MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL MICROBIOLOGÍA GENERAL

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1 MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL MICROBIOLOGÍA GENERAL

2 Cómo crecen los microorganismos en la naturaleza? En qué fase de crecimiento están? Qué tipo de cultivo se ajusta más a las condiciones naturales? Qué valores de T, a w, ph, y condición redox encontramos en la naturaleza? Qué tipos de microorganismos encontramos? (Bacterias, hongos, virus)

3 Tema 23.- Los microorganismos en la naturaleza. El microorganismo y su microambiente. Superficies y biofilmes. Métodos de ecología microbiana. Métodos de enriquecimiento y aislamiento. La columna de Winogradsky. Identificación y cuantificación de microorganismos usando sondas de ácidos nucleicos, anticuerpos fluorescentes y recuentos de viables. Medida de la actividad de microorganismos usando isótopos estables. Ambientes acuáticos. Ambientes terrestres. Formación del suelo. El suelo como hábitat microbiano. Microbiología de la subsuperficie profunda. Metagenomas

4 individuo población Comunidad 2 Comunidad 1 Gremios Comunidad 3

5 Zona óxica Distancia (mm) Zona anóxica Distancia (mm)

6 microcolonias

7 Columna de Winogradsky Método de enriquecimiento Papel de aluminio Agua de charco o estanque Algas y cianobacterias Bacterias púrpura Barro suplementado con nutrientes orgánicos y con CaSO 4 Bacterias del azufre verdes y púrpura Descomposición anóxica y reducción del sulfato

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10 Rolf Daniel The soil metagenome a rich resource for the discovery of novel natural products. Current Opinion in Biotechnology. Volume 15, Issue 3, Pages

11 Rolf Daniel The soil metagenome a rich resource for the discovery of novel natural products. Current Opinion in Biotechnology. Volume 15, Issue 3, Pages

12 Universal tree of life

13 Uso de isótopos estables para detectar actividad biológica (muestra 13 C/ 12 C) - (estándar 13 C/ 12 C) (estándar 13 C/ 12 C) X 1000

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15 Ciclos biogeoquímicos. 1. Ciclo del carbono. 2. Metanogénesis y sintrofía. 3. Ciclo del nitrógeno. 1. Fijación del nitrógeno. 2. Desnitrificación. 3. Nitrificación. 4. Ciclo del azufre. 5. Ciclo del hierro. 1. Lixiviación.

16 Fotosíntesis oxigénica Ciclos C y O Reservorios muy estables

17 luz Ciclo del carbono

18 Producción de metano a partir de celulosa metano Origen biológico Efecto invernadero Condiciones anaerobias metanógenos arqueas Respiración anaerobia 4 H 2 + CO 2 CH HO 2 sintrofía El consumo de H 2 es necesario para que se produzca la fermentación fermentadores consumidores de H 2

19 Producción de metano a partir de celulosa metano Origen biológico Efecto invernadero Condiciones anaerobias metanógenos arqueas Respiración anaerobia 4 H 2 + CO 2 CH HO 2 Producción total de metano x 10 8 kg/año 1. Biógena 80-85% total 1. Rumiantes 2. Termitas 70 % 3. Humedales 4. Pantanos 2. Abiógena % total 1. Combustión

20 Aumenta con aporte de proteínas Inhibidores de nitrificación Ciclo del nitrógeno Suelos bien drenados a ph neutro Compuestos muy solubles nitrapirina Alto requerimiento energético 85% del N 2 fijado es biógeno 60 % terrestre 40 % mar Pérdidas a la atmósfera 15 % NH 3

21 Interconexión de ciclos biogeoquímicos Oxidación anaerobia de CH 4 Aire O 2 O 2 CH 4 O 2 NH 3 O 2 O 2 NO 2 - NO 3 - CH 4 O 2 CO 2 Agua contaminada con fertilizantes Bacterias nitrificantes Bacterias consumidoras de metano Zona aerobia Interfase NO 2 - NO 3 - NO 2- / NO 3 - NH 3 N 2 CH 4 CO 2 + N 2 Zona anaerobia Planctomyces Celulosa y otro material vegetal CH 4 + CO 2 + NH 3 Bacterias anaerobias Protozoos Arqueas metanógenas Bacterias no cultivadas ni clasificadas (80%) Arqueas relacionadas con las metanogénicas (10%) Raghoebarsing et al. 2006, Nature 440:

22 Interconexión de ciclos biogeoquímicos Oxidación anaerobia de CH 4 Ciclos del carbono y del nitrógeno 5 CH NO H + 5 CO N H 2 O G 0 = KJ mol -1 CH 4 3 CH NO H + 3 CO N H 2 O G 0 = KJ mol -1 CH 4 Biomasa del cultivo enriquecido ARN 16S Eubacteria desconocida no cultivada (80%) Arquea próxima a metanógenas (20%) Proceso llevado a cabo por un consorcio τ > 1 mes La desaparición del metano en ambientes contaminados con NO 3- es frecuente Proceso extendido y con importancia ecológica Raghoebarsing et al. 2006, Nature 440:

23 hidrosoluble gas H 2 S HS - S 2- ph bajo ph neutro ph alto Ciclo del azufre

24 Interconexión de ciclos biogeoquímicos Oxidación anaerobia de CH 4 Ciclos del carbono y del nitrógeno 5 CH NO H + 5 CO N H 2 O G 0 = KJ mol -1 CH 4 3 CH NO H + 3 CO N H 2 O G 0 = KJ mol -1 CH 4 Desnitrificación Ciclos del carbono y del azufre CH 4 + SO H + CO 2 + HS H 2 O Efecto tóxico del HS - Raghoebarsing et al. 2006, Nature 440:

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