Interacciones Microbianas: Simbiosis, Parasitismo y Comensalismo en Ecosistemas | Apuntes de Microbiología

TEMA 22: INTERACCIONES MICROBIANAS:

 Simbiosis, parasitismo y comensalismo

 Población microbiana normal de los vegetales

 Endosimbiosis en plantas: líquenes, micorrizas y nódulos radiculares.

Conceptos generales en ecología:

 Ecosistema: suma total de todos los organismos y factores abióticos en un entorno particular.

 Hábitat: parte de un ecosistema donde puede residir una comunidad.

 Un ecosistema contiene muchos hábitats diferentes

 Los microorganismos constituyen alrededor del 50% de toda la biomasa del planeta. Son ubicuos en la

superficie y en el interior terrestre.

 La diversidad de especies microbianas en un ecosistema se expresa de dos formas:

- Riqueza de especies: número total de especies distintas presentes

- Abundancia de especies: proporción de cada especie en un ecosistema.

 Baja abundancia, alta riqueza de especies (cianobacterias, diatomeas, algas verdes, flagelados y

bacterias) en Florida (USA)

 Alta abundancia, baja riqueza de especies tras la floración de la cianobacterias Microcystis.

 La riqueza y la abundancia de especies dependen del tipo y cantidad de nutrientes en un hábitat determinado

Biogeoquímica y ciclo de los nutrientes

 Gremios: poblaciones microbianas metabólicamente relacionadas

 Conjunto de gremios forman comunidades microbianas que interaccionan con

macroorganismos y factores abióticos en los ecosistemas.

 Nicho: hábitat compartido por un gremio. Proporciona nutrientes y condiciones para el

crecimiento.

 Biogeoquímica: es el estudio de las transformaciones químicas mediada por la biología

 Un ciclo biogeoquímico define las transformaciones de un elemento clave por agentes biológicos o químicos.

Típicamente tienen lugar a través de reacciones de oxidación-reducción.

 Los microbios juegan roles críticos en la transformación de energía y los procesos biogeoquímicos que resultan

en el reciclado de elementos para los sistemas biológicos.

Ambientes y microambientes

 El crecimiento de los microorganismos depende de los recursos y las condiciones de crecimiento.

 Las diferencias entre el tipo y la cantidad de recursos y las condiciones físico -químicas de un hábitat definen el

nicho de cada microbio.

 Para cada organismo existe al menos un nicho en el que tiene más éxito: nicho primario.

 Microambiente: es el ambiente más cercano a una célula y un grupo de células microbianas. Las partículas del

suelo contienen muchos microambientes. Partícula de suelo: microambiente de O2 (%)

 Nicho efectivo o principal, Nicho fundamental…

 Las condiciones fisicoquímicas en un microambiente están sujetas a cambios espacio

temporales rápidos.

 Los recursos en entornos naturales son muy variables y muchos microbios en la

naturaleza se enfrentan a una existencia de abundancia y escasez.

 Las tasas de crecimiento de los microbios en la naturaleza están normalmente muy por

debajo de las máximas definidas en el laboratorio.

 La competición y a cooperación entre microbios ocurren en los sistemas naturales.

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TEMA 22: INTERACCIONES MICROBIANAS:

 Simbiosis, parasitismo y comensalismo  Población microbiana normal de los vegetales  Endosimbiosis en plantas: líquenes, micorrizas y nódulos radiculares. Conceptos generales en ecología:  Ecosistema : suma total de todos los organismos y factores abióticos en un entorno particular.  Hábitat : parte de un ecosistema donde puede residir una comunidad.  Un ecosistema contiene muchos hábitats diferentes  Los microorganismos constituyen alrededor del 50% de toda la biomasa del planeta. Son ubicuos en la superficie y en el interior terrestre.  La diversidad de especies microbianas en un ecosistema se expresa de dos formas:

Riqueza de especies: número total de especies distintas presentes
Abundancia de especies: proporción de cada especie en un ecosistema.  Baja abundancia, alta riqueza de especies (cianobacterias, diatomeas, algas verdes, flagelados y bacterias) en Florida (USA)  Alta abundancia, baja riqueza de especies tras la floración de la cianobacterias Microcystis.  La riqueza y la abundancia de especies dependen del tipo y cantidad de nutrientes en un hábitat determinado Biogeoquímica y ciclo de los nutrientes  Gremios: poblaciones microbianas metabólicamente relacionadas  Conjunto de gremios forman comunidades microbianas que interaccionan con macroorganismos y factores abióticos en los ecosistemas.  Nicho : hábitat compartido por un gremio. Proporciona nutrientes y condiciones para el crecimiento.  Biogeoquímica : es el estudio de las transformaciones químicas mediada por la biología  Un ciclo biogeoquímico define las transformaciones de un elemento clave por agentes biológicos o químicos. Típicamente tienen lugar a través de reacciones de oxidación-reducción.  Los microbios juegan roles críticos en la transformación de energía y los procesos biogeoquímicos que resultan en el reciclado de elementos para los sistemas biológicos. Ambientes y microambientes  El crecimiento de los microorganismos depende de los recursos y las condiciones de crecimiento.  Las diferencias entre el tipo y la cantidad de recursos y las condiciones físico-químicas de un hábitat definen el nicho de cada microbio.  Para cada organismo existe al menos un nicho en el que tiene más éxito: nicho primario.  Microambiente: es el ambiente más cercano a una célula y un grupo de células microbianas. Las partículas del suelo contienen muchos microambientes. Partícula de suelo: microambiente de O 2 (%)  Nicho efectivo o principal, Nicho fundamental…  Las condiciones fisicoquímicas en un microambiente están sujetas a cambios espacio temporales rápidos.  Los recursos en entornos naturales son muy variables y muchos microbios en la naturaleza se enfrentan a una existencia de abundancia y escasez.  Las tasas de crecimiento de los microbios en la naturaleza están normalmente muy por debajo de las máximas definidas en el laboratorio.  La competición y a cooperación entre microbios ocurren en los sistemas naturales.

Hábitats y sus características: terrestres, acuáticos y superficies (biopelículas y tapetes microbianos)  Acuático-marino y continental : amplio espectro de variación en temperatura, nutrientes, acceso a la luz, soporte sólido…  Terrestre : mojado o seco, ácido o alcalino, poca o mucha materia orgánica…  Otros seres vivos: Animales, Plantas… Adaptaciones a ambientes extremos: extremófilos  Barófilos: Reducen la afinidad de los enzimas por los sustratos (alteración de la estructura terciaria). Aumentan la proporción de ácidos grasos insaturados en las membranas que permite que no se gelifiquen a altas presiones.

Barotolerante : 100-500 atm
Barofílico moderado: 400 - 500 atm
Barofílico extremo: >500 atm  Acidófilos : Mantienen alto pH interno por translocación neta de protones hacia el exterior. Presentan membranas lipídicas únicas. Eliminan de protones durante la respiración. Enzimas unidos a membrana que tamponan el pH y se activan a pH ácido (Ureasa de H. pylori)  Alcalófilos : Mantiene la translocación neta de protones hacia el interior. Flujos de hidrógeno y sodio coordinados Simbiosis : relación entre dos o mas organismos que comparten un ecosistema determinado. Según al tamaño y localización pueden darse
Consorcio : contacto físico entre organismos distintos de tamaño similar
Ectosimbiosis: organismos se localizan en la superficie de otro organismo (normalmente más grande)
Endosimbiosis: organismos ubicados en el interior de otro organismo
Ecto/endosimbiosis : organismo que vive tanto en la superficie como en el interior de otro organismo Según el beneficio obtenido:
Positivo: mutualismo, protocooperacion, comensalismo
Negativo: predación, parasitismo, amensalismo y competición Sintrofismo Es un tipo de mutualismo. El crecimiento de uno de los organismos depende o mejora con factores de crecimiento, nutrientes o sustratos proporcionados por otros organismos cercanos. Ej: Transferencia de H2 entre especies acetógenas y metanógenas. Bacterias predadoras de bacterias Géneros importantes: Bdellovibrio, Myxococcus. Varias estrategias: Algunas son predadoras epibióticas (ej.; Vampirococcus, Micavibrio, Vampirovibrio ) se unen a la superficie de la presa y adquieren los nutrientes del citoplasma o del periplasma. Otros invaden la presa y se replican en el citoplasma consumientdo a la presa. Especies de Bdellovibrio son predadores periplasmáticos donde se replican. Lysobacter y Myxococcus son predadores sociales que se alimentan colectivamente de la presa muerta. Bdellovibrio: Pequeñas, muy móviles, curvadas. Ataca Gram-, no Gram+. Se unen, penetran y se replican en el periplasma. Forma un bdelloplasto esférico. Aerobios obligados que oxidante aminoácidos y acetato. Asimila nucleótidos, ácidos grasos, péptidos… La predación no es obligatoria. Viven en hábitats acuáticos, suelos y alcantarillas. Forma placas como los bacteriófagos. Amensalismo Antibióticos producidos por hongos. Bacteriocinas toxinas producidas por bacterias. Cecropinas y defensinas producidas por insectos y mamíferos. Ácidos orgánicos producto de fermentaciones.

Para iniciar la formación del tumor , A. tumefaciens debe unirse a una herida de la planta. Las células unidas sintetizan fibrillas de celulosa y transfieren una parte del plásmido Ti a las células de la planta que codifica opinas y oncogenes. La transferencia de ADN está mediada por proteínas vir. El plásmido Ti se utiliza en ingeniería genética de plantas a. Los compuestos fenólicos que se generan en la herida de la planta activan VirA de A. tumefaciens que fosforila VirG, que a su vez activa la transcripción de otros genes vir. b. VirD es una endonucleasa que corta el plásmido Ti. c. Vir E se une T-DNA y facilita la entrada a través de VirB que funciona como un puente de conjugación entre A. tumefaciens y la célula vegetal. Enfermedades microbianas de plantas: Causadas por virus, bacterias, hongos y protozoos. Pueden causar la muerte de la planta o disminuir su crecimiento normal, alterando la actividad metabólica de la planta. La mayoría de las enfermedades de las plantas están causadas por hongos patógenos. Las plantas atacadas por patógenos microbianos pueden reaccionar sintetizando unas sustancias antimicrobianas denominadas fitoalexinas. En las infecciones víricas, la planta responde sintetizando proteínas antivíricas.

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