Volátiles Bacterianos y Su Potencial de Acción
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VOLÁTILES BACTERIANOS Y SU
POTENCIAL DE ACCIÓNMarco Kai, Maria Haustein, Francia Molina, Anja
Petri, Birte Scholz, Birgit Piechulla
Applicated Microbiology and Biotechnology
Presentan:Verónica Martínez
Alfredo YanezJovani Ruiz
La riqueza de los volátiles bacterianos
Arom
as
SUSTANCIAS VOLÁTILES
Materia orgánica en descomposición
Clostridium acetobutylicum
Escherichia coli
Poca información de la capacidad general y la eficiencia de las emisiones volátiles de bacterias
Zoller y Clark 1921 Producción de ácido fórmico y butírico por bacterias del grupo Disentería
Stotzky y Schenck (1976)Resume los compuestos orgánicos liberados de microrganismos y mostró que los hongos producen una mas amplia variedad
Pseudomonas spp. y Streptomyces spp. productores de etileno y cianuro de hidrógeno
Clostridium spp. emisores de disulfuro de dimetilo, diversos ácidos de cadena corta, 2,3-butanodiol, isopentanol, y acetoína
Agrobacterium radiobacter , A. rhizogenes, Bacillus cereus, Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Micrococcus luteus, Nocardia corallina, Proteus vulgaris, Sarcina lutea, y Serratia marcescens liberadores de volátiles identificados
Cultivos mixtos de bacterias y microbios en el suelo bajo condiciones aeróbicas y anaeróbicas tienen el potencial de producir sustancias volátiles orgánicas
Actinomicetos: 120 compuestos volátiles
Myxococcus xanthus: 42 Compuestos (2 nuevos compuestos naturales)
Schulz y Dickschat (2007) resume 346 compuestos diferentes liberados por las bacteria
75 derivados de ácidos
grasos
50 compuestos aromáticos
74 compuestos que contienen
nitrógeno
30 compuestos con azufre 96 terpenoides 18
halogenados
Detección e identificación de volátiles
Headspace technique
Los materiales adsorbentes como el tenax, suoer Q o carbon vegetal, favorece el enlace con compuestos específicos y se utilizan solventes orgánicos.
Resolución insuficiente debido a la gran gama de solventes.
Usa una microextracción de fase solida como método alternativo.
Puede ser usada para detectar compuestos como CO, CO2, NH3, HCN y etileno.
Espectrometría de masas (GC-
MS)
Permite la determinación de un numero diferente de compuestos.
Cantidades relativas y la identificación de compuestos.
Solo se pueden identificar compuestos que demuestren idénticos índices Kovats en dos columnas de diferente polaridad y un resultado de ME coincida con la bibliografía.
.
Las variaciones en el perfil volátil pueden contener información importante para detectar y diferenciar microorganismos.
El perfil volátil Rutas metabólicas activas en cada bactería.Medios de cultivo y condiciones de crecimiento.
Uno de los futuros retos será aclarar las estructuras químicas de los volátiles indefinidos, ya que puede ayudar a aclarar las rutas metabólicas activas durante el crecimiento bacteriano.
Actualmente se han enfocado los intereses en bacterias que emiten una gran cantidad de volátiles con relevancia biológica o útiles en como salud humana o incremento de la productividad agrícola.
Función de los volátiles bacterianosV
olát
iles Infoquímicos
sirven para la comunicación inter- e intra- organismos. V
olát
iles Señales de
comunicación célula-célula.
Válvula de liberación de carbono.
Vol
átile
s Promotores de crecimiento.
Agentes inhibidores.
Son importantes para la prevalencia de poblaciones de bacterias en nichos
ecológicos
Para el desarrollo cooperativo de una
comunidad con diferentes
organismos.
Pueden ayudar la ventaja selectiva de
miembros de la comunidad y supervivencia
durante su evolución
Actúan en una escala amplia ya
que sus características les permiten difundirse
en soluciones acuosas, en la
atmosfera y suelo.
Función de los volátiles bacterianos
• Estimulación en la formación del cuerpo fructífero.• Germinación de esporas.• Inhibición o estimulación del crecimiento micelial.• Aumento o reducción de la esporulación
Efecto de los volátiles en hongos
Efecto de los volátiles en hongos
Los volátiles de las bacterias no causan el mismo efecto o grado de inhibición en todos los hongos, la respuesta depende de la combinación hongo-bacteria.
1. Diferentes hongos responden a distintos
compuestos o mezclas volátiles.
2. Los sitios de acción son distintos.
3. Los hongos poseen diferentes habilidades de
desintoxicación para metabolitos volátiles.
Efectos de los volátiles bacterianos sobre animales
Volátiles rizobacteriales
Escherichia coliStenotrophomonas maltophilia
Acanthamoeba castellanii
Fuente de
alimentación
Staphylococcus epidermidis Serratia marcescensPseudomonas aeruginosa
Impacto directo en el comportamiento de alimentación
B. subtilis, P. fluorescens, S. odorifera y Xanthomonas campestris pv vesicatoria
influyen negativamente en el crecimiento de A. castellanii y P. caudatum
Pseudomonas y otros microbiosalcoholes de cadena corta, cetonas, y ésteres de
diacetilo
Factores quimiotácticos naturales que influyen sobre el nematodo
Caenorhabditis elegans
dos tipos de neuronas
quimiosensoriales
Detectan fuentes de
alimentación
Redivivus y PanagrellusDisminuye gradualmente su motilidad al exponerse
a volátiles bacterianos
Cada especie tiene una reacción específica a los compuestos individuales, por lo tanto, ciertas cepas bacterianas tienen el potencial de ser agentes de biocontrol eficaces
contra los nematodos
ácidos carboxílicosésteres metílicos
Volátiles bacterianas Estimulantes
potentes de oviposición en
hábitats favorables
Aedes aegypti
Anopheles gambiae
Oviposición olor-dependiente bacteriana
epidemiología de insectos y control de mosquitos BIOACTIVOS VOLÁTILES
BACTERIANOS
ANIMALES VERTEBRADOS O CULTIVOS CELULARES
ácido butírico, ácido propiónico, ácido valérico, ácido isovalérico
EFECTO
S
Porphyromonas gingivalis, Prevotella loescheii, y Fusobacterium nucleatum
Deterioran la proliferación de linfocitos y la producción de citoquinas
Volátiles bacterianos que afectan plantas
No
ha s
ido
prob
ado
en la
agri
cultu
ra
A. thaliana-B. subtilis
:
Metabolismo primario
y secundario.
Respuesta al estrés,
Regulación hormonas.
26.000 transcripciones que
codifican la proteínas:Pared celular
Paradigmas: Auxinas.
Volátiles bacterianos que afectan a bacterias
Quorum sensing
Gram negativas:N-acyl homoserine lactones fatty acid derivatives Cyclic dipeptides
Gram positivas:Amino acidsModification peptidesbutyrolactone
Típica coloración roja de B. cepacia disminuye con la exposición de volatiles de S.odorifera y Serratia plymuthica.
Conclusiones
Resumir el conocimiento actual sobre los VOCs bacterianos y sus efectos.
Diversidad y complejidad de estructuras. Interacción bacteriana y otros organismos.
Dos aspectos importantes:
·Elucidación de nuevos productos naturales
·Análisis funcional entre las interacciones de poblaciones, comunidad y equilibrio ecológico
Gracias