Slides_Ecologia_microbiana_II-2011

Prévia do material em texto

31/10/2011
1
ECOLOGIA MICROBIANA
Material de apoio: 
Documento “Material de apoio - Ecologia Microbiana – 2011-II”. Estará
disponível no Quiosque e no xérox do Instituto de Veterinária
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE VETERINÁRIA
DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA E IMUNOLOGIA VETERINÁRIA
IV-217 MICROBIOLOGIA GERAL
Irene da Silva Coelho
ECOLOGIA MICROBIANA
Estuda os microrganismos e sua interação 
com o ambiente biótico e abiótico
Interações:
MICRORGANISMOS - MICRORGANISMOS
MICRORGANISMOS - ORGANISMOS
MICRORGANISMOS - AMBIENTE 
FATORES 
BIÓTICOS
FATORES 
ABIÓTICOS
31/10/2011
2
INDIVÍDUO: ESPÉCIE
POPULAÇÃO: GRUPO DE INDIV.
COMUNIDADES: ≠ POP INTERAGEM
ECOSSISTEMAS: ≠ COMUNIDADES + AMBIENTE
ALGUNS CONCEITOS ECOLÓGICOS
INTERAÇÕES MICROBIANAS
31/10/2011
3
1. INTERAÇÕES POSITIVAS OU COOPERAÇÃO
� Otimização na utilização de substratos;
� Mecanismo de proteção contra fatores de estresses
ambientais;
� Mudanças genéticas � transformação, conjugação e
transdução.
INTERAÇÕES DENTRO DE UMA MESMA 
POPULAÇÃO MICROBIANA
2. INTERAÇÕES NEGATIVAS OU COMPETIÇÃO
� Competição pelos substratos disponíveis;
� Acúmulo ou produção de substâncias tóxicas;
� Colicinas
INTERAÇÕES DENTRO DE UMA MESMA 
POPULAÇÃO MICROBIANA
31/10/2011
4
INTERAÇÕES ENTRE DIFERENTES 
POPULAÇÕES
Interação
Efeito da Interação
População 
A
População 
B
Neutralismo 0 0
Comensalismo 0 +
Sinergismo (protocooperacao) + + 
Mutualismo (simbiose) + +
Competição - -
Amensalismo (antagonismo) - + ou 0
Predação + -
Parasitismo + -
0 
=
 
se
m
 
ef
ei
to
AUSÊNCIA DE INTERAÇÃO ENTRE DUAS POPULAÇÕES
Em teoria ocorre entre:
� Populações com capacidades metabólicas diferentes;
� Populações separadas espacialmente;
�Ambientes oligotróficos com baixa densidade populacional, e/ou
baixa atividade metabólica (oceanos, geleiras, atmosfera)
� Esporos e organismo em estado de latência metabólica
Na prática: é difícil evitar interações indiretas entre
populações microbianas metabolicamente ativas de um
mesmo habitat
NEUTRALISMO (0 / 0) 
31/10/2011
5
INTERAÇÃO EM QUE UM DOS ORGANISMOS SE BENEFICIA E 
O OUTRO NÃO É AFETADO
� Viabilização do crescimento de organismos anaeróbios em
ambientes aeróbios
�Produção de nutrientes de uma espécie por outra;
�Solubilização de certos compostos;
�Remoção de substâncias tóxicas;
�Caso especial de comensalismo: Co-metabolismo
COMENSALISMO (+ / 0) 
COMETABOLISMO (+ / 0)
Propano Energia + CO2 +H2O
Mycobacterium 
vaccae
Ciclo hexano Ciclo hexanol
Ciclo hexanona
Energia + CO2 +H2O
Pseudomonas
Pseudomonas
-------- Cometabolismo
_____ Metabolismo Assimilatório
Viabilização do 
crescimento de
organismos em 
ambientes onde 
não
haveria substratos 
disponíveis
31/10/2011
6
INTERAÇAO FACULTATIVA ENTRE DOIS ORGANISMOS NA QUAL 
AMBOS BENEFICIAM
SINERGISMO ou PROTOCOOPERAÇÃO (+ / +)
Composto A
Composto B
Composto C
Energia e produtos finais
População 1
População 2
População 1 e 2
Cellulomonas - Azotobacter
� Cellulomonas degrada a celulose libertando glicose que é
usada por Azotobacter (fixador de N2)
�◦Azotobacter fixa N2, transformando-o numa forma utilizável
por Cellulomonas (NH4+)
SINERGISMO ou PROTOCOOPERAÇÃO (+ / +)
31/10/2011
7
AS DIFERENTES ESPÉCIES PARTICIPANTES DA ASSOCIAÇÃO 
MUTUALÍSITCA PODEM SOBREVIVER EM AMBIENTES NATURAIS 
INDEPENDENTEMENTE
Exemplos:
� Líquens (Algas e fungos)
� Micorrizas (Plantas + fungos)
� Leguminosas + Bactérias fixadoras de nitrogênio
� Cupins + protozoários
MUTUALISMO (+ / +)
ASSOCIAÇÃO ENTRE DOIS ORGANISMOS NO QUAL AMBOS SE 
BENEFICIAM
LÍQUENS 
Alga + fungo 
Cianobactéria + fungo
MUTUALISMO (+ / +)
31/10/2011
8
MUTUALISMO (+ / +)
MICORRIZAS
(Planta + fungo)
ECTOMICORRIZAMICORRIZA ARBUSCULAR
HifaHifa
Rede de Hartig
Manto
Corpo de frutificação
Basidiósporos
Arbúsculos
Hifa
Esporo
Vesícula
Esporo 
quebra-
do
Raiz
Micorrizosfera Micorrizosfera
Pêlo radicular
31/10/2011
9
MUTUALISMO (+ / +)
ASSOCIAÇAO SIMBIÓTICA ENTRE BACTÉRIAS 
FIXADORAS DE NITROGENIO E LEGUMINOSAS
Planta +
bactérias diazotróficoas
Nódulos radiculares da soja. Os
nódulos se desenvolvem pela infecção
por Bradyrhizobium japonicum
31/10/2011
10
Plantação de soja em solo pobre em 
nitrogênio
(A) Plantas desprovidas 
de nódulos
(B) Plantas noduladas
Cupins + 
Protozoários
MUTUALISMO (+ / +)
CUPINS (TÉRMITES) e PROTOZOÁRIOS
31/10/2011
11
INTERAÇÃO DE INDIVÍDUOS DA MESMA POPULAÇÃO OU 
POPULAÇÃO DIFERENTES EM QUE AMBAS SÃO 
NEGATIVAMENTE AFETADAS
� Quando duas populações competem pela mesma fonte (nutriente,
luz, espaço)
� Competição exclusiva: resulta na exclusão de uma das
populações
COMPETIÇÃO (- / -)
Competição 
entre espécies 
de Paramecium
spp.
COMPETIÇÃO (- / -)
31/10/2011
12
INTERAÇÃO EM QUE UM ORGANISMO PRODUZ COMPOSTOS QUE 
INIBEM O DESENVOLVIMENTO OUTRO
� A microbiota da pele produz ácidos graxos que controlam
leveduras e outros microrganismos;
� Produção de etanol pela levedura é inibitória para outros
microorgansmos
� Produção de antibióticos
� Produção de colicina por bactérias
AMENSALISMO/ANTAGONISMO (0 ou + / -)
EXEMPLO DE COMPOSTOS ANTIMICROBIANOS 
PRODUZIDOS INDUSTRIALMENTE
Antibióticos Microrganismos 
produtores
Classes
Produzidos pelos 
fungos
• Cefalosporina
• Griseofulvina
• Penicilina
Cephalosporium acremonium
Penicilium griseofulvum
Penicilium chrysogenum
Largo espectro
Fungo
Bactérias G+
Produzidos pelas 
bactérias G+
• Bacitracina
• Polimicina B
Bacillus subtilis
Bacillus polymyxa
Bactérias G-
Bactérias G-
31/10/2011
13
EXEMPLO DE AMENSALISMO 
(ANTAGONISMO)
Pseudomonas � siringopeptinas Controle de
Fusarium � fusapironas Botrytis cinerea
ASSOCIAÇÃO EM UM ORGANISMO ALIMENTA-SE E DIGERE DE 
OUTRO ORGANISMO 
� Utilização de bactérias como fonte de alimento por protozoários;
PREDAÇÃO (+ / -)
� Predação de conídeos de fungos do solo por
protozoários
� Fungo sendo utilizado como alimento por
ácaros;
31/10/2011
14
INTERAÇÃO EM QUE UM ORGANISMO VIVE SOBRE OU
DENTRO DE UM OUTRO ORGANISMO PREJUDICANDO-O
� Longo tempo de contato
� Ecto- ou endoparasitas
� Interação específica
� Parasitas: vírus, bacteriófagos, patógenos fúngicos, 
bacterianos
PARASITISMO (+ / -)
Bdellovibrio X E. coli
PARASITISMO (+ / -)
31/10/2011
15
Bacillus thuringiensis x insetos
PARASITISMO (+ / -)
CONSIDERAÇÕES GERAIS
� Ocorre vários tipos de interações dentro de uma mesma
população ou mesmo entre as populações microbianas
do solo;
� Essas interações podem ser positivas, negativas ou
neutras;
� A ocorrência de todas essas interações permite que
haja um equilíbrio da comunidade microbiana e,
conseqüentemente, um equilíbrio do ecossistema.