Bacterias del azufre, cianobacterias y bacterias fotosintéticas: características, metabolismo y ejemplos

Bacterias fototróficas, quimiolitotróficas y otros grupos bacterianos

Thermotoga, Aquifex y Planctomyces

Thermotoga, Aquifex y Planctomyces son grupos bacterianos que se estudian dentro de la diversidad procariota.

Complejos de antena y clorosomas

El complejo de antena FS-no presente en las bacterias verdes del azufre (BVA) y en algunas bacterias fototrofas anoxigénicas. Los clorosomas están constituidos principalmente por bacterioclorofila. Difieren de otros complejos de antena por su gran tamaño y por su estructura de matriz de proteínas, que libera los pigmentos FS-no.

Cianobacterias

• Cianobacterias oxigénicas (algas oxigénicas): contribuyeron a la formación de O₂ en la Tierra.
• Grupo más amplio y diverso de bacterias FS-ácidas.
• Hábitats muy diversos.
• Inmóviles o móviles por deslizamiento.
• Algunas producen toxinas.
• Algunas presentan cianoficina.
• Células especializadas: heterocistos y acinetos.
• Presentan ficobiliproteínas en sus pigmentos de antena.

Se encargan de la fijación de N₂ atmosférico a través de la nitrogenasa, y llevan a cabo el fotosistema I.

Estructuras supramoleculares

Estructuras supramoleculares, en forma de cilindros o bastones, adosadas a la superficie de la membrana tilacoidal de las cianobacterias, confiriendo aspecto granuloso.

Células reproductoras

Se trata de células reproductoras que parecen en cianobacterias.

Proclorofitas

Los proclorofitos tienen clorofila b, mientras que las cianobacterias no. Además, los proclorofitas pueden vivir libres o en endosimbiosis con eucariotas.

Pelos y apéndices

Pelos que van hacia el centro saliendo de los extremos y en el centro se sobreponen.

Aerobiosis

Generalmente son aerobias estrictas, pero pueden ser anaerobias facultativas que fermentan carbohidratos.

Reproducción por gemación

Se reproducen por formación de una yema en un extremo de la célula, a partir de una extensión celular o hifa.

Extensión de pared y membrana

Extensión de pared y membrana celular que contiene citoplasma (Verrucomicrobia y Planctomyces).

Pedúnculo

El pedúnculo o apéndice no tiene vida, sin citoplasma; las prostecas, si lo contienen.

Metilotrofía

Cuando emplea como fuente de C y E metano, metilamina y otros compuestos reducidos de un átomo de C bajo condiciones aerobias, el microorganismo puede fabricar sus propios compuestos orgánicos.

Fijación de nitrógeno

Gracias a la fijación, excretan N al medio.

Bacterias nitrificantes

Ambas son nitrificantes: Nitrosomonas, oxidantes de amoníaco, llamadas nitrosificantes, y Nitrobacter, oxidante de nitrito, llamada nitrificante.

Nutrición

Fotoautótrofas y quimiolitotróficas.

Vaina

Tubo hueco que rodea la cadena de células, que puede contener óxido de Fe o manganeso, colaborando con la unión de las células sobre las superficies sólidas y la obtención de nutrientes.

Sphaerotilus y Leptothrix

Son de la clase Betaproteobacterias y orden Burkholderiales.

Quimiolitotrofia del azufre

• A través de compuestos químicos (son quimiolitotróficos), oxidan H₂S.
• Enzima que interviene en la oxidación del azufre.
• Oxidan azufre; algunas especies se atribuyen al éxito del cultivo de arroz.
• En zonas profundas con actividad geotérmica, muchos invertebrados dependen de la productividad primaria de estas bacterias.
• Se utilizan con el fin de biodesulfuración, debido a que el azufre es muy tóxico y corrosivo.
• En manantiales sulfurosos, algas en descomposición, lodos y aguas contaminadas, oxidan azufre y viven en zonas donde no hay O₂.

Bacterias quimiolitoautótrofas aerobias

Son aerobias, necesitan O₂; la fuente de E son compuestos de N reducidos; la fuente de C es el CO₂. Son quimiolitoautótrofas y emplean respiración aerobia.

Bacterias metilotróficas

Son organismos metilotrofos (asimilan compuestos sencillos de C, como metanol y formaldehído), por lo que se encuentran en sedimentos que tengan dichos compuestos.

Simbiosis

Se encuentran en simbiosis en los tubos digestivos de los organismos marinos.

Oxidación del metano

Oxidan el metano a compuestos orgánicos de C, transformando el metano de la descomposición de materia orgánica en anaerobiosis en nuevo material celular.

Vibrionaceas y Enterobacterias

• Vibrionáceas: bacterias de flagelos polares/laterales, son oxidasa positivas, bioluminiscentes, lo que da una vista azulada, acumulan poli-β-hidroxibutirato, y son patógenas de organismos acuáticos.
• Enterobacterias: representantes como Escherichia y Salmonella, son habitantes del tracto intestinal, producen gas a partir de glucosa, y son capaces de fermentar el disacárido lactosa.

Quimiolitoautótrofas

Usan CO₂ o acetato como fuente de C; el dador de e^- es H₂S, H₂, o por su capacidad de oxidar materia orgánica, oxidan materia inorgánica, y realizan fotosíntesis anoxigénica (no se produce O₂).

Bioluminiscencia

La luciferasa se regula por acumulación de autoinductor (quorum sensing). Debido a la desviación del metabolismo respiratorio, el flavín mononucleótido se reduce en presencia de O₂ gracias a la luciferasa, que le arranca e^- a FMNH₂ para pasarlo a excitado. Al recuperar su estado normal emite luz.

Fermentación ácido mixta

La fermentación ácido mixta da como resultado ácido acético, fórmico, succínico y etanol, siendo dos rutas independientes cuyo funcionamiento varía en cantidades de productos finales. En algunas bacterias entéricas se produce 2,3-butanodiol, que se genera en una cuarta ruta independiente.

Indicadores de contaminación

Sirven como indicadores de contaminación del H₂O y forman parte de los análisis microbiológicos de calidad del agua.

Bacterias verdes del azufre

Son bacterias verdes con FS anoxigénico; bacterioclorofila a, b, g como pigmento, y bacterioclorofila c, d, e como pigmentos de antena.

Especies patógenas de Vibrio

Vibrio cholerae, Vibrio vulnificus, Vibrio parahaemolyticus.

Control de la población microbiana

Papel de controlador de población microbiana, como depredador.

Bacterias reductoras de sulfato y de azufre

• Reductoras de sulfato (reducción disimilatoria de S): donador de e^- (fuente orgánica como ácidos orgánicos, grasas, H₂) + SO₄^2- → H₂S + H₂O (síntesis de ATP).
• Reductoras de azufre: donador de e^- (acetato, etanol) + S⁰ → H₂S.

Reproducción

• Fisión binaria: forma de reproducción asexual, por ejemplo en protozoos y algas unicelulares, dando dos células hijas.
• Gemación: asexual, división desigual, formación de yemas que crecen y se desarrollan, pudiendo separarse del padre o formar colonias pegadas.

Distribución

Amplia distribución, en agua y suelo, donde habitan bacterias. Parásitas facultativas o depredadoras Gram-negativas.

Clasificación taxonómica de Caulobacter

• Dominio: Bacteria
• Filo: Proteobacteria
• Clase: Alfaproteobacteria
• Orden: Caulobacterales
• Familia: Caulobacteraceae
• Género: Caulobacter

Ciclo inverso de los tricarboxílicos

Ciclo inverso de los tricarboxílicos en hábitats anaeróbicos.

Requerimientos de pH

El pH precisa un pH ácido. Es betaproteobacteria, quimiolitoautótrofa que oxida azufre.

Respiración

Llevan a cabo respiración aerobia, siendo el CO₂ el principal producto. Si utilizan NO₃^- como aceptor final, realizan respiración anaerobia, obteniendo productos reducidos de N y son desnitrificantes.

Quimiolitoautótrofo aerobio

Es un quimiolitoautótrofo aerobio, en forma de tricomas, que se une al sustrato por arcilla, siendo epibionte de moluscos.

Bioluminiscencia y oxígeno

Es necesaria la presencia de oxígeno, debido a que lo necesitan para emitir luz.

Fuentes de energía y carbono

Compuestos inorgánicos como fuente de e^- y compuestos químicos como fuente de E. Oxidan materia orgánica produciendo E, siendo heterótrofos.