Seminario de Ecologia Microbiana
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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE BIOLOGIA - MICROBIOLOGIA Asignatura: Ecología Microbiana Docente: Dr. Blgo – Mblgo. César Julio Cáceda Quiroz Alumnos: Eduardo Jesús Cahuana Mamani Carmen Gabriela Gavancho Paredes Códigos: 2009 – 34026 2009 - 34003
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estructura de desarrollo de ecología microbiana para el desarrollo en practicas
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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE
BIOLOGIA - MICROBIOLOGIA
Asignatura: Ecología Microbiana
Docente: Dr. Blgo – Mblgo. César Julio Cáceda Quiroz
Alumnos: Eduardo Jesús Cahuana MamaniCarmen Gabriela Gavancho Paredes
Códigos: 2009 – 340262009 - 34003
INTRODUCCIÓN
• Los microorganismos han evolucionado
interactuando:
Con el mundo inanimado y con otros organismos.
Siendo esta interacción mayoritariamente
beneficiosa.
INTRODUCCIÓN
• Los microorganismos, al interactuar con otros
organismos y su ambiente pueden:
Contribuir al funcionamiento de los ecosistemas.
Un ecosistema se considera como el conjunto
de comunidades biológicas autorreguladas y
su entorno.
INTRODUCCIÓN
• El conocimiento de estas interacciones es
importante para:
La comprensión de las contribuciones
microbianas en la naturaleza y de las
enfermedades infecciosas.
Entre mismas poblaciones o diferentes.
• Según el principio de Allee,
una misma población puede tener lugar
interacciones benéficas y antagónicas.
Dichas interacciones están interrelacionadas y
dependen de la densidad de población.
Es decir, las interacciones benéficas aumentan la tasa de crecimiento de una población,
Mientras que las negativas causan el efecto contrario
Con el aumento de la densidad de población,
las interacciones benéficas
aumentan la tasa de crecimiento hasta un límite
asintótico,
En cambio, las interacciones antagónicas
disminuyen la tasa de crecimiento
cuando aumenta la densidad de
población.
Asintótico:
Que se acerca de continuo a una recta o a otra
curva sin llegar nunca a
encontrarla.
Generalmente, las interacciones
benéficas predominan:
Cuando la densidad de población es
baja y,
Las antagónicas
cuando es alta.
INTERACCION BENEFICA:
COOPERACIÓN
• Se pone de manifiesto por un prolongado periodo
de latencia, o
Por falta de crecimiento cuando se usa un inoculo
muy pequeño en la resiembra de cultivos.
En el caso de microorganismos exigentes
como Neisseria gonorrhoeae.
Figura 01: Neisseria gonorrhoeaeFuente: Google imágenes
Necesita
cistina y
cisteína
para su
crecimiento.
• Las poblaciones de densidad intermedia tienen
generalmente mas éxito:
En la colonización de nuevos hábitat naturales
que los organismos individuales.
Un ejemplo es la dosis mínima infecciosa de
poblaciones microbianas patógenas:
Normalmente se necesitan miles de patógenos para causar una enfermedad,
Puesto que un único individuo raramente puede superar las defensas del
hospedador.
Algunas poblaciones bacterianas incluso presentan movimientos en masa:
Unas veces girando sin desplazarse y otras avanzando en espiral.
La asociación de una población en una colonia permite:
Una mayor eficacia en la utilización de los recursos disponibles.
La comunicación entre los miembros de esta población
microbiana permite la búsqueda cooperativa, y
El uso conjunto de los recursos del hábitat.
Figura 02: Ciclo de
DictyosteliumFuente: Google imágenes
Células
individuales
migran juntas
y forman una
única
estructura.
Definición: Miembros de una población que
usan los mismos sustratos y ocupan el
mismo nicho ecológico.
Comprende la competencia real por
los sustratos disponibles
INTERACCIÓN ANTAGÓNICA:
COMPETENCIA
Dentro de una población de alta
densidad,
Los productos metabólicos
pueden acumularse hasta alcanzar un nivel
inhibidor.
INTERACCIÓN ANTAGÓNICA:
COMPETENCIA
• Hábitat pequeño pero con mucha población.
Población de alta densidad
• La relación hábitat y población es intermedia.
Población de media
densidad
• Hábitat grande pero con poca población
Población de baja
densidad
INTERACCIÓN ANTAGÓNICA:
COMPETENCIA
La acumulación
de ácido láctico
y de otros ácidos grasos
puede detener la actividad en Lactobacillus
INTERACCIÓN ANTAGÓNICA:
COMPETENCIA
La acumulación de etanol
impide que continúe la
fermentación
en Sacharomyces
cerevisiae
INTERACCIÓN ANTAGÓNICA:
COMPETENCIA
Figura 03: LactobacillusFuente: Google imágenes
Figura 04: Ssacharomyces cerevisiaeFuente: Google imágenes
• Una base genética para las interacciones negativas
es:
La existencia de genes que codifican péptidos o
proteínas que causan la muerte celular.
Algunas cepas de E. coli contienen el gen hok
(suicida).
INTERACCIÓN ANTAGÓNICA:
COMPETENCIA
Figura 05: Gen suicida de E. coliFuente: Google imágenes
INTERACCIONES ENTRE POBLACIONES
MICROBIANAS DIFERENTES
• Las Interacciones entre poblaciones microbianas
diferentes es frecuente en la naturaleza.
• Las interacciones bióticas son un factor clave en
todo proceso biológico y en la biodegradación por
involucrar organismos vivos,
Deben ser abordadas para entender y poder
manejar este proceso.
SIMBIOSISAsociación intima entre dos o mas organismos
diferentes
INTERACCIONES NEGATIVAS
Competencia y Amensalismo
INTERACCIONES POSITIVAS
Comensalismo, sinergismo y mutualismo
POSITIVAS PARA UNA POBLACION PERO NEGATIVAS
PARA OTRAS
Parasitismo y depredación
Figura 09 : Interacciones entre poblaciones
microbianas diferentes Fuente: Google Imágenes
INTERACCIONES POSITIVAS
INTERACCIONES ENTRE POBLACIONES
MICROBIANAS DIFERENTES
Figura 06: Formación
de coloniasFuente: Google Imágenes
Figura 07 : Cooperación
Fuente: Google Imágenes
INTERACCIONES NEGATIVAS
CompetenciaLa acumulación de algunos productos
metabólicos
Existencia de genes que codifican péptidos o proteínas que causan
la muerte celular
INTERACCIONES ENTRE POBLACIONES
MICROBIANAS DIFERENTES
Figura 08: Competencia por espacio y nutrientes
Fuente: Google Imágenes
Todas las relaciones simbióticas pueden considerarse beneficiosas porque mantienen el equilibrio ecológico.
El desarrollo de interacciones positivas permite a los microorganismosutilizar los recursos disponibles con mayor eficacia y establecerse enalgunoshábitat que, de otro modo, no ha podido ocupar.
Las interacciones positivas se basan en la combinación de aptitudes físicas y metabólicas que aumentan el crecimiento y las respectivas tasas de
supervivencia o ambos.
INTERACCIONES ENTRE POBLACIONES
MICROBIANAS DIFERENTES
Las interacciones negativas representan mecanismos de autorregulación que limitan la densidad de la población,
Con el tiempo, estas interacciones negativas benefician a las especies porque impiden la sobrepoblación,
la destrucción del hábitat y la extinción de esas mismas especies.
INTERACCIONES ENTRE POBLACIONES
MICROBIANAS DIFERENTES
• La Competencia tiene lugar, cuando dos
poblaciones usan un mismo recurso,
Ya sea el espacio o,
El nutriente o un nutriente limitado.
INTERACCIONES ENTRE POBLACIONES
MICROBIANAS DIFERENTES
Figura 09: ASOCIACIONES MICROBIANAS
Fuente: Google Imágenes
ASOCIACIONES BENÉFICAS Y ANTAGONICAS
NEUTRALISMO COMENSALISMO
PROTOCOOPERACION MUTUALISMO
ASOCIACIONES BENÉFICAS
NEUTRALISMO
Falta de interacción entre dos
poblaciones microbianas
No puede ocurrir entre poblaciones
que tengan la misma función
En la comunidad o
cuyas funciones coincidan
parcialmente
NEUTRALISMO
Es más probable que se de entre poblaciones
microbianas con capacidades
metabólicas muy diferentes
Que en poblaciones con capacidades
metabólicas similares
El neutralismo ocurre entre poblaciones
microbianas que están distantes en el
espacio
Figura 10: Euglena
Fuente: Google Imágenes
Figura 11: Bacterias
marinasFuente: Google Imágenes
NEUTRALISMO COMENSALISMO
PROTOCOOPERACION MUTUALISMO
ASOCIACIONES BENEFICAS
COMENSALISMO
Una población obtiene un beneficio
La otra no resulta
perjudicada
Se trata de una relación
unidireccional entre dos
poblaciones
COMENSALISMO
NO AFECTADA
• Ni se beneficia de las acciones de la segunda población, ni se perjudica.
Figura 12: Comensalismo entre Desulfovibrio y otras bacterias anaerobias
Fuente: Google Imágenes
Figura 13: ImpétigoFuente: Google Imágenes
NEUTRALISMO COMENSALISMO
PROTOCOOPERACION MUTUALISMO
ASOCIACIONES BENÉFICAS
PROTOCOOPERACION
• Una relación de sinergismo entre dos poblaciones
microbianas indica que ambas se benefician de la
relación;
pero a diferencia del mutualismo, la asociación
no es obligatoria.
PROTOCOOPERACION
Ambas poblaciones pueden sobrevivir
en su ambiente natural
Asociación ofrece algunas ventajas
mutuas.
PROTOCOOPERACION
• Maíz infectado por el hongo Ustilago maydis (U.
zeae).
El hongo absorbe del maíz agua, dextranas y
dextrinas y,
El hongo le otorga aminoácidos y vitaminas.
Figura 14: Cuitlacoche (huitlacoche) del náhualtFuente: Google Imágenes
NEUTRALISMO COMENSALISMO
PROTOCOOPERACION MUTUALISMO
ASOCIACIONES BENEFICAS
MUTUALISMOS O SIMBIOSIS
• La relación mutualista entre poblaciones puede
considerarse una extensión del sinergismo.
El mutualismo es una relación obligada entre dos
poblaciones,
en la que ambas se benefician.
MUTUALISMOS O SIMBIOSIS
Relación altamente especifica
Un miembro de la asociación, no puede ser sustituido por ninguna
otra especie relacionada
Figura 15: Bacterias del género Rhizobium
Fuente: Google Imágenes
Figura 16: Lecidea atrobrunnea y Acarospora
contiguaFuente: Google Imágenes
COMPETENCIA AMENSALISMO
DEPREDACION PARASITISMO
ASOCIACIONES ANTAGÓNICAS
COMPETENCIA
• Tiene lugar cuando dos poblaciones tienen un
mismo recurso,
ya sea el espacio o un nutriente limitante.
Tiende a producir separaciones ecológicas de
poblaciones estrechamente relacionadas.
COMPETENCIA
• Alta velocidad de crecimiento
• Tolerancia a factores abióticos
• Capacidad de reproducirse a bajas concentraciones de nutrientes
• Capacidad para sintetizar y almacenar sustancias de reserva
Figura 17: Diferentes especies de ParameciumFuente: Google Imágenes
COMPETENCIA AMENSALISMO
DEPREDACION PARASITISMO
ASOCIACIONES ANTAGONICAS
AMENSALISMO
• Cuando una población microbiana produce una
sustancia que es inhibidora para otras poblaciones.
Especies que producen sustancias o toxinas que
inhiben el crecimiento de otras.
AMENSALISMO
PRODUCEN
compuestos orgánicos,
Inorgánicos
metabolitos complejos
bactericinas, sulfas, toxinas
AMENSALISMO
• Efecto antagónico que poseen algunas especies de
bifidobacterias contra patógenos intestinales
como Clostridium difficile, Campylobacter,
algunos virotipos de E. coli como ETEC y EPEC,
Salmonella choleraesuis, rotavirus, etc.
Figura 18: Penicillium sp frente a Staphylococcus spFuente: Google Imágenes
Figura 19: FEpicoccum nigrum y Sclerotinia
sclerotiorumFuente: Google Imágenes
COMPETENCIA AMENSALISMO
DEPREDACION PARASITISMO
ASOCIACIONES ANTAGÓNICAS
DEPREDACIÓN
Depredador-presa
Corta duración
Depredador es mayor
que la presa
DEPREDACION
• En esta asociación microbiana el predador se
alimenta de un segundo organismo y,
Los más expuestos son las bacterias
Por protozoos, hongos y algas.
Figura 20: Macrófago fagocitando E. coliFuente: Google Imágenes
COMPETENCIA AMENSALISMO
DEPREDACION PARASITISMO
ASOCIACIONES ANTAGÓNICAS
PARASITISMO
Parásito satisface sus requerimientos
nutricionales
Hospedador sale
perjudicado
Población que se
beneficia
PARASITISMO
• La relación hospedador parásito se caracteriza por
un periodo de contacto relativamente largo,
Que puede ser directamente físico o metabólico.
Figura 21: Escherichia coli enteropatógena (EPEC)
Fuente: Google Imágenes
LOS BIOFILMS
BIOFILMS
• Se definen como comunidades de microorganismos,
que crecen:
Embebidos en una matriz de exopolisacáridos,
donde:
Están adheridos a una superficie inerte o un
tejido vivo.
Figura 22: Fotografía de microscopía de barrido de un
biofilm de Salmonella enteritidis.Fuente: Google imagenes
BIOFILMS
• Son una estrategia de supervivencia para los
microorganismos, que les permite:
La colonización de ambientes hóstiles, tejidos del
hospedero o superficies inertes.
BIOFILMS
• En condiciones cambiantes y para las bacterias
patógenas,
Representan un mecanismo de dispersión de
infecciones.
BIOFILMS
El estudio de las
biopelículas permite comprender:
Nuevas formas
de colonización
Resistencia a antibióticos
Transferencia
horizontal de genes
Los bioflims • En nuestra vida cotidiana
Están
presentes en objetos comunes
como,
• Los cepillos dentales en uso,
El aire acondicionado,
• El sarro del cuarto de baño
BIOFILMS
Figura 23: Presencia de biofilms en la placa dental y en
el baño de nuestra casaFuente: Google imágenes
Sin embargo, pueden ser aliados de gran utilidad como,
Agentes de biorremediaciónBioindicadores de calidad
del agua
Además de otro tipo
de materiales empleados de rutina en los hospitales.
También se puede encontrar ocasionando problemas de salud importantes como,
Implantes catéteres
BIOFILMS
Figura 24: Presencia de biofilms en los sistemas de tratamiento de
aguas residuales y en las redes de distribución de agua.Fuente: Google imagenes
Figura 25: Presencia de biofilms en catéteres y en implantes Fuente: Google imágenes
Tabla 01: Lista parcial de infecciones humanas en las que
están involucrados biofilms bacterianosFuente: Google imágenes
Invasión
Colonización Formación
Crecimiento o maduración
FORMACIÓN DE UN BIOFILM
La adherencia de la superficie
se da:
cuando la bacteria detecta
ciertos parámetros
ambientales,
la cual necesita y hace que se
incruste en una superficie.
FORMACIÓN DE UN BIOFILM
La adherencia con otras bacterias se da cuando se acumula,
una población de bacterias incrustadas las cuales interactúan
entre si,
y colonizan el medio o la superficie.
FORMACION DE UN BIOFILM
La formación de una
microcolonia
Fortalece
el contacto de célula a
célula
FORMACION DE UN BIOFILM
La bacteria comienza a
secretar un ex polisacárido
que,
constituye la matriz del
biofilm y forma unas
estructuras similares a las
setas,
Las cuales se observa la
presencia de canales.
FORMACION DE UN BIOFILM
Figura 26: Formación de un biofilmFuente: Google imágenes
BACTERIAS FORMADORAS
DE BIOFILM
Estafilococos
Estreptococos
Haemophilus
Micobacterias
Enterobacterias
Otros géneros
BIOFILM
BIODEGRADACIÓN
BIODEGRADACIÓN
Las interacciones se refieren al efecto
conjunto de dos o más organismos
Para suplir una función que cada organismo
por separado no podría cumplir o sería menos
eficiente
Quimiotácticas y de cometabolismo
BIODEGRADACIÓN
Será necesaria una gran variedad de enzimas para:
Biodegradar totalmente los componentes orgánicos
Disponer de los metales pesados
Para una mezcla compleja de compuestos
Petróleo ó sus derivados Contaminación de minería
La biodegradación de componentes orgánicos es catalizada por enzimas
Generalmente específicas para cada sustancia a degradar
BIODEGRADACIÓN
• La biodegradación de un compuesto es un proceso
gradual, que implica la participación de varias
especies de organismos,
Generalmente organizados en asociaciones,
consorcios ó cohortes,
Antes de que muchos compuestos
recalcitrantes puedan ser mineralizados.
(Pellini, 2006).
PLACA DENTAL
LA PLACA DENTAL
• El diente está compuesto de: Esmalte, dentina y
pulpa.
• El diente influye en la naturaleza de la flora
microbiana.
• En el primer año de vida predominan en la boca las
bacterias anaeróbicas aerotolerantes así como
estreptococos y lactobacilos.
LA PLACA DENTAL
• Al parecer en los dientes hay un cambio marcado la
la microflora hacia los Mos anaeróbicos.
Aparecen bacterias adaptadas específicamente
al crecimiento sobre las superficies y hendiduras
de los dientes.
LA PLACA DENTAL
COLONIZACION BACTERIANA
• Formación de un película fina de glicoproteínas acidas dela saliva sobre el diente.
• Anclaje firme de células bacterianas. La colonización deesta película por crecimiento en forma de microcolonias,es muy especifica y se llama placa dental
CARIES DENTALES
• Es el resultado del aumento de la placa dental y de laformación de productos ácidos, como el ácido lácticoproducido por la fermentación de los azúcares, queprovoca la descalcificación del diente.
Figura 27: Interacciones microbianas en la placa
dental.Fuente: Pedro L Valero Guillén 2013
