MICROBIOLOGÍA AGRÍCOLA - agro.unc.edu.aragro.unc.edu.ar/~microbiologia/wp-content/uploads/2014/04/1-grupos... · 4 III TAXONOMÍA Y CRECIMIENTO BACTERIANO 5 ... d Citosol e Gránulo

MICROBIOLOGÍA AGRÍCOLATEORICOS UNIDAD TEMA

1, 2 y 3

I GRUPOS MICROBIANOS

II METABOLISMO MICROBIANO

4 III TAXONOMÍA Y CRECIMIENTO BACTERIANO

5

IV ECOLOGIA MICROBIANA

V DEGRADACION DE COMP. ORGANICOS EN EL SUELO

6 VI DISPONIBILIDAD DE NUTRIENTES PARA LAS PLANTAS

7 VII FIJACIÓN BIOLÓGICA DE N2

8

VIII FERTILIZANTES BIOLÓGICOS

IX DEGRADACIÓN DE RESIDUOS ORGÁNICOS

9 X MICROBIOLOGÍA DEL AGUA

10 XI MICROBIOLOGÍA DE ALIMENTOS

11 XII MICROBIOLOGÍA RUMINAL y CHARLA DE CIERRE

TEMARIOUNIDAD I: Grupos microbianos: características generales. Grupos microbianos. Célula procariótica y eucariótica. Estructuras de las células procarióticas.

UNIDAD N° 1

MICROORGANISMOS DE INTERÉS AGROPECUARIO

Cadena trófica en ecosistemas naturales

Cadena trófica en agroecosistemas

CARACTERÍSTICAS DE LOS MICROORGANISMOS

• Tamaño reducido: 1-10.

• Superficie de intercambio muy grande.

• Alto metabolismo (Volumen)-¼.

• Reducido tiempo de generación.

• Alta diversidad genética.

• Distribución muy amplia.

• Alta variabilidad metabólica.

INFERIORES SUPERIORES

(Células procarióticas) (Células eucarióticas)

Eubacterias

Actinomicetes

micelio, esporas, saprofíticos y parásitos)

Algas

(fotosintéticas, unicelulares

o cenocíticas, con

cloroplastos)

Cianobacterias fotosintéticas

filamentosas o

unicelulares

Protozoos:

unicelulares, móviles,

saprofíticos, fagocíticos)

Arqueas

Adaptadas a condiciones

extremas

Hongos

(cenocíticos, inmóviles,

saprofíticos, parásitos)

Virus

(acelulares, submicroscópicos, parásitos obligados)

EUBACTERIAS

Gram + o

Gram –

Aeróbicos o

Anaeróbicos

Heteromórficas

Eubacterias

Actinomicetes

micelio, esporas,

saprofíticos y parásitos)

Algas

(fotosintéticas, unicelulares

o cenocíticas, con

cloroplastos)

Cianobacterias

fotosintéticas

filamentosas o

unicelulares

Protozoos:

unicelulares, móviles,

saprofíticos, fagocíticos)

Arqueas

Adaptadas a condiciones

extremas

Hongos

(cenocíticos, inmóviles,

saprofíticos, parásitos)

Virus

(acelulares, submicroscópicos, parásitos obligados)

ACTINOMYCETES

• Gram positivas

• Filamentosas

• Aeróbicas o

anaeróbicas

• Forman conidios

Figura: Streptomyces griseus

Cultivo de Actinomicetes en medio Agar

Caseína Almidón

CIANOBACTERIAS

Uni o pluricelulares (filamentosos)

Pared celular similar a Gram –

Baxteriasfotoautótrofasoxigénicas(clorofila a, ficocianina y ficobilina)

Liberan toxinas al agua como: geosmina y metil-sioborneol

Ejemplos de la gran biodiversidad morfológica de las

Cianobacterias

a Membrana externa

b Capa de peptidoglicano

c Membrana plasmática

d Citosol

e Gránulo de cianoficina

f Ribosoma

g Gránulo de glucógeno

h Cuerpo lipídico

i Carboxisoma

j Ficobilisoma

k Gránulo de polifosfato

l Vacuola gasífera

m Tilacoide

n ADN

Eutrofización del agua de una laguna debida al exceso de nutrientes

ARQUEAS

Arqueas metanogénicas presentes en el intestino de rumiantes

ALGAS

Volvox Scenedesmus

Micrasterias

Rodophyta: Gracilaria

PROTOZOOS

Stentor Vorticella Paramecium

Ameba Didinium

Unicelulares

Sin pared

celular

Móviles o

inmóviles

Predadores

Saprófitos

Parásitos

HONGOS

Hongos

unicelulares

(levaduras)

Hongos

pluricelulares

(Aspergilus spp.)

Hifas: a) cenocítica, b) tabicada mononucleada, c) tabicada binucleada

HONGOS

CapsómeroCápside

ADN

ARN

Envoltura

Cápside

BACTERIOFAGO

VIRUS DESNUDO

VIRUS CON

ENVOLTURA

Cápside (cabeza)

Cola

Cuello

Placa

basal

Fibras proteicas

COMPARACIÓN ENTRE CÉLULA PROCARIOTICA Y EUCARIOTICA

CÉLULA PROCARIOTA CÉLULA EUCARIOTA

Núcleo sin membrana nuclear con membrana nuclear

Nucléolo sin con

Cromosomas uno simple varios con histonas

División celular binaria mitosis

Aparato fotosintético membranas cloroplastos

Aparato respiratorio membranas mitocondrias

Ribosomas 70s 80s

Pared celular con mureína con celulosa (plantas)

Flagelos unifibrilar polifibrilar

Tamaño < 2 µm 2-100 µm

Retículo endoplásmico sin con

CELULA PROCARIOTA

ESQUEMA DE UNA CÉLULA PROCARIOTA

Árbol filogenético de los seres vivos deducido a través de la secuenciación comparativa del gen del ARN ribosomal

Plano de

división

Vibrio

Espirilo

Espiroqueta

Diplococo

Estreptococo

Tétrade

Sarcinas

Estafilococos

Bacilo

Diplobacilos

Estreptobacilos

Cocobacilo

MORFOLOGÍA

Cocos

Bacilos

Apendices bacterianos

Otros

COCOS DIPLOCOCOS

ESTREPTOCOCOS ESTAFILOCOCOS

BACILOS DIPLOBACILOS

ESTREPTOBACILOS

ESPIRILOS

ELEMENTOS COMUNES ELEMENTOS NO COMUNES

Pared celular Plásmidos

Membranas Flagelos

Mesosomas Pilis

Tilacoides Cápsulas

Vesículas Pedúnculos

Zona nuclear Vainas

Cromosoma Sustancias de reserva

Ribosomas Vacuolas

Pigmentos

Endosporas

CÉLULAS PROCARIÓTICAS: ESTRUCTURAS CELULARES

PARED CELULAR

Función: FormaProtecciónRegulación osmótica

Composición química:

Mureína: heteropolímero de glucopéptidos

AGA + AAM + TETRAPÉPTIDO (L-alanina, ac. Glutámico, ac. Diaminopimélico o Lisina y D-alanina)

Ácido teicoico

Ácido lipoteicoico

Peptidoglicano

Membrana

plasmática

Proteina

asociada a la

pared

Fosfolípidos Proteina integral

Pared celular de bacterias Gram positivas

Acidos teicoicos: polímeros de

glicerol o ribitol unidos por

enlaces fosfodiéster, presentes

en las paredes celulares de

bacterias Gram positivas, se

pueden unir covalentemente al

ácido N-acetil murámico o a los

lípidos de la membrana

plasmática (ácidos

lipoteicoicos), proporcionando

soporte estructural a la pared

celular y además al estar

cargados negativamente

contribuyen a la carga negativa

de la pared celular de las

bacterias Gram positivas

Pared celular de bacteria Gram negativa

Pared celular

Gram positiva

Pared celular

Gram negativa

PeptidoglicanoÁcido teicoico

Ácido

lipoteicoicoPared

celular

Membrana

plasmática

Segmento de lipopolisacarido

Lipopolisacárido

Pared celular

Fosfolípido

GLICOLÍPIDOSOLIGOSACÁRIDOS

PROTEÍNAS

INTEGRALES

FOSFOLÍPIDOSPROTEÍNAS

PERIFÉRICAS

MEMBRANA PLASMÁTICA

Lípido constituyente de

membrana de arqueas

Lípido constituyente de

membrana de bacterias

2) Enlace éter

5) Enlace éster

3) Glicerol

1) Lípidos derivados de

unidades de isoprenos

4) Ácidos grasos

1

23

4 5

6

7 8

7) Bicapa lipídica de

bacterias y eucariotas

8) Monocapa lipídica de

Arqueas

6) Glicerol

Mesosomas:

Función: Reproducción celular.Estructura: Sistema de membranas planas.

Vesículas:

Función: Procesos fotosíntesis.Estructura: Esferas membranosas no ordenadas.

Tilacoides:

Función: Procesos fotosíntesis.Estructura: Membranas planas ordenadas.

MEMBRANAS INTRACITOPLASMÁTICAS

TILACOIDES EN CIANOBACTERIAS

ZONA NUCLEAR

Sin membrana.Cromosoma: largo filamento circular.

Replicación (idem a eucariótica).

ADN

replicación ADN

Elongación celular

Formación del septo

Terminación del septo y formación de paredes

Separación celular

DIVISIÓN CELULAR EN BACTERIAS: FISIÓN BINARIA

Libres en citoplasma.60% RNA + 40% proteínas.70 s: 50 s + 30 s.Función: síntesis proteica.

RIBOSOMAS

FLAGELOS

Función: Movilidad (taxias).

Estructura y composición:monofibrilarflagelina (proteína)unido a membrana celular

Posición: polarperítrica (lateral)

PILIS

Función: sujeción.

Estructura: son semejantes a los flagelos, pero mas cortos y numerosos

CÁPSULAS - VAINAS - PEDÚNCULOS

Función: protección adhesión

Estructura y composición:Complejo de polisacáridos y polipéptidos(gomas y mucus)

No constantes: dependen del medio

Cápsula bacteriana

SUSTANCIAS DE RESERVA

Composición:

• Polisacáridos.

• Lípidos.

• Ac. Polihidroxibutírico.

• Polifosfatos.

• Azufre (metabolismos específicos).

• Proteínas (toxinas).

VESICULAS GASEOSAS

Función: FlotaciónEstructura: Rodeadas de membranas especiales,impermeables y resistentes

PIGMENTOS

Función: Protección de radiacionesFotosíntesis(antibióticos)

Composición: CarotenosBacterioclorofilasAntocianinasFenacinas, etc.

Corte transversal de una cianobacteria mostrando las vesículas de gases

ESPORAS

(Endosporas)

Función: Resistencia a condiciones nutritivas adversas

Estructura:Cromosoma.Protoplasma deshidratado.

CutículaEnvolturas externas: Corteza

Exosporium

Posición: terminal, central.

Forma: oval, circular, hinchada.

POSICIÓN DE LA ENDOSPORA EN LA CELULA

CENTRAL TERMINAL

Bacillus cereus Bacillus megaterium

Clostridium pectinoborans

ULTRAESTRUCTURA DE LA ENDOSPORA BACTERIANA

Bacillus cereus

Bacillus megaterium

Bacillus subtilis

célula vegetativapared celular

membrana plasmática

ADN

Condensación del ADN

División celular asimétrica

Endospora en formación

Invaginación del septo

Formación de la pre-espora

Síntesis de exosporio; formación del cortex entre las

dos membranas

exosporio

cortexIncorporación de dipicolinato

de calcio, deshidratación y formación de cutícula

Maduración: desarrollo de resistencia al calor

Lisis de la célula y liberación de la endospora

cortex

endospora libre

exosporio

Condensación del

ADN

División celular

asimétrica

Invaginación del

septo

Formación de la

pre-espora

Síntesis de exosporio; formación

del cortex entre las dos

membranas

Incorporación de dipicolinato de

calcio, deshidratación y

formación de cutícula

Maduración: desarrollo de

resistencia al calor

Lisis de la célula y

liberación de la endóspora

ETAPAS DE LA

ESPORULACIÓN

DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS VEGETATIVAS Y ESPORAS

CÉLULA VEGETATIVA ESPORA

Pared celular Gram + Cortex, cutícula y exosporium

Ca+2 poco mucho

Ac. dipicolínico ausente presente

Polihidroxibutírico presente ausente

Polisacáridos mucho poco

Proteínas poco mucho

Actividad enzimática alta baja

metabolismo alto bajo o ausente

RNA mensajero presente ausente

Resistencia al calor baja alta

Resistencia a radiaciones baja alta

Resistencia a químicos baja alta

Tinción con colorantes si técnicas especiales