Nitrificantes: NitrataciónNitrito a Nitrato
Nitrobacter
Desnitrificación:Nitrato a N2 atmosféricoBacillus y Pseudomonas.
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BACTERIAS DEL AZUFRE
Presente en la naturaleza comoSulfatos , sulfuros y Azufre elementalBacterias fotosintéticas verdes ypúrpuras del azufre: Oxidan el H2S en H2 y S
Aerobios: Thiobacillus, BeggiatoaThiotrix y Sulfolobus
Anaerobios: Chlorobium, Chromatium
Bacterias Quimiosintéticas del azufre:
Sulfobacterias Oxidan H2S a SO4 y hasta S: Beggiaota
Bacterias heterótrofas anaerobias:Emplean SO4 y lo reducen a H2S:Desulfovibrio
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Bacterias celulíticas y pectinolíticas: Gram positivas,
aerobias, Renuevan nutrientes de la tierra y participan en laformación del humus.• Streptomyces: Olor a tierra húmeda, produce
antimicrobianos como: Estreptomicina, Acido Clavulónicoy Cloramfenicol
• Arthrobacter aerobia estricta, no forma esporas, degradamoléculas difíciles de degradar como herbicidas, fenoles,pesticidas y derivados de Petróleo.
• Nocardia: Agente etiológico del infecciones pulmonares
ACTINOBACTERIAS (ACTINOMICETES)
CIANOBACTERIAS.O ALGAS VERDE-AZULES
Bacterias fotosintéticas y fijadoras de N2,toman el N2 del aire y los reducen a amoniaco.Nostoc
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• Participan en la descomposición de la materia orgánica y la humidificacióndel suelo.
• Eficientes en la descomposición de compuestos resistentes a las bacterias,como celulosa, hemicelulosa, lignina, grasas y almidones.
Condiciones que favorecen su desarrollo:• Humedad.• Temperatura: Entre 25 y 35 °C• pH: Se adaptan mejor que otros microorganismos a suelos ácidos.
Presentes en el suelo:• Ascomicetos• Zygomicetos• Basidiomicetos• Deuteromicetos
HONGOS
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Ascomycetes: Géneros Saccharomyces,Torulaspora, Candida, levaduras que fermentancarbohidratos produciendo alcoholes.
Basidiomycetes: Se encuentran géneros
importantes de hongos formadores deectomicorrizas como: Amanita, Agaricus y Boletus.
Zigomycetes: Los géneros Rhizopus y Mucor. Seencuentran en el suelo descomponiendo frutos,vegetales y heces de animales.
Deuteromycetes: Se presentan muchos génerosen el suelo, algunos endomicorrícicos, como: Aspergillus, Fusarium, Penicillium, Trichoderma,
Rhizoctonia, Botrytis entre otros.
HONGOS PRESENTES EN EL SUELO.
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ALGAS
Inician el proceso de formación de suelo, en suelos ya formados son fuenteimportante de materia orgánica
Condiciones ambientales óptimas para su desarrollo: Humedad Temperatura: Rango extremo comprendido entre - 11.5 y 87°C
pH: Entre 5.5 y 8.5 : No requieren sustrato orgánico para su desarrollo. Luz: Es indispensable para que puedan realizar la fotosíntesis. Sales: Resisten altas concentraciones en el medio.
Géneros presentes en el suelo:
Chlorophyta o algas verdes en suelos ácidos, son comunes los géneros:Chlamydomonas, Chlorella y Ulothrix
Chrysophytas: o Diatomeas, en suelos neutros a alcalinos. Son comuneslos géneros: Navicula y Pinnularia.
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Digieren partículas de materia orgánica no soluble, transformándola ensoluble.
Controlan poblaciones de microorganismos en el suelo ya que se alimentande bacterias y de algas.
Condiciones ambientales más adecuadas para su desarrollo:• Humedad: Suelo húmedo a saturado.• Temperatura: Próxima a los 30°C• pH: Entre 3.5 y 9.7, rango óptimo entre 6 y 8.• La adición de materia orgánica fresca incrementa sus poblaciones.
Mastigophora.
Sarcodina. Ciliophora. Sporozoa.
PROTOZOARIOS
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APORTE DE LOS MICROORGANISMOS AL SUELO.
Participan activamente en su ecología y en sus posibilidades de uso:
Aportan materia orgánica al suelo: su biomasa microbial representa alrededordel 5% de la materia orgánica total del suelo.
Es el tipo de material que más rápidamente se incorpora al suelo
Contribuyen a la formación y estabilizan la estructura edáfica: Los hongos consu micelio, los exudados y metabolitos microbiológicos son cementantesbastante eficientes.
Intervienen en la transformación de la materia orgánica del suelo, gracias a
sus enzimas: Amilasas, Celulasas producidas por algunas bacterias, hongos yactinomicetos.
Fenolasa enzima producida por los hongos para oxidar la lignina: Secon vierten en impo rtantes agentes de transform ación de la madera en
bosques
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APORTE DE LOS MICROORGANISMOS AL SUELO
Participan activamente en los ciclos biogequímicos asegurando la circulaciónde nutrientes para el mantenimiento de la vida.
Ejercen control sobre las poblaciones de microorganismos en el suelo
manteniendo su equilibrio por: depredación, parasitismo, competencia oamensalismo.
Su estudio permite establecer su importancia y los parámetros que permiten laselección de inóculos potencialmente benéficos a la hora de restaurar el suelo.
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MICROBIOTA DEL AGUA
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HÁBITATS ACUÁTICOS• MARES: Masas de agua salada de gran
tamaño
• ESTUARIO: Desembocadura de un ríoamplio y profundo en el mar
• MARISMA: Ecosistema húmedo conplantas herbáceas que crecen en elagua (Ciénaga: Árboles)
• LAGO: cuerpo de agua generalmentedulce, de una extensión considerableseparado del mar.
• ESTANQUE: Pequeña cavidad de agua,natural o artificial, que tiene diferentes
usos• RIOS: corriente natural de agua que fluye
continuamente.
• MANANTIAL: fuente natural de agua quebrota de la tierra o entre las rocas.
Microbiota autóctona oindígena
Microbiota intermitente•El aire•El suelo•Procesos industriales•Procesos domésticos
VIRUSBACTERIAS
ALGASPROTOZOOSHONGOS
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HÁBITATS ACUÁTICOS
El tipo de microorganismos presentes está determinado porcondiciones físicas y químicas.
La mayoría de los organismos fotótrofos o productores primarios sonmicroscópicos:
1. Zonas oxigénicas: Cianobacterias y Algas2. Zonas anoxigénicas: Bacterias fototróficas anoxigénicas: Bacterias
verdes y púrpuras
Flotan o se mantienen en suspensión: Plancton
Si se adhieren al fondo o a los lados: Benton
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HÁBITATS ACUÁTICOS: PRODUCCIÓN PRIMARIA
Producción primaria: materia orgánica producida por losautótrofos por la fotosíntesis o por quimiosíntesis, afectadapor condiciones ambientales y recursos
-- Baja: en mar abierto: poco fértil, los nutrientes inorgánicos
para crecimiento del fitoplancton son escasos
-- Alta en zonas cercana a la costa, son enriquecidas por elaporte de nutrientes de los ríos y entradas de agua continentalcontaminada
-- Mayor en Lagos y manantiales: por la gran retención denutrientes.
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HÁBITATS ACUÁTICOS: OXÍGENO
Constituye el 21% de la composición de la atmósfera.
Solubilidad limitada en el agua, disminuye a medida que latemperatura aumenta
El oxígeno producido por fotólisis es mayor que el consumidoen la respiración
Su producción solo se dá en la superficie
La materia orgánica que no se consume va al fondo para serdescompuesta por microorganismos facultativos que utilizanoxígeno presente en el agua
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HÁBITATS ACUÁTICOS: VELOCIDAD DE
INTERCAMBIO DE AGUA
La presencia de fuertes corrientes o turbulencias:
El oxígeno puede alcanzar las capas profundas
Favorece el flujo de materiales, gases o sólidos.
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Reciclaje de nutrientes
Base de las cadenas tróficas acuáticas
Producción de proteínas microbianasMayor productividad por metro cuadrado en el
agua que en el suelo
FUNCIÓN DE LOS MICROORGANIMOS EN EL MEDIO
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EFECTOS DE LOS MICROORGANISMOS EN EL
AGUACambio en el olor: Por productos de descomposición de las bacteriasanaerobias:
MercaptanosGas sulfhídrico Subproductos aminadosÁcidos grasos
Ferrobacterias : Crenothrix spp Sulfobacterias: Beggiatoa spp Actyinomycetos: Streptomyces
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EFECTOS DE LOS MICROORGANISMOS EN EL AGUA
Cambio en el sabor del agua:Por presencia de desechos o de microorganismos, si es por compuestosfenólicos el sabor se acentúa con el cloro
Los Actinomycetos promueven la descomposición de plantasacuáticas y de Algas, utilizando el Nitrógeno causando sabor
y olor a tierra en el agua
Cambio de color del agua: Color pardo rojizo: bacterias que oxidan el hierro (CrenothriX ) y el Mn ,
Leptothrix, Gallionella: Color Pardo rojizo Color rojo, pardo, vérde, ámbar o amarillo por excesivo crecimiento
del plancton
:
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EFECTOS DE LOS MICROORGANISMOS EN EL AGUA
Alteración en el equilibrio oxigénico:
Debida al vertimiento de materia orgánica biodegradable de origendoméstico, agrícola o industrial y que incide directamente sobre la
población microbiana presente en el agua.
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MICROORGANISMOS PATÓGENOS
TRANSPORTADOS POR EL AGUA Producen enfermedades en organismos superiores Crean una biomasa estéticamente desagradable Generando metabolitos tóxicos
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AGUA DULCE 3%
Microbiota:
Bacterias quimioorganótrofas
Algas y Cianobacterias: Fuente de
C para los quimiorganótrofos
Protozoos: Favorecen lacirculación de nutrientes: sealimentan de otrosMicroorganismos
Hongos: Descomponen la materiaorgánica
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HÁBITATS ACUÁTICOS: LAGOSMicrobiota autóctona
Lagos poco profundos:No hay suficiente materia orgánica porque hay poca producción primaria,por esto el oxígeno no se consume completamente.
En lagos donde es consumido el O2 :Capas profundas se vuelven anóxicas: proliferan bacterias anaerobias y microaerófilos.Hay cambio de metabolismo respiratorio a fermentativo: afectando drásticamentelos ciclos biogeoquímicos.
Dependiendo del clima se alternan periodos oxigénicos y anoxigénicos:
En climas templados el agua está estratificada durante el verano: capassuperiores menos densas y con mayor temperatura, las capas inferiores
son más frías y anóxicas
Al final del otoño o principio del invierno las aguas superficiales se enfríany se vuelven más densas que las inferiores, se intercambia con las capasinferiores, oxigenando el lago.
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HÁBITATS ACUÁTICOS: RÍOS Microbiota depende de:
La materia orgánica: Generalmente abundante por contaminaciónindustrial y de aguas residuales
Si el aporte de materia orgánica es muy elevado puede producirsedéficit de O2, a medida que el agua se aleja de la fuente la materiaorgánica es consumida y la concentración de Oxígeno retorna a lanormalidad. La disminución del Oxígeno aunque es temporal origina lamuerte de los heterótrofos.
Al volverse anóxico el ambiente empiezan a crecer bacteriasanaerobias que producen compuestos odoríferos ( aminas, H2S. Ácidos
grasos) que pueden ser tóxicos para los organismo superioresSus aguas se mezclan abundantemente favoreciendo la oxigenacióndel agua y lahomogenización de nutrientes
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AGUA SALADA: 97%
Bacterias y Arqueas Ph: Oscila entre 6,5 - 8,5
Temperatura Media: 0-44°C
Cloruro de Sodio: 3,3 – 3,75%
La mayor parte del agua está por debajo de los 100m atemperatura constante de 3°C
Sus zonas alejadas de las costas son relativamente pobresen nutrientes la actividad microbiana no suele ser muyintensa
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ZONA FOTICA: < 200m. Capa superficial, alrededor del 90% de la vida sepueden encontrar en esta zona. Al aumentar la profundidad la diversidad y elnúmero de microorganismos va disminuyento
ZONA MESOPELAGICA: 200 a 1000 m. Penetra poca luz , poca variaciónestacional. Posee una mínima concentración de oxigeno y a menudo máxima
concentración de nitratos y fosfatos.
ZONA BATIPELAGICA : 1000 a 2000 m Completa oscuridad, excepto por labioluminiscencia; La T es baja y la presión es enorme: Los peces tienencoloraciones oscuras y rojas, bocas grandes, órganos sensoriales y luminososdesarrollados .
ZONA ABISAL: > 2000 m. la microbiota depende del particulado de detritos quecae de la superficie.En las zonas de fuentes hidrotermales, depende de la energía volcánica, endonde la producción primaria, depende de la quimiosíntesis que esdesarrollada por especies bacterianas.
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MICROORGANISMOS DE LA ZONA ABISAL
En esta zona hay ausencia de luz Es relativamente inactiva biológicamente
Los organismos están adaptados acondiciones extremas de:
1, Altas temperaturas: Termotolerantes extremos2, Altas presiones: Barotolerantes: >400 atm Barofílicas:400 atm Barófilos extremos : 700-800 atm3. Baja concentración de nutrientes
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MICROORGANISMOS DE LA ZONA ABISAL
El orden de las arqueas más destacado, por ejemplo:
Desulfurococcales: Temperatura óptima mayor de 100ºC:
Pyrolobus fumarii temperatura máxima de crecimiento de113ºC. Cepa 121, capaz de sobrevivir a temperaturas mayoresque 121ºC.
Fuentes hidrotermales: gran variedad de microorganismos,constituyen un ecosistema marino gracias a Arqueasquimiolitótrofos oxidadores de Azufre: Fijan CO2 y Oxidan H2S yS2O3, Oxidan Hierro
Existen dos tipos de fuentes hidrotermales: Las fumarolas negras que poseen altos niveles de sulfuros
metálicos Las fumarolas blancas formados por minerales más ligeros.
Thiobacillus, Thiomicrospira y Beggiatoa
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MICROBIOTA DEL AIRE
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LA ATMÓSFERA: MICROBIOTA DEL AIRE
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MICROBIOTA DEL AIRE
Los microorganismos pueden ser transportados por largos periodosde tiempo y grandes distancias.
Los microorganismos dispersados por el aire tienen una granimportancia biológica y producen enfermedades en plantas,
animales, y humanos.
El número y tipo de microorganismos en el aire dependen de:
o Las fuentes de contaminación
o Condiciones atmosféricas: Humedad, luz solar y temperatura
o Tamaño de las partículas que los transportan
o Características propias de cada microorganismo.
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MICROBIOTA DEL AIRE
Determinada por:o Los microorganismo que provienen de:
o El suelo: partículas
o Agua: Gotas y aerosoles
Que son transportados por las corrientes de aire
Representada por:
Células vegetativas activas
La mayoría : formas de resistencia: Esporas,quistes, soredios, etc
Virus
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MICROORGANISMOS EN LA ATMOSFERA
La cantidad de microorganismos varía con las estaciones:
Hemisferio norte:
En invierno. Abundan los hongos
En la primavera y el otoño abundan las bacterias
Son eliminados de la atmósfera:La gravedad
Las precipitaciones
Puccinia graminis viable largas distancias a través de la atmósfera:roya negra del trigo
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RECUENTO DE MICROORGANISMOS
SEDIMENTACIÓN
Exposición de cajas de petri durante un tiempodeterminado.
Se puede realizar en todas las condicioneshabituales de trabajo y en tiempo real,
Método más económico Requiere muy poco tiempo de dedicación. El resultado ha de expresarse como: u.f.c
(unidades formadoras de colonias) /cm2/hora. Los Agares más utilizados son:
Agar Rosa de Bengala
SabouraudTSA
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RECUENTO DE MICROORGANISMOS
RECOLECCIÓN EN MEDIO LÍQUIDO Se hace pasar un volumen determinado de aire en forma de
burbujas a través de un caldo de cultivo en las cuales,teóricamente, quedan retenidos la mayor parte de losmicroorganismos.
El recuento de microorganismos se realiza a partir de la siembrade alícuotas de la muestra.
Se puede expresar en u.f.c/m3 de aire.
Desventaja: El medio puede contaminarse y puede conducir a
errores en la cuantificación bacteriana principalmente.
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RECUENTO DE MICROORGANISMOS FILTRACIÓN
Se hace pasar un volumen determinado de aire a través de un filtro en elcual quedan retenidas las partículas portadoras de microorganismos.
Usa diferentes tipos de filtros: Los más comunes son de membranacelulósica o de gelatina.
Estos se llevan directamente sobre un medio de cultivo sólido o se lavan,para realizar posteriores siembras en un medio sólido a partir del líquidode lavado.
Tiene las mismas ventajas y desventajas que el método anterior, a
excepción de que en este caso se puede producir la muerte demicroorganismos por desecación con volúmenes de muestreo superioresa 250 L.
Los medios de cultivo utilizados son los mismos que para el método desedimentación
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RECUENTO DE MICROORGANISMOS
IMPACTACIÓN
Un volumen determinado de aire se impacta sobre un mediode cultivo sólido.
Este método es el más costoso en cuanto a material y amantenimiento.
Requiere formación del analista y su presencia durante el
muestreo.
Disminuye el tiempo de recogida de la muestra.
En muestreos prolongados y en condiciones de sequedad y
altas temperaturas puede desecarse el medio de cultivo.
La mayoría de los muestreadores utilizan placas de agarestándar , mientras otros requieren material especial,encareciendo el sistema.
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MICROBIOTA DE AIRE
Fuera de los edificios:Atmósfera Natural:
Vientos, suelo y aguas
Atmósfera artificial:
Dada por actividades como: Riego por aspersion
Grandes operaciones detrillado
Grandes mataderos
Dentro de los edificios la
microbiota presente depende de: Ventilación
Número de personas presentes
Naturaleza y grado decomplejidad de las actividades
realizadas por cada individuo
La microbiota es más abundante que
en el exterior, principalmente
esporas
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POBLACIONES DE MICROORGANISMOSEPIFITOS
Son poblaciones microbianas que serelacionan con las partes aéreas de laplanta: tallos, hojas y frutos :
Bacterias, hongos (principalmentelevaduras), líquenes y algunas algas.
Deben soportar los rayos solares directos,la desecación, temperaturas extremas.
Muestran gran variedad de mecanismos dedescargas de esporas para trasladarse.
Pueden interactuar de manera benéfica operjudicial con la plantas (interaccionespositivas y negativas).
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Habitantes frecuentes de lashojas de las plantas, en lafilosfera:
Hay una gran abundancia delevaduras y bacteriaspigmentadas en la superficie delas hojas.
Sporobolomyces: Hongo quemejor se desarrolla en lafilosfera.
INTERACCIÓN CON LAS HOJAS
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Los microorganismos puedenafectar a frutos:
Xanthomonas vesicatoria afectaal tomate y la papa. (Mancha
bacteriana).
Las enfermedades de las plantascausadas por virus, bacterias,
hongos o protozoos: tienen granmportancia económica yecológica,
INTERACCIÓN CON LOS FRUTOS
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Los organismos que afectan las plantas lohacen gracias a que:
Producen enzimas degradativas,toxinas y reguladores del crecimientode las plantas causando enanismo otallos excesivamente alargados.
Producen pectinasas, celulasas, yhemicelulasas que degradan la plantacausando la podredumbre de las raíces
y frutos.
En las hojas pueden causar clorosisimpidiendo que la planta lleve cabo larespiración y la fotosíntesis.
FITOPATÓGENOS
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FITOALEXINAS
Sustancias excretadas por las plantas cuando sonatacadas por patógenos microbianos.
Las fitoalexinas comprenden un amplio espectro de
polifenoles, flavonoides y otros compuestosantimicrobianos de tipo proteico. Ayudan a proteger laplanta contra nuevas infecciones microbianas.
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LOS MICROORGANISMOS AFECTAN A
LOS ANIMALES Los animales pueden servir de vectores en el transporte de
microorganismos de un ambiente a otro.
También pueden ser afectados por los microorganismospresentes en el aire: la piel y el aparato respiratorio.
Vía de ingreso generalizada: la inhalatoria losmicroorganismos pueden causar enfermedades letales ya
que una vez colonizan el alvéolo pulmonar pueden invadircualquier órgano de su huésped.
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PATOLOGÍAS PRODUCIDAS A LOSSERES HUMANOS
El aire es vehículo de microorganismospatógenos para el hombre:
Bacterias: Mycobacteriumtuberculosis, agente de la
Tuberculosis
Virus de la Influenza
Hongos: Histoplasma capsulatum
Ácaros: Sarcoptes scabiei agenteetiológico de la sarna
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Gracias