TALLER DE MICROBIOLOGÍA TERCER CORTE
Responde las siguientes preguntas.
1. ¿QUÉ ES TAXONOMÍA MICR ICROBIANA Y DESCR SCRIBA IBA ALGUNAS CARACTERÍSTICAS FENOTÍPICAS DE VALOR TAXONÓMICO. La taxonomía de los los micr microor oorga gani nismo smoss se refi refiere ere a las las forma formass de clasi clasifi ficac cació iónn con con sus respec respecti tivo voss méto método dos. s. La taxo taxonom nomía ía se encar encarga ga de la clasi clasifi ficac cació ión, n, iden identi tifi ficac cació iónn y nomenclatura de los organismos. La clasificación se relaciona con la agrupación de los organismos en grupos o taxones en función de semejanzas mutuas o del parentesco evolutivo -filogeniaLa nomenclatura se ocupa de la asignación de nomres a grupos taxonómicos de acuerdo con normas estalecidas. La identificación determina a !ue taxón pertenece un determinado organismo. La ase en !ue se fundamenta la taxonomía microiana se origina en la investigación de las relaciones filogenéticas resultantes de la evolución, la cual desemocó en las tres grandes categorías o dominios denominados por "arl por "arl #oese$ #oese$ % &r!ueoacteria o &rc'aea % (u (uact acteri eriaa o )ac )acteri teriaa compren comprende de las ciano cianoact acteria erias, s, los micopl micoplasma asmass y las llamad llamadas as *acterias verdaderas* % (ucari (ucariota ota o (u+ary (u+aryaa a este domino pertenecen los microorganismos de los reinos rotisto$ protozoos y algas y del reino ungi$ los 'ongos filamentosos y los unicelulares como las levaduras y los organismos del reino lantas y del reino &nimal. (st (stos dom dominios nios agru agrupa pann a los los micro icroor orgganis anismo moss cono conoci cido doss a exce excepc pciión de los microorganismos a celulares como los virus, viroides y priones. La distancia entre cada uno de los grupos incluidos en cada dominio indica el grado de parentesco entre ellos.
http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201504/micro/1_2_1clasifmicrobian a.htm
2. DIGA CUALES SON LOS NIVELES TAXONÓMICOS USADOS EN MICROBIOLOGÍA PARA LA CLASIFICACIÓN DE UN ORGANISMO PROCARIOTA. DÉ UN EJEMPLO 3. ¿QUÉ ES UNA ESPECIE EN MICROBIOLOGÍA? CUL ES LA DIFERENCIA CON EL CONCEPTO DE ESPECIE PARA ANIMALES O PLANTAS !. QUE CONTIENE EL MANUAL DE BERGEY Y CUL ES SU IMPORTANCIA EN EL ANLISIS ECOLÓGICO DE COMUNIDADES
BERGEY"S MANUAL C#$%&'($)*+ &% ,#*$%')+-+/# &% -# U0)1%')&#& &% P%00-1#0)#. (n 1/0, junto a cuatro colaoradores ms, pulicaron un manual sore características de las acterias de interés médico, !ue podía utilizarse para la identificación acteriana. (ste manual, el )ergey2s 3anual of 4eterminative )acteriology, 'a sido utilizado en muc'os laoratorios de 3icroiología de todo el mundo.
4. DEFINA QUE ES UN ECOSISTEMA MICROBIANO Y COMO ES SU ESTRUCTURA. 5n ecosistema se puede definir como, un crecimiento celular el cual forma polaciones, éstas a su vez metaólicamente relacionadas se denominan gremios6 y los conjuntos de agrupaciones interaccionan formando comunidades microianas, !ue interaccionan con comunidades de microrganismos y con el amiente. Los ecosistemas de los microorganismos son muy distintos desde el punto de vista de su tama7o. &lgunos ecosistemas pueden tratarse, por ejemplo, de una laguna o de la región radical de una planta. Los ecosistemas pueden ser tamién tan pe!ue7os como la cavidad ucal 'umana, el estómago de los rumiantes, el intestino de muc'os insectos o una porción intestinal. (n los 'itats microianos, las polaciones celulares raramente viven aisladas, por lo general se relacionan con otras polaciones en conjuntos llamados comunidades microianas. (n una
comunidad microiana, la diversidad y aundancia de microorganismos est controlada por los recursos 8alimentos9 y por las condiciones 8temperatura, :, concentración de oxígeno, etc.9 !ue existen en el medio. 'ttp$;;<<<.academia.edu;=>?/@1;(cosistemaAmicroianoALBCDE
5. ¿CUL ES EL PRINCIPIO DE LA COLUMNA 6INOGRADS7Y Y QUE TIPO DE ORGANISMOS PERMITE CRECER? EXPLICA CON UN ESQUEMA. La columna #inograds+y es un instrumento Ftil para estudiar las relaciones entre diferentes tipos de microorganismos en comunidades mixtas, y constituye una forma de diferenciar microorganismos con metaolismos energéticos muy variales, adems de ser una estupenda prctica para comproar cómo se estalece un ecosistema microiano, ya !ue se puede reproducir en el laoratorio, un ecosistema natural correspondiente a un sedimento con contenido orgnico de diferente origen 8restos de raíces de plantas, 'ojarasca etc.9. (sta columna es un sistema completo y autónomo de reciclaje, mantenido sólo por la energía lumínica. La columna a!uí descrita se enfoca sore todo al ciclo del azufre, pero se podría desarrollar igualmente la reproducción de otros ciclos iogeo!uímicos e!uivalentes para nitrógeno, carono y otros elementos. La construcción de una "olumna de #inograds+y es sencilla6 se realiza a partir de un cilindro de vidrio o plstico transparente mediante la adición de sedimento rico en materia orgnica, una fuente de carono y energía para la cadena trófica microiana, !ue ien puede ser tiras de papel de filtro o de papel periódico, una ase de sulfato 8sulfato de calcio, an'idrita o yeso9 y un agente tamponador del p: 8caronato de calcio o fragmentos de piedra caliza9, cuierto todo por arena de color claro y agua de la propia fuente de donde se recogió el sedimento o ien agua destilada.
& lo largo de la "olumna de #inograds+y 8ig. 19 se presentan zonas de estratificación con diversos organismos. (n la zona inferior 8zona anaeroia9 se desarrollan organismos !ue desempe7an procesos fermentativos produciendo alco'ol y cidos grasos como suproductos de su metaolismo. (stos productos metaólicos son a su vez el sustrato para el desarrollo de acterias reductoras de sulfato. "omo resultado se lieran productos sulfurados !ue difunden a la zona superior creando un gradiente de sulfuro de 'idrógeno ascendente, donde acterias pFrpuras y verdes se estratifican segFn su tolerancia al sulfuro de 'idrogeno. (n la zona media 8zona microaerófila9 se disponen acterias sulfo-oxidadoras aeroias y acterias fotosintéticas !ue utilizan el azufre. or encima de esta zona pueden desarrollarse a!uellas acterias pFrpuras !ue no utilizan el azufre. (n la zona superior 8zona aeroia9 crecen algas eucariotas y cianoacterias !ue lieran oxígeno manteniendo aeroia esta zona.
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. QUE SON LAS SONDAS DE CIDOS NUCLEICOS Y CUL ES SU IMPORTANCIA PARA LA ECOLOGÍA MICROBIANA. Las sondas de cido nucleico son nuevas y poderosas 'erramientas aportadas por la iotecnología !ue se emplean tanto en la investigación sica como para diagnosticar enfermedades, por ejemplo, ciertas patologías 'ereditarias. La posiilidad de utilizarlas con el
fin de detectar diversos agentes patógenos, sea en el ser 'umano, en plantas o animales, ya 'a tenido importantes repercusiones económicas. )aste citar su uso para controlar plagas agrícolas y para seleccionar semillas sanas, lires de viroides o virus. Las sondas de cidos nucleicos son fragmentos de cido desoxirrionucleico 8&4G9 o de cido rionucleico 8&HG9 marcados con algFn elemento !ue les permite revelar, mediante una se7al, su presencia. (stos fragmentos pueden cumplir su tarea como sondas deido a !ue tienen la capacidad de unirse a fragmentos complementarios eventualmente presentes en la muestra !ue se desea analizar. La descripción de la estructura de los cidos nucleicos nos llevar a comprender 'asta !ué punto es in'erente a ellos el unirse a un complemento.
Las moléculas de cido nucleico son llamadas así por tener carcter cido y por 'aer sido, primeramente, identificadas en el interior del nFcleo de la célula. &ctualmente saemos !ue los cidos nucleicos pueden ser encontrados tanto dentro como fuera del nFcleo y !ue son ellos los responsales por la 'erencia iológica. Las sondas de cido nucleico se utilizan 'aitualmente siguiendo un procedimiento !ue consta de los siguientes pasos$ extracción de los cidos nucleicos de una suspensión celular6 separación por digestión con enzimas adecuadas y electroforesis en gel de agarosa6 transferencia 8lotting9 a una memrana de soporte de nitrocelulosa o nylon e 'iridación sore la memrana con la sonda marcada. 4eido a las posiilidades de conocerla secuencia del &4G !ue se 'a de utilizar como sonda o la secuencia de amino cidos de la proteína cuyo gene se desea identificar, en la actualidad resulta posile sintetizar oligonucleótidos 8grupos de entre !uince y cuarenta nucleótidos colocados de acuerdo a un orden conocido9 !ue se pueden marcar mientras son producidos. (stas estrategias de producción de las sondas tienen una gran flexiilidad y permiten curir uena parte de los re!uerimientos actuales.
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. ¿EXPLICA POR QUÉ LA PRODUCCIÓN DE CÉLULAS EN EL AMBIENTE NATURAL ES MUCO MENOR QUE EN EL LABORATORIO? La producción de células en el amiente es muc'o menor !ue en el laoratorio, deido a algunas características del medio natural$
4isponiilidad de nutrientes, suele ser aja. La distriución de dic'os nutrientes a lo largo del 'itat microiano no suele ser uniforme.
Calvo raras excepciones los microorganismos no se encuentran en cultivos axénicos en los medios naturales, por lo !ue deen competir por los nutrientes.
=. ¿QUÉ VENTAJAS PRESENTAN LOS MÉTODOS DE CIDOS NUCLEICOS HINDEPENDIENTES DE CULTIVO DE LOS MÉTODOS TRADICIONALES DE CULTIVO? Los tradicionales métodos microiológicos no permiten una comprensión completa de la ecología microiana de estos sistemas complejos. (sto se dee principalmente a la capacidad de ciertos microorganismos de crecer en medios microiológicos preferentemente con respecto a otros. &dems, con estos métodos, las células con estrés o da7adas no pueden ser detectados en las placas. (n los Fltimos 1I a7os se 'an desarrollado nuevos métodos asados
en el anlisis de los cidos nucleicos 84G& y HG&9 !ue se extraen directamente de la muestra sin necesidad de cultivo microiano.
La dinmica microiana de levaduras y acterias se estudia desde los a7os 1>I 8)arnett et al., 1>/9. 3ediante el uso de los métodos clsicos, se realizan recuentos de microorganismos y se determina su diversidad en medios sintéticos con agar, pero en algunos casos se re!uiere un período de incuación en medio lí!uido, para promover el crecimiento de microorganismos específicos o seleccionarlos, ya !ue su aislamiento sería imposile sin este paso. (l gran inconveniente de los métodos microiológicos clsicos dependientes de cultivo es la imposiilidad de llegar a tener una visión precisa de la iodiversidad de estos ecosistemas complejos. &l utilizar los métodos de enri!uecimiento y crecimiento en medios microiológicos, la microiota originalmente presente en la muestra es sometida a importantes camios deido a la capacidad de ciertas especies para dominar el entorno y superar a los otros componentes microianos. or esta razón la polación numéricamente menos importante, o en condiciones de estrés, apenas es recuperada e identificada. "on los métodos dependientes de cultivo 'ay un alto riesgo de errores de identificación de la ecología de los complejos ecosistemas microianos 8:ugen'oltz et al., 1J9. & finales de los a7os 1I, los enfo!ues moleculares arieron nuevas fronteras en la comprensión de la ecología microiana. (stos métodos, llamados 'aitualmente como independientes de cultivo, son capaces de detectar e identificar microorganismos directamente en el sistema sin cultivarlos ni aislarlos, ya !ue analizan su 4G& o HG&. Cu novedad se asa en la extracción de los cidos nucleicos directamente de las matrices, los cuales posteriormente son analizados por métodos capaces de poner de relieve la diversidad
microiana. (studiando el 4G&, es posile definir cuntas y cules son las especies microianas presentes en una muestra específica, mientras !ue el estudio del HG& permite entender cul es la parte metaólicamente activa de la polación. Kste es un aspecto muy relevante en el caso de los alimentos fermentados, como el vino, donde es necesario estudiar las especies !ue son responsales de la transformación. 5no de los métodos independientes de cultivo ms populares y ms a menudo utilizado por los investigadores es la electroforesis en gel con gradiente desnaturalizante 84(9, junto con la reacción en cadena de la polimerasa 8"H9. (n la "H-4(, los cidos nucleicos son sometidos a amplificación con ceadores universales, !ue son capaces de amplificar, en teoría, todo el 4G& o el HG& de acterias y levaduras presentes en un ecosistema específico. 4espués de la "H, el amplicón estar constituido por una mezcla de diferentes productos de amplificación, !ue son ms 'eterogéneas si la diversidad iológica en la muestra es compleja. Las secuencias de nucleótidos amplificados se separarn posteriormente con una electroforesis en un gel de poliacrilamida con un gradiente !uímico de los desnaturalizantes 8urea y formamida9. "uando las moléculas de 4G& encuentran el gradiente desnaturalizante capaz de arir parcialmente 8desnaturalizar9 la dole 'élice, se produce un camio en la movilidad electroforética de la molécula, !ue en un momento dado 'ar !ue se detenga por completo en el gel. 4ado !ue la desnaturalización del 4G& depende de su secuencia, las diferentes moléculas de 4G& tendrn una movilidad electroforética diferente. "on este enfo!ue entonces es posile diferenciar los microorganismos presentes en el mismo ecosistema, siempre y cuando presenten regiones de amplificación con secuencias diferentes. ara las fermentaciones alco'ólica y malolctica, diversos estudios 'an puesto de relieve !ue para las levaduras el ucle 41-4/ del gen del HG&r /?C 8"ocolin et al., /III9 8fig. 19 y la región M>-MJ del gen del HG&r 1?C de acterias 8López et al., /II09 son óptimas para ser utilizadas en el estudio de la ecología microiana durante la vinificación. 'ttp$;;<<<.acenologia.com;cienciaytecnologia;ecologiaAmicroianaAfermentaA/ciencIJ1I.'t m
<. ¿QUÉ TIPOS DE CONTAMINANTES SE PUEDEN ELIMINAR POR BIORREMEDIACIÓN?
¿Q % -# ,)+''%%&)#*)K0? La iorremediación es el uso de seres vivos para restaurar amientes contaminados. (s un concepto !ue no se dee de confundir con depuración. La depuración es la eliminación, ya sea por métodos físico;!uímicos o iológicos, de un contaminante antes de !ue éste alcance el medio amiente. "uando la contaminación ya se 'a producido, se precisa restaurar el ecosistema contaminado, para lo !ue se pueden utilizar diversas estrategias. 5na de ellas es la iorremediación.
¿Q +'#0)+ @#'$)*)@#0? Ce pueden emplear diversos organismos en los procesos de iorremediación. Los ms usados son los microorganismos 8tanto acterias, como algas y 'ongos9 y las plantas 8en procesos llamados fitorremediación9, pero tamién se pueden utilizar otros seres vivos tales como los nematodos 8vermiremediación9. (ntre los microorganismos destacan especialmente las acterias, los seres vivos con mayor capacidad metaólica del planeta. Las acterias pueden degradar prcticamente cual!uier sustancia orgnica. Ci la sustancia se degrada completamente se 'ala de mineralización6 este es el proceso ideal, pero no siempre ocurre. &lgunas sustancias no son degradadas sino transformadas en otras 8iotransformación9. La iotransformación puede ser peligrosa, ya !ue la nueva sustancia formada puede ser tan nociva o ms !ue la de partida. inalmente 'ay sustancias !ue no son degradadas y se las denomina recalcitrantes. Kstas se acumulan durante muc'o en el medio amiente, especialmente si adems son resistentes a procesos físico;!uímicos como la radiación ultravioleta o la oxidación. Las acterias adems pueden eliminar los contaminantes en amientes donde 'ay oxígeno 8llamados aeróicos9, pero tamién en amientes sin oxígeno 8llamados anaeróicos9, ya !ue pueden respirar otras sustancias diferentes al oxígeno 8aceptores de electrones9, como por ejemplo el nitrato, el sulfato, el 'ierro 8BBB9, el manganeso, el selenio y un largo etcétera.
¿Q $)@+ &% *+0$#)0#0$% % @%&%0 %-))0#' @+' ,)+''%%&)#*)K0? Dodos a!uellos contaminantes !ue puedan ser degradados o transformados por los seres vivos son susceptiles de ser eliminados mediante procesos de iorremediación. Los compuestos orgnicos suelen ser degradados total o parcialmente y eliminados por completo del ecosistema. or ejemplo, compuestos contaminantes tales como el tolueno, el fenol o los poliifenilos clorados 8")s9 pueden ser utilizados como fuente de carono por acterias,
tanto en condiciones aeróicas como anaeróicas. )acterias de los géneros seudomonas, Halstonia, )ur+'olderia o 3ycoacterium pueden eliminar 'idrocaruros aromticos como el tolueno o el naftaleno, pesticidas como las atrazinas, aditivos de la gasolina como el tricloruro de etilo o sustancias venenosas como el cianuro potsico, tanto de amientes sólidos 8suelos9 como lí!uidos 8ríos y mares9. ero, adems muc'as acterias son capaces de modificar sustancias !uímicas peligrosas, transformndolas en otras menos tóxicas. &sí, algunas acterias pueden reducir la iodisponiilidad 8'acerla menos accesile y por tanto menos tóxica9 de metales pesados tales como el mercurio, el arsénico, el cromo, el cadmio, el zinc o el core.
igura$ (jemplo del empleo de acterias para la eliminación de unos contaminantes en capas profundas del suelo. (n este ejemplo las sustancias contaminantes estn 'aciendo peligrar un acuífero. ara su eliminación se inyecta en el suelo nutriente y aceptores de electrones !ue favorecen el crecimiento de microrganismos !ue acaarn eliminando la sustancia tóxica.
¿Q $)-)&#& $)%0%0 -+ )*'++'#0)+ #&+ %0 ,)+''%%&)#*)K0? (l estudio de los procesos de iorremediación tiene un gran interés, y no sólo por las ventajas !ue posee la restauración de un ecosistema. Las acterias responsales de la iorremediación, los procesos io!uímicos !ue llevan a las reacciones de degradación, así como los genes !ue codifican las enzimas responsales de estos procesos se estn analizando tanto para un conocimiento desde un punto de vista sico como aplicado. "onocer las proteínas responsales de estos procesos, así como los genes !ue codifican éstas, como 'an
evolucionado y se 'an dispersado en los diferentes ecosistemas, permite conocer mejor la evolución ligada a procesos geo!uímicos de nuestro planeta. &dems ese conocimiento 'a servido y est sirviendo para desarrollar 'erramientas de interés iotecnológico como por ejemplo, el uso de las acterias, o parte de ellas en procesos de iominería 8extracción de metales de interés usando acterias9, de ioproducción de sustancias de interés tales como ioplsticos o iopolímeros, energía 8electricidad9, sustancias de interés farmacológico, o enzimas !ue realizan procesos !uímicos de una forma ms eficiente y ms respetuosa con el medio amiente !ue la industria !uímica. (stas acterias, o parte de ellas tamién pueden ser usadas para desarrollar iosensores, sistemas de detección de sustancias ms eficientes y rpidas !ue los típicos anlisis !uímicos. Dodas estas aplicaciones sólo se 'an podido otener después de un profundo conocimiento de la iología molecular !ue suyace en los procesos de iorremediación. ero eso ser otro tema. https://oldearth.wordpress.com/microbios-en-accion/biorremediacion-i-unaestrategia-para-eliminar-contaminantes-respetuosa-con-el-medio-ambiente/
