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: rloayza@uns.edu.pe

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