Bacterias Marinas: Metabolismo, Ecología y Ciclos de los Elementos
1. Clasificación de las bacterias marinas
44. Las bacterias marinas respecto al O2 se consideran: oligotrofas, psicrófilas, mesófilas o barófilas?
Las bacterias marinas pueden clasificarse según diversos criterios. Respecto al O2, son principalmente aerobias, anaerobias facultativas o anaerobias estrictas. Según la temperatura, pueden ser psicrófilas (frías), mesófilas (temperatura moderada) o termófilas. Según la presión, existen barófilas (que toleran o requieren alta presión). Según la disponibilidad de nutrientes, las oligotrofas viven en ambientes pobres en nutrientes.
2. Metabolismo y ciclos de los elementos
45. Metabolismo por el que Nitrobacter incorpora C celular.
Las bacterias del género Nitrobacter son quimiolitoautótrofas: oxidan nitrito a nitrato (nitrificación) y obtienen la energía de esta reacción para fijar el carbono del CO2 mediante el ciclo de Calvin.
46. ¿Cómo se usa el género Photobacterium como indicador de contaminación?
Algunas especies de Photobacterium son bioluminiscentes y sensibles a sustancias tóxicas. La disminución de su luminiscencia se emplea como bioindicador de contaminación en el medio marino.
47. ¿Por qué no es frecuente la metanogénesis en el medio marino?
Porque en el mar los aceptores de electrones como el sulfato, el nitrato y el hierro III son más energéticamente favorables que el CO2, por lo que las bacterias sulfato-reductoras desplazan a las metanógenas.
3. Ecosistemas hidrotermales: chimeneas negras
48. Esquematiza la estructura de una chimenea negra.
Una chimenea negra es una estructura de sulfuros metálicos formada en las dorsales oceánicas, por la que emergen fluidos hidrotermales ricos en H2S, metales y otros compuestos reducidos a altas temperaturas.
49. Tipo de bacterias responsables del primer eslabón de la cadena trófica de chimeneas negras.
Las bacterias quimiolitótrofas oxidadoras de azufre, que utilizan el sulfuro de los fluidos como fuente de energía.
50. ¿Cómo obtienen E y MO los gusanos tubiformes para crecer?
Los gusanos tubiformes (como Riftia pachyptila) albergan en su trofosoma bacterias simbiontes quimiolitótrofas que oxidan sulfuro y fijan CO2. El gusano obtiene energía y materia orgánica de estas bacterias.
4. Interacciones bacterianas
51. Explica el papel del quorum sensing en la simbiosis entre bacterias y peces.
El quorum sensing es un sistema de comunicación celular basado en la producción y detección de moléculas señal. Permite a las bacterias sincronizar la expresión génica según su densidad poblacional, regulando la luminiscencia y otras funciones simbióticas en el hospedador.
52. Explica el papel de las siguientes bacterias en el desarrollo de los ciclos de los elementos:
- Nitrobacter: implicada en el ciclo del N (nitrificación).
- Desulfovibrio: implicada en el ciclo del azufre; crece sobre acetato o lactato y reduce sulfato.
- Pseudomonas: implicada en el ciclo del P y en la materia orgánica.
53. Explica el metabolismo de las bacterias quimiolitótrofas del Fe y pon ejemplos en el medio marino.
Estas bacterias oxidan el Fe2+ a Fe3+, obteniendo energía que utilizan para reducir el CO2 que necesitan. El Fe3+ precipita como Fe(OH)3, lo que les permite tener energía disponible. Ejemplo: Gallionella ferruginea.
5. Hábitats y diversidad bacteriana
54. ¿Dónde podemos encontrar bacterias alófilas?
En zonas polares, donde existen aguas muy salobres.
55. Cita un hábitat marino para Thermotoga.
En fuentes hidrotermales.
56. Explica el metabolismo de Nitrosomonas.
Emplean CO2 como fuente de C, compuestos de N reducidos como fuente de energía, y oxidan el amoníaco.
57. Cita 3 géneros quimiolitótrofos oxidantes del azufre.
Beggiatoa, Thiotrix, Thiobacillus.
59. Explica por qué no son frecuentes las bacterias del Fe en el medio marino.
Debido a que el Fe es un nutriente limitante en el medio marino.
60. Cita 3 nichos del medio marino donde puedas aislar el género Vibrio.
Superficie de peces, arrecifes de coral e intestino de peces.
61. ¿Dónde podrías aislar bacterias metilotrofas del medio marino y por qué?
En los eventos hidrotermales, ya que en estos hábitats se encuentran los compuestos necesarios para su metabolismo.
63. ¿Futuro de compuestos como la trimetilamina, producto mayoritario del metabolismo de animales marinos?
Es rápidamente convertida en CH4 por bacterias metanogénicas.
6. Desnitrificación
64. Desnitrificación
Proceso en el que el nitrato actúa como aceptor de electrones en condiciones anóxicas. Requiere un sustrato oxidable, orgánico o inorgánico, que actúe como fuente de energía. Puede ser realizada por organismos heterótrofos y autótrofos:
- Desnitrificación autótrofa: la fuente de energía es inorgánica (H2 o compuestos de azufre) y la fuente de carbono es inorgánica (CO2).
- Desnitrificación heterótrofa: la fuente de energía y de carbono es un sustrato orgánico, como el metanol.
7. Bacterias singulares y simbiosis
65. Características diferenciales de Thiomargarita.
Es la bacteria más grande que existe, con un diámetro de 100-300 µm. Captura nitrato del mar al penetrar en el sedimento solo durante tormentas, y luego lo acumula en vacuolas citoplasmáticas, mientras que los gránulos de azufre ocupan el borde celular.
66. Explica la simbiosis de Chlorochromatium aggregatum.
Es un consorcio en el que se asocian bacterias de distinto tamaño con contacto físico. Es una relación positiva. La célula central, en forma de bacilo grande, flagelada e incolora, es quimioheterótrofa (β-proteobacteria) y mueve el agregado hacia zonas más idóneas. Tiene entre 10 y 20 epibiontes (bacterias verdes del azufre).
67. ¿Qué es la metabiosis?
Es una relación positiva de protocooperación que se da entre organismos si existe separación en el tiempo; es decir, los organismos involucrados no requieren contacto físico, y pueden aparecer en momentos distintos.
8. Impacto ambiental
68. Repercusión más importante de la eutrofización costera.
Alteración de la estructura de la comunidad. Si el enriquecimiento se debe a un aumento de nitratos y fosfatos, se desarrollarán rápidamente las microalgas, produciéndose un afloramiento de las mismas, que acabará con una reducción notable del O2, debido al exceso de materia orgánica. Como resultado, el desarrollo de P. autótrofo produce desarrollo de P. heterótrofo.
81. ¿Cómo pueden influir los fenómenos atmosféricos en la limitación de nutrientes en el medio marino?
El viento, por ejemplo, aporta nutrientes al medio marino, como el Fe, aumentando la productividad. Las precipitaciones permiten obtener nutrientes terrestres gracias a las aguas de escorrentía.
9. Microorganismos y clima
75. ¿Cómo puede influir en el clima los microorganismos marinos? DMSP.
76. ¿Por qué el hielo es un habitat importante para los microorganismos?
Los microorganismos tienen la capacidad de sobrevivir gracias a sus sistemas enzimáticos a bajas temperaturas, además de que en este hábitat existe menor depredación.
77. ¿Dónde se localizan principalmente los microorganismos que crecen en agua helada?
En zonas polares.
78. ¿Dónde se encuentra el hidrato de metano?
Aparece en las surgencias frías, asociado a bordes de placa tanto activos como pasivos. Requiere aguas suficientemente frías y presión suficiente para mantenerlo.
79. ¿Qué es la metanogénesis reversa?
Proceso inverso a la metanogénesis, en el que el metano es oxidado.
10. Bucle microbiano y redes tróficas
82. Papel de los protozoos en el bucle microbiano.
Al morir son mineralizados y reutilizados por bacterias autótrofas, de modo que una parte importante de los nutrientes no es accesible para los consumidores superiores de la cadena trófica.
83. ¿Qué es un medio oligotrófico?
Es un medio pobre en nutrientes. Como medio de cultivo estaría provisto de agua de peptona, bacteriológico, extracto de levadura, polvo de cordero y agar.
84. MOP (retenida en filtro de 0,22 µm) y MOD (pasa a través del filtro).
85. ¿Por qué es importante la MOP en el bucle microbiano?
Porque puede ser consumida por el microplancton fagotrófico, contribuyendo a un aprovechamiento más eficiente tanto de la materia como de la energía.