Transcript ECOLOGIA MICROBIANA

TEÓRICO IV
TEMARIO
UNIDAD IV: Ecología microbiana del suelo. Distribución de los
microorganismos. Interacciones biológicas entre microorganismos
y microorganismos-planta. Efecto rizosférico.
UNIDAD V: Degradación de compuestos orgánicos en el suelo.
Tipo de materia orgánica. Sucesiones microbianas de la
descomposición. Balance humificación y deshumificación. Tasa de
descomposición (k).
UNIDAD IV: ECOLOGIA MICROBIANA
Relación de los microorganismos con el ambiente donde
habitan:
1) fracción abiótica (el hábitat): suelo
• partículas minerales (arena, limo, arcilla)
• agua y solutos
• gases (aire)
• compuestos orgánicos
2) una fracción biótica (los componentes vivos):
• raíces
• fauna (detritívoros)
• microorganismos (descomponedores).
ESTAMENTO DESCOMPONEDORES
BIOMASA MICROBIANA DEL SUELO
P= V x D= 10-12 cm3 x 1.5g/cm3 = 1.5 x10-12 g
Bacterias/g suelo = 109
Biomasa de bacterias/g suelo = 109 x 1.5 x10-12 g = 1.5 x10-3 g
Biomasa por Ha
Peso de 1 Ha = V x D
V= 10.000 m2 x 0.2m = 2.000 m3
Densidad del suelo = 1 gr/cm3
P = 2.000 m3 x 1.000 Kg/m3 = 2 x106 Kg
Biomasa de bacterias por Ha = 2x106 Kg x 1.5x10-3 Kg = 3.000 Kg/Ha
DISTRIBUCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS EN EL SUELO
 Alta variabilidad espacial.
 Alta variabilidad temporal.
En relación con:
 Contenido de humedad.
 Contenido de materia orgánica.
 Cantidad de oxígeno.
 Estructura del suelo (agregados).
 Presencia de microfauna.
 Presencia de raíces vivas.
Estructura de un agregado de suelo y sedimentos
Agregado
cerrado
Agregado
abierto
O2
Materia
orgánica
Metabolismos
aeróbicos
Metabolismos
anaeróbicos
Metabolismos
aeróbicos
Hifa de
hongo
Metabolismos
aeróbicos
Bacteria
Partículas minerales
INTERACCIONES MICROBIANAS
1 - Sinergismos
Comensalismo
• Remoción de sustratos.
• Liberación de sustancias bióticas: AA, Vitaminas, bases.
• Remoción de inhibidores: destrucción de toxinas, reducción de presión osmótica,
variación de O2 y pH.
• Protección ,albergue y superficies adecuadas.
Mutualismo
Síntesis y degradación de moléculas.
Simbiosis
Hábitat, nutricional, no casual, específica.
MUTUALISMO: Azospirillum
REFERENCIAS
Azospirillum lipoferum
A y C cultivados en
medio líquido
B y D cultivados en
medio sólido
F: flagelo polar
L: flagelos laterales
MUTUALISMO: Azospirillum
SIMBIOSIS: Rhizobium
Imagen de microscopio en la que se observa a la bacteria
'Rhizobium' colonizando la raíz del trébol.
2 - Antagonismos
Competencia: inter o intraespecífica
La capacidad de un organismo para competir depende de:
Alta velocidad de crecimiento
Tolerancia a factores abióticos
Tolerancia a fluctuaciones ambientales
Capacidad de multiplicarse a bajas concentraciones de nutrientes limitantes
Eficiencia en el uso de nutrientes limitantes
Requerimientos de factores de crecimiento (protótrofo aventaja a auxótrofo)
Capacidad de sintetizar y almacenar sustancias de reserva.
Capacidad de trasladarse a lugar con mejor disponibilidad del nutriente limitante
Amensalismo
Interacción biológica que se produce cuando un organismo se ve perjudicado en la relación y el
otro no experimenta ninguna alteración, es decir, la relación le resulta neutra. Una especie
produce sustancias:
•Inhibidoras (microbiostáticas)
•Tóxicas (microbiocidas)
baja especificidad (ácidos inorgánicos y
orgánicos, alcoholes, etc)
alta especificidad (antibióticos)
Parasitismo
Parásito: organismo que se nutre a partir de células, tejidos o fluidos de otro organismo
denominado hospedante
Parásitos
facultativos
obligados
Parásitos
endoparásitos (bacteriófagos)
ectoparásitos (poco frecuente entre microorganismos)
Predación
El periodo de contacto entre los organismos es corto y la presa normalmente es muerta y
digerida rápidamente. El predator normalmente es de vida libre, de mayor tamaño que la
presa y de menor especificidad en sus hábitos alimenticios.
Relación entre número de presas y energía de captura (los protozoos consumen
bacterias si están próximas, de manera tal que la energía ganada en la predación sea mayor
que la necesaria para predarlas).
MATERIA ORGÁNICA
TIPOS DE MATERIA ORGÁNICA

M.O. fresca: rastrojos y excrementos

M.O. en descomposición (soluble)

M.O. nativa (humus)
EFECTOS SOBRE EL SUELO:
 Retención de agua.
 Aireación.
 Agregación.
 Estructura.
 Intercambio calórico.
 Reserva de nutrientes.
 Regulación de pH.
MATERIA ORGÁNICA FRESCA
COMPUESTOS SIMPLES:
 HIDRATOS DE CARBONO.
 PEPTIDOS.
 AMINOÁCIDOS.
citoplasma
COMPUESTOS POLIMERIZADOS:









PROTEINAS.
ÁCIDOS NUCLEICOS.
ALMIDÓN.
CELULOSA.
HEMICELULOSAS.
SUSTANCIAS PÉCTICAS.
QUITINA.
LIGNINA.
TANINOS.
COMPUESTOS HIDROFOBOS:
 CERAS.
 GRASAS.
 CUTINA.
citoplasma
pared celular
MATERIA ORGÁNICA FRESCA
Composición química de distintos vegetales
% de materia seca
Constituyentes
Centeno
joven
Alfalfa
Acículas de
pino
Grasas y ceras
2.35
10.41
23.92
Solubles en agua
29.54
17.24
7.29
Hemicelulosas
12.67
13.14
19.98
Celulosa
17.84
23.65
16.43
Lignina
10.61
8.95
22.68
Proteínas
12.26
12.81
2.19
Cenizas
12.55
10.30
2.51
Efecto de la edad en la composición
química de la cebada
DESCOMPOSICIÓN DE COMPUESTOS POLIMERIZADOS
ENZIMAS:
 EXTRACELULARES: ECTO O ENDO MOLECULARES.
 ADSORBIBLES POR ARCILLAS.
 FACILMENTE DEGRADABLES.
FACILIDAD DE DESCOMPOSICION:
 TIPO DE ENLACE ENTRE MONOMEROS
 TIPO DE ENLACE ENTRE C.
 COSTO-BENEFICIO PARA EL MICROORGANISMO.
DESCOMPOSICIÓN DE COMPUESTOS POLIMERIZADOS
PROTEÍNAS
Aminoácido
alifático
Aminoácido
aromático
Enlace
peptídico
Aminoácido
azufrado
Enlace puente
disulfuro
ALMIDÓN
Enlace glicosídico α 1-4
Enlace
glicosídico α1-6
Enlace
glicosídico α1-4
Amilopectina
Amilosa
ORGANISMOS AMILOLÍTICOS: MUY DIVERSOS Y ABUNDANTES.
- BACTERIAS (con o sin esporas, aerobias y anaerobias, Gram + o -)
- HONGOS.
- ACTINOMICETES.
ENZIMAS: AMILASAS: amilosas 1-4.
GLUCOSIDASAS: amilopectinas 1-6.
ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR DE LAS PLANTAS
FIBRA DE CELULOSA
DESCOMPOSICIÓN DE COMPUESTOS POLIMERIZADOS
SUSTANCIAS PÉCTICAS
Estructura de la pectina
ORGANISMOS PECTINOLÍTICOS:
- BACTERIAS (especialmente las patógenas y simbióticas).
- HONGOS (patógenos y degradadores primarios).
- ACTINOMICETES.
HEMICELULOSAS
MICROORGANISMOS:
- BACTERIAS (específicas).
- HONGOS Y ACTINOMICETES (muy abundantes).
ENZIMAS: AMILASAS: amilosas 1-4.
CELULOSA
ORGANISMOS CELULOLÍTICOS:
- HONGOS (muy abundantes).
- ACTINOMICETES.
- BACTERIAS (muy específicas: aerobias (Mixobacterias.
anaerobias (Clostridium).
- PROTOZOOS.
ENZIMAS: CELULASA C1 Y Cx, GLUCOSIDASAS β (1-4).
LIGNINA
MICROORGANISMOS:
- BACTERIAS (especialmente las patógenas y simbióticas).
- HONGOS (patógenos y degradadores primarios).
- ACTINOMICETES.
ENZIMAS: HIDRÓLISIS DE ANILLOS AROMÁTICOS (acción rápida)
RUPTURA DE ENLACES (acción rápida).
RUPTURA DE ANILLOS (acción lenta).
ÍNDICE DE DESCOMPOSICIÓN
COMPUESTOS SOLUBLES + HEMICELULOSAS + PROTEÍNAS
CELULOSA + LIGNINA + TANINOS
A: Fenoles
B: Ceras
C: Lignina
D: Celulosa
E: Hemicelulosas
F: Azúcares
M.O. NATIVA: HUMUS
ÁCIDOS FÚLVICOS: poco polimerizado peso molecular: 1.000 - 30.000.
ÁCIDOS HÚMICOS: muy polimerizados peso molecular: 10.000-100.000.000, con
melaninas
RADICALES:
NÚCLEOS:
- Bencenos.
- Pirroles (con N).
- Carboxilos.
- Fenoles.
- Alcoholes.
- Metoxilos.
- Carbonilos.
- Aminas.
RELACIÓN HUMUS ARCILLAS-CATIONES
Arcilla
Fenol
M
Metal
- Agregación.
- Retención de agua.
- Aireación.
- Estructura.
- Capacidad de intercambio
catiónico.
- Reserva de nutrientes.
- Regulación de pH.
Sucesiones microbianas de la descomposición
RESIDUO ORGÁNICO
HUMUS
Fauna
Hongos
Humificación
MINERALIZACIÓN
Asimilación
POLÍMEROS
(Proteínas – Celulosa – Lignina)
NH 4+
SH +
Mineralización
Respiración
Fermentación
Oxidaciones incompletas
Oxidación
inorgánica
MONÓMEROS
(Glucosa– Ácidos orgánicos
NO 3-
SO 4-2
Acidificación
O2
SO 4-2
NO 3-
CO2
+
H2O
SH 2
N 2O
Volatilización
Solubilización
N2
HPO 4-2
BALANCE MINERALIZACIÓN - HUMIFICACIÓN
CO2
M. O. FRESCA
HUMUS
ÍNDICE DE MINERALIZACIÓN DEL C = CO2/MO
(< 1 humificación, >1 deshumificación).
ÍNDICE DE HUMIFICACIÓN = ÁCIDOS HÚMICOS/MO
TIPO DE HUMUS = ÁCIDOS HÚMICOS/ÁCIDOS FÚLVICOS
FACTORES QUE REGULAN EL BALANCE
MINERALIZACIÓN - HUMIFICACIÓN
 Clima.
 Cantidad de residuo.
 Tipo de residuo: cosechas, malezas, verdeos.
 Composición química de lo residuos.
 Época de deposición.
 Manejo:
- Tala.
- Desmonte.
- Sobrepastoreo.
- Laboreo.
- Fertilización.
- Fuego.
VELOCIDAD DE DESCOMPOSICIÓN
peso remanente (%)
120
100
80
60
40
20
0
0
3
6
meses
9
12