Ejercicios: Eubacterias y arqueobacterias

Indica tres diferencias estructurales entre una célula procariota bacteriana y una célula eucariota, y explica qué consecuencia funcional tiene cada una.

Muchas arqueobacterias son extremófilas (termófilas, halófilas, acidófilas). Describe qué ambientes colonizan, qué adaptaciones bioquímicas les permiten vivir allí y por qué su estudio interesa a las hipótesis sobre el origen de la vida.

Observa las bacterias del esquema (A a F). Clasifícalas según su forma (coco, bacilo, espirilo o vibrio) y, en su caso, según su agrupación (diplococos, estreptococos, estafilococos), poniendo un ejemplo conocido donde puedas.

El metabolismo bacteriano es muy diverso. Describe los tipos fotoautótrofo, quimioautótrofo y heterótrofo: de dónde obtiene cada uno la energía y el carbono, y pon un ejemplo de bacteria o de ambiente para cada tipo.

Explica el papel esencial de las bacterias en los ciclos del nitrógeno y del carbono (fijación, nitrificación, desnitrificación y descomposición) y razona qué ocurriría en los ecosistemas si desaparecieran.

Cita dos diferencias moleculares entre eubacterias y arqueobacterias (por ejemplo en la pared celular o en los lípidos de membrana) y explica por qué se clasifican en dominios distintos.

En un sedimento acuático se analiza la estratificación del potencial redox (E') en profundidad. Las mediciones indican que a 2 cm de la superficie se agota el O_2 disuelto, a 6 cm desaparece por completo el NO_3^- y a partir de 15 cm comienza a detectarse una emisión constante de CH_4.

1. a) Justifica, en términos de diferencia de potencial redox (\\Delta E') y rendimiento en la síntesis de ATP por fosforilación oxidativa, por qué las bacterias desnitrificantes colonizan y dominan el estrato inmediatamente inferior al de los aerobios obligados, desplazando a las arqueas metanogénicas hacia capas más profundas.
2. b) Predice razonadamente qué ocurrirá con la tasa de emisión de metano y con la población activa de metanógenos si se inyecta artificialmente en el sedimento anóxico profundo una disolución concentrada de nitrato sódico (NaNO_3).

Un paciente hospitalizado que recibe clindamicina (un antibiótico de amplio espectro) durante tres semanas desarrolla una diarrea grave por infección de Clostridioides difficile. Esta bacteria estaba presente en su intestino antes de iniciar el tratamiento, pero representaba menos del 0.1 % de la comunidad microbiana y no causaba ningún síntoma. Tras fracasar varias líneas de fármacos, se le practica un trasplante de microbiota fecal (TMF) de un donante sano, logrando erradicar la infección en 48 horas.

1. a) Justifica este cuadro clínico empleando con precisión los conceptos ecológicos de nicho ecológico, exclusión competitiva y resistencia a la colonización.
2. b) Diseña un experimento sencillo con ratones de laboratorio axénicos (libres de gérmenes) que permita discernir si el factor curativo del trasplante fecal radica en la competencia física directa ejercida por bacterias viables o en metabolitos protectores termoestables disueltos en el filtrado de las heces del donante.

Durante un verano cálido, un embalse recibe un vertido rico en fósforo que desploma la relación nitrógeno:fósforo (N:P) del agua. Pocas semanas después se forma una densa capa verdosa en la superficie dominada por cianobacterias filamentosas con heterocistes, y los análisis detectan niveles peligrosos de microcistinas.

1. a) Justifica por qué las cianobacterias fijadoras de nitrógeno desplazan a las microalgas eucariotas cuando la relación N:P disminuye drásticamente. Explica qué incompatibilidad bioquímica fundamental resuelve el heterociste y qué adaptaciones estructurales y metabólicas presenta para lograrlo.
2. b) Paradójicamente, a pesar de que las cianobacterias realizan la fotosíntesis oxigénica, los técnicos del embalse registran una mortaldad masiva de peces por anoxia en las capas intermedias y de fondo. Deduce las causas ecológicas y bioquímicas de este colapso de oxígeno a lo largo de la columna de agua.