Universitat de Girona

Programa de l'assignatura

Curs 2003-04

3103200059 ECOLOGIA MICROBIANA


Objectius  

- Revisar la metodologia aplicada en aquesta disciplina, les tècniques de mostreig, les tècniques de quantificació del número total, la biomassa i l'activitat.

- Posar de manifest la importància dels microorganismes a la Biosfera.

- Estudiar els ecosistemes microbians pel que fa a les comunitats que els composen i els fluxos tròfics i les interrelacions entre les diferents poblacions microbianes, explicant-ho des d'un punt de vista dinàmic on els ecosistemes s'estructuren al llarg d'un eix temporal amb els processos de successió que li són propis.

- Estudiar i comparar diferents ecosistemes microbians separant els ecosistemes aqüàtics dels terrestres i a la vegada revisant aquells que es troben sota condicions extremes. També s'analitzen els efectes dels diferents factors ambientals sobre el creixement dels bacteris fototròfics

 
Prerrequisits  

 
Contingut (Programa)  

PART I. PRINCIPIS ECOLÒGICS I METODOLOGIA

Tema 1. Introducció històrica.
L’Ecologia microbiana dins la Microbiologia. Imbricacions amb l’Ecologia tradicional. Imbricacions amb altres disciplines. Desenvolupament històric. L’escola de Delft. Beijerink i el cultiu d’enriquiment. Winogradsky i els litotrofs.

Tema 2. Principis ecològics.
Ubiqüitat i diversitat dels microorganismes. Funció dels microorganismes en la natura. Estratègies de les poblacions microbianes en funció de les condicions ambientals. Paràmetres ecològics. Successió. Producció primària. Fotosíntesi bacteriana. Producció primària no fotosintètica. Grups bacterians i hàbitats. Producció secundària en els microorganismes.

Tema 3. Relacions tròfiques.
Fluxes de matèria i energia. Paper dels microorganismes. Via detrítica. Biomassa dels microorganismes en els diferents hàbitats. Poblacions. Conceptes d'autotròfia i heterotròfia. Grups microbians autòtrofs. Ecosistemes microbians.

Tema 4. Mètodes d’estudi "in situ".
Tècniques de camp. Problemàtica de l’estudi ecològic dels microorganismes. Determinació dels principals paràmeters ambientals. pH, temperatura, oxigen, sulfhídric, potencial d’oxido-reducció, pressió. Microelèctrodes.

Tema 5. Mètodes de laboratori.
El cultiu d’enriquiment. Tècniques per el creixement de microorganismes litotròfics. Tècniques per el creixement de microorganismes anaeròbics. Conservació de les soques. Cultius purs.
 

Tema 6. Mètodes per a identificar i quantificar microorganismes.
Identificació de microorganismes "in situ". Tècniques microscòpiques. Mètodes de recompte. Mètodes per estimar la biomassa i l’activitat dels microorganismes. Tècniques isotòpiques. Tècniques de Microbiologia mo-ecular: sondes DNA. Amplificació: Tècnica de la PCR. Aplicacions en Ecologia Microbiana.

PAR II. ELS MICROORGANISMES I L'AMBIENT

Tema 7. Paràmetres ambientals microbians.
Efectes sobre el creixement de la temperatura, pressió, factors químics -pH, redox, salinitat, CO2, O2- i radiació. Efecte de la concentració de nutrients. Efecte de l’activitat de l’aigua. Activitat microbiana i modificació de les condicions ambientals.

Tema 8. Microambients.
Característiques físico-químiques especials d’alguns microambients. Interfases i gradients físics i químics. Termo- i quimioclina. Ones internes. Turbulència. Microcorrents. Viscositat. Densitat. Superfícies sòlides d’adsorció. Biofilms. Microambients en el sòl.

Tema 9. Estructura de les comunitats microbianes.
Desenvolupament. Colonització i succesió. Diversitat i estabilitat. Substractes de colonització. Comunitats aquàtiques bentòniques i planctòniques. Comunitats terrestres. Models de cultiu mixt al laboratori.

Tema 10. Microbiologia aquàtica.
Ambients aquàtics: Rius, llacs, oceans. Microorganismes bentònics i planctònics. Grups tròfics. Importància ecològica. Els microorganismes com a indicadors ecològics. Poblacions eucariotes i procariotes. Ninxols ecològics aquàtics. Cinètica de creixements dels microorganismes aquàtics. Diversitat microbiana aquàtica. Virus aquàtics.

Tema 11. Sediments.
Paper dels microorganismes en la formació de sediments. Tipus de sediments. Mètodes particulars d’estudi. Característiques físiques i químiques del sediments. Composició i porositat. Interaccions sediment-aigua. Els sediments com a trampes de matèria i reservoris de nutrients.

Tema 12. Microbiologia del sòl.
Composició del sòl. Tipus de sòls. Comunitats microbianes representatives. Substractes orgànics i inorgànics per al creixement. Exoenzims. Importància ecològica dels fongs. Principals transformacions.

Tema 13. Ambients extrems hipersalins.
Adaptacions fisiològiques a la sal. Grups fisiològics dominants. Ecologia i fisiologia d’Halobacterium. Transformacions microbianes de la sal. Microorganismes i producció de sal.

Tema 14. Ambients extrems.
Fonts termals. Gradients de temperatura. Microorganismes termòfils. Adaptacions bioquímiques. Afloraments hidrotermals a les foses oceàniques. Descripció. Principals grups metabòlics.

Tema 15. Participació dels microorganismes en els cicles biogeoquímics.
Principis generals de microbiogeoquímica. Transformacions dels substrats orgànics. Mineralitzaciò. Concepte i principis fonamentals. Microorganismes cel.lulolítics. Hàbitats. Transformacions de substractes i-norgànics. Cicles perfectes i cicles imperfectes. Cicles del nitrogen, del ferro, del sofre i del fòsfor.

PAR III. INTERACCIONS MICROBIANES

Tema 16. Relacions entre microorganismes.
Ambients on es verifiquen. Comensalisme i protocooperació. Principis generals. Ecto i endocomensalisme. Simbiosi. Sintrofisme i co-metabolisme. Antagonisme. Parasitisme i predació.

Tema 17. Associacions entre plantes i microorganismes.
Rizosfera i filosfera. Les micorrisses. Ecologia dels microorganismes fixadors del nitrogen. Microorganismes fitopatògens. Mecanismes de resistència en plantes.

Tema 18. Associacions entre plantes i animals.
Microbiota normal. La pell, la gola, el nas, l’intestí i altres cavitats corporals com a hàbitats microbians. L’intestí de les termites i altres insectes. El rumen. Bases ecològiques de la patogènia microbiana.

Tema 19. Bacteris i Medi Ambient.
Principis de Microbiologia ambiental. Els bacteris i el biodeteriorament. Importància ambiental. Principis microbians de la depuració d’aigües. Degradació de petroli i plàstics. Substàncies xenobiòtiques. Degradació de compostos organoclorats: PCBs i altres pesticides.

Tema 20. Ecologia dels virus.
Diversitat estructural dels virus. Mètodes d’identificació dels virus en aigües. Transmissió vertical i horitzontal dels virus. Persistència dels virus en el medi ambient. Paper dels virus en el control de les poblacions naturals. Transferència de material genètic en ambients naturals.

Tema 21. Ecologia Microbiana i origen dels éssers vius.
Registre fòssil. Evolució en el nivell d’organització procariòtic. Exobiologia: microbiologia de l’espai exterior. Problemes de detecció de la vida fora de la Terra. La hipòtesi Gaia.Objectius

Atès el seu caràcter d'optativa de segon cicle les pràctiques es porten a terme durant la durada del curs seguint un programa pel qual cada grup de màxim 4 alumnes (depenent del numero de matrícules) desenvolupa un projecte d'investigació bàsica sobre un ecosistema microbià en concret. Cada grup està sota la supervisió constant d'un tutor que dóna indicacions sobre la direcció que en cada moment han de prendre els treballs. Per a portar-lo a terme els alumnes tenen a la seva disposició tot el material disponible al Laboratori de Microbiologia així com el propi laboratori a qualsevol hora. Al final del treball els alumnes han de preparar una memòria organitzada segons l'estructura clàssica d'un article científic. D'aquesta manera l'alumne pren contacte amb la recerca d'una manera més directe, ha de prendre decisions i ha d'enfrontar-se als errors, detectar-los i corregir-los.

Els temes proposats són preferentment aquells ecosistemes aquàtics on els cicles del sofre i/o el ferro hi són presents activament, ja sigui sediments o fonts sulfuroses.

 
Bibliografia  


ATLAS. R.M. & R. BARTHA. 1981. Microbial ecology: fundamentals and applications. Addison Wesley.

AUSTIN, B. 1988. Marine microbiology. Cambridge University Press.

BROCK, T.D. 1966. Principles of microbial ecology. Prentice Hall.

BURNS, R.G. & H. SLATER. 1982. Experimental microbial ecology. Blackwell Scientific Publications.

ELLWOOD, J.N. et al. 1980. Contemporary microbial ecology. Academic Press.

GRIGOROVA, R. & J.R. NORRIS. 1990. Methods in microbiology. Techniques in microbial ecology. vol 22. Academic Press.

LYNCH, J.M. & N.J. POOLE. 1979. Microbial ecology. A conceptual approach. Blackwell Scientific Pub.

MARSHALL, K.C. 1988. Advances in Microbial ecology. Plenum Press.

MEGUSAR, E, & M. GANTAR.1986. Perspectives in microbial ecology. SSM.

POINDEXTER, J.S. & E.R. LEADBETTER. Bacteria in nature. Vol. 2. Methods and special aplications in bacterial ecology. Plenum Press.

SCHLEGEL, H.G. & B. BOWIEN, 1989. Autotrophic bacteria. Brock/Springer

STEFFAN, R.J. & R.M. ATLAS. 1991. Polimerase Chain reaction. Application in Environmental Microbiology. Annu. Rev. Microbiol. 45:137-162

 
Mètodes docents  

 
Tipus d'exàmens i avaluacions  

L'assignatura s'avalua mitjançant un examen teòric amb preguntes que permetin a l'alumne relacionar els conceptes i posar en pràctica la seva capacitat de comprensió i de síntesi. El treball científic desenvolupat durant el curs així com l'actitud de l'alumne davant dels problemes i la seva capacitat per a resoldrel's tenen un pes específic considerable (30%) en la nota final de l'assignatura, tenint en compte la distribució de crèdits de la mateixa (4,5 teòrics + 2,5 pràctics)
 
Informació addicional  

 
Llengua de les classes  

Català