ARCHAEOBACTERIACaracterísticas morfológicas y metabólicas.

Principales géneros: Crenearchaeota & Euriarchaeota. Y especies reconocidas por su aplicación.

ÍNDICE

PRIMERA UNIDAD Microbiología y los microorganismos Historia de las archaeobacteriasÁrbol filogenético de las archaeobacterias

SEGUNDA UNIDADMorfología de las bacteriasMorfología de las archaeobacteriasProcesos metabólicos

TERCERA UNIDAD CUARTA UNIDAD

PRIMERA UNIDAD

Desde que se descubrieron los microorganismos a partir de la observación, la microbiología ha estado creciendo como ciencia.El concepto de microbiología es, ciencia que estudia los microorganismos a nivel microscópico.

El concepto de microorganismo ó microbio, es organismo microscópicos, unicelulares y de pertenecía al grupo de los procariontes. Los cuales pueden ser el dominio de la bacterias, Archaeobacterias, virus, viroides, priones, protozoarios & hongos.

LA MICROBIOLOGÍA CIENCIA DE LOS MICROORGANISMOS

1776 Se descubrio la metanogenesis1882 Se observo la produccion de metano en el intestino

de animales.1936 Se identificarion los generos Methanococcus &

MethanosarcinaTambien se encontraron las primeras extremofilas

1970 Se descubre la primera Termoacidofila1972 Se descubre una hipertermofila1977 Un cambio en la filogenia de las Archaeobacterias.1978 Agrupacion de las aequeas hipertermofilas con el

nombre EOCYTA1990 Renombramiento de EOCYTA como

CRENARCHAEOTA y alos metanogenos como EURYARCHAEOTA.

HISTORIA DE LA ARCHAEOBACTERIAS

FILOGENIA DE LAS ARCHAEOBACTERIAS

Carl Woose (1977) .- Primera clasificación de las Archaeobacterias , en forma de arboles filogenéticos.

Arc

haeob

acte

ria

MORFOLOGÍA DE LAS BACTERIAS & ARCHAEOBACTERIAS

SEGUNDA UNIDAD

1. Pared bacteriana

2. Membrana celular

3. Citoplasma e Inclusiones

4. Material Genético

5. Plásmidos y episomas

6. Capsula7. Fibrias o pilis8. Flagelos

1. Pared Bacteriana

Thermoplasma.- Única archaeobacteria sin pared celular.

Químicamente:

2. Membrana Celular

En bacteriasUna doble capa fosfolipidica en donde el acido graso hidrofobico se orienta hacia el interior y el glicerol hidrofilico hacia el exterior. No posee esteroles.En archaeobacteriasla union del lipido con el glicerol es mediantes un enlace eter. Que en bacterias el enlace seria ester.

Fosfo

lip

ido e

n

bacetr

ias

En

lace e

ste

r Bacteria Archaeobacteria

Enlace ester en la union del lípido & glicerol.

Enlace eter en la unión del lipido & glicerol

- Glicerol (enantiomeros)

Membrana (Bicapa) Membrana (Monocapa)

3. Citoplasma e Inclusiones

Con presencia de ribosomas (ambas).

Inclusiones, depósitos de almacenamiento de nutrientes (ambas)

Diferentes desarrollo de metabolismos

Lugar donde se sitúa:•El material genético•Plásmidos

4. Material genético

En bacteriasEl material genético esta suelto en el medio, sin ninguna envoltura. No posee nucléolo ni aparato mitótico.

En Archaeobacterias El material esta suelto, en el citoplasma podemos encontrar plásmidos, hoy en día muy estudiados.

En bacterias encontramos los mesosomas, que participan en la division celular y replicacion del DNA.

5. Plasmidos & Episomas

PlasmidosSon elementos genéticos constituidos por secuencias de ADN cortas circulares que se replican de manera autónoma.

EpisomasSon elementos genéticos extra cromosómicos que pueden existir en forma autónoma o incorporados al material genético.

6. Capsula

Es una estructuras externa, ubicada por fuera de la pared celular, mucosa, que forma un gel que se adhiere a al célula.Esta presente en bacterias y no es una estructura vital para las bacterias, en cierta parte sirve como reconocimiento a sus sitios de pego o adhesión. No se han registrado, en Archaeobacteria la presencia de esta estructura.

7. Fimbrias ó Pili

Las fimbrias o pilis son estructuras filamentosas proteicas similares a laos flagelos en su composición y morfología, pero no participan en la motilidad y son menos abundantes y mas cortas.Se relacionan con la adherencia de las bacterias a las superficies inertes o vivas.

8. Flagelos

FlagelosEstán presente en ambos dominios, son estructuras filamentosas, largas, delgadas de longitud y diámetro uniforme.

Su función, movilidad a la célula.

Pueden ser:MonotricasLofotricasAnfitricasPeritricas

METABOLISMO DE LAS ARCHAEOBACTERIA

Productores de metano

Methanococcus jannischii

Fosforilación sin clorofila

   Halobacterium salinarium  

Metanogenicas Halofitas

En ellas presencia de Azufre

Sulfolobus acidocaldarius 

Termófilas

CARACTERÍSTICAS GENERALES

• Reciben este nombre por la gran variedad de hábitat que ocupan y la diversidad de patrones metabólicos que presentan ( del griego eurus, amplio y archaios, antiguo o primitivo ).

• Muchas de las especies que incluye habitan en ambientes extremos.

• Incluye bacterias Metanogénicas, anaerobias estrictas, y Halobacterias , aerobias, muy ligadas desde el punto de vista filogenético

• Igualmente incluye bacterias Hipertermófilas y Termoacidófilas.

 HALÓFILOS EXTREMOS

• Bacterias con diversa morfología: cocos, bacilos, formas raras.

• Requieren elevadas concentraciones de NaCl (1,5M ) para crecer.

• Coloreadas por la presencia de Carotenoides.• Viven a pH neutro y alcalino.• Aerobios estrictos. Unas pocas especies son

anaerobias.• Quimiorganotrofos (Aminoácidos o Ácidos orgánicos).• Algunas especies contienen Bacteriorrodopsina y usan

la luz para obtener energía.• Géneros representativos: Halobacterium, Halococcus,

Natronobacterium,  Natronomonas…

• Las arqueas del género Halobacterium:– Bombean iones K+ hasta una concentración aún mayor

que en el exterior.– Su pared celular es de glicoproteína y está estabilizada

por iones Na+– Enzimas requieren K+ para su actividad.– Los ribosomas requieren K+ para su estabilidad.

• Halobacterium salinarum utiliza cuatro moléculas distintas de rodopsina:• Bacteriorodopsina: utiliza E lumínica para generar una fuerza protón motriz y sintetizar ATP.• Halorodopsina: utiliza E lumínica para transportar Cl- dentro de la célula para mantener una concentración 4-5M de KCl intracelularmente.• Dos rodopsinas que actúan como fotoreceptores controlando la actividad flagelar y su ubicación en la columna de agua para óptima intensidad.

Halobacterium salinarum Halococcus morrhuae

Pared Celular glucoproteíca

Halófilos alcalófilos

 HALÓFILOS EXTREMOS

Hábitat HipersalinosNATURALES

Depósitos de Carbonato Sódico en la orilla

Salinas

ARTIFICIALES

Superficie de alimentos en salazón

METANÓGENOS• Morfología diversa : formas cocoideas y

bacilares.• Anaerobios estrictos.• Producen Metano a partir de diversos

sustratos.• Poseen enzimas y coenzimas únicos para

dicho proceso.• Contiene especies termófilas e

hipertermófilas, entre ellas Methanopyrus, la más antigua de los Euryarchaeotas.

• Se encuentran en ambientes anaerobios ricos en materia orgánica: Sedimentos marinos y de agua dulce, pantanos, fuentes termales, rumen e intestino de los animales…

METANÓGENOS• Son uno de los principales grupos de

microorganismos responsables de la digestión anaerobia de fangos en las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR).

• De gran importancia práctica porque: el metano es una fuente de energía excelente y poco contaminante.

• Favorecen el efecto invernadero.

• Géneros representativos: Methanospirillum, Methanobacterium, Methanopyrus, Methanococcus, Methanosarcina...

• Las metanogénicas tienen un tipo increíble de metabolismo que puede usar el H2 como fuente de energía y  el CO2 como fuente de carbono para su crecimiento. En el proceso de construcción de material celular desde H2 y CO2. Las metanogénicas producen metano (CH4) en un único proceso generador de energía.

TAXONOMÍA. Se dividen en 4 órdenes: Methanobacteriales: Methanobacterium Methanococcales: Methanococcus Methanomicrobiales: Methanospirillum Methanosarcinales: Methanosarcina,

Methanosaeta

Methanococcus jannischii• Originalmente aislada de una muestra tomada de

una chimenea a 2.600 metros de profundidad en el Pacífico Este.

• Puede crecer en un medio de cultivo mineral que contenga solo H2 y CO2 como fuente carbonada y en un rango de temperatura entre 50º - 86º grados.

• Son cocos irregulares móviles, debido a la presencia de dos haces de flagelos polares insertos cerca del mismo polo .

TERMOACIDÓFILOS

Ferroplasma• Carece de Pared Celular• Quimiolitotrofo. Oxida el ión

ferroso a férrico. (Fe2+ ---> Fe3+).

• Autótrofo.• Acidófilo extremo.• Crece en las minas de pirita

(FeS) junto a T. ferrooxidans y L. ferrooxidans generando mayor acidez (Minas ácidas).

Incluye tres géneros que viven a elevada temperatura y pH ácidos (acidez extrema) : Ferroplasma , Picrophilus y Thermoplasma.

Ferroplasma acidiphilum

Picrophilus• Acidófilo extremo: pH

óptimo 0.7• Posee pared celular (capa

S).• Quimioorganótrofo.• Presenta una distribución

atípica de los lípidos de membrana.

• Se encuentra en sulfataras.

𝑷 .𝒕𝒐𝒓𝒓𝒊𝒅𝒖𝒔

TERMOACIDÓFILOS

Thermoplasma:• Crecimiento óptimo: 55°C y

pH 2.• Quimioorganótrofo.• Aerobios facultativos

(respiración aeróbica o anaeróbica con S).

• Sin pared celular.• Inmóviles o flageladas.• Habitat: sulfataras

volcánicas o pilas de carbón.

TERMOACIDÓFILOS

Thermoplasma:• Membrana celular única:

monocapa con lipoglucano y glucoproteinas.

• Estable a condiciones ácidas, altas temperaturas y bajo pH.

• Genoma pequeño.• DNA asociado a estructuras

esféricas (~histonas).

Monocapa lipídica: tetraéter de lipoglucano

TERMOACIDÓFILOS

HIPERTERMÓFILOSPyrococcus• “Bola de fuego”• Anaerobio.• Fermentador.• Requiere para crecer

106° C.• Genoma pequeño, 1,73

Mb.• Proporciona Pfu (ADN

Polimerasa).

HIPERTERMÓFILOS

Thermococcus• Anaerobio estricto.

Azufre como aceptor de e-

• Quimiorganotrofo (Proteínas y azúcares).

• Crece a temperaturas entre 75-90° C.

• Vive en aguas termales anóxicas.

HIPERTERMÓFILOSMethanopyrus• Produce Metano, sólo a partir de H2 y CO2• Temperatura óptima de crecimiento :100°C.• Contiene concentraciones elevadas de 2,3

difosfoglicerato disuelto en el citoplasma (Termoestabilidad).

• M. kandleri posee en la membrana un tipo exclusivo de lípido, con enlace éter y cadenas laterales insaturadas de geranilgeraniol (denota antigüedad).

• Vive en sedimentos submarinos y chimeneas negras (2000 m de profundidad).

• Explica el origen de los hidrocarburos en sedimentos oceánicos con elevadas temperaturas.

Archaeoglobus• Anaerobio, el sulfato es el receptor de

electrones (Único reductor de Sulfato).• Vive en sedimentos marinos caliente,

83° C• Contiene trazas de coenzimas de

Metanogénesis y puede producir metano en cantidades pequeñas

• Puente entre 2 mecanismos generadores de energía: reducción de azufre y Metanogénesis.

• Su genoma contiene 2400 genes , muchos parecidos a los metanógenos, otros únicos.

HIPERTERMÓFILOS

Ferroglobus• Hipertermófilo.• Oxidante del ión

ferroso en anaerobiosis FeCO3 + NO3 Fe(OH)3 + NO2-

• Reductor de Nitrato.• Vive en chimeneas

hidrotermales submarinas.

HIPERTERMÓFILOS