UNIVERSIDAD DE PANAMA FACULTAD DE MEDICINA ESCUELA DE TECNOLOGIA MÉDICA

UNIVERSIDAD DE PANAMA
FACULTAD DE MEDICINA
ESCUELA DE TECNOLOGIA MÉDICA
TRABAJO DE MICROBIOLOGIA
PREFESORA:
GILMA CANDANEDO
TEMA:
MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
INTEGRANTES:
SABRA MITRE 8-834-252
ARTHUR BRADLEY 3-719-560
SANTIAGO SANCHEZ 2-718-1283
SEGUNDO AÑO, PRIMER SEMESTRE
AÑO 2006
INTRODUCCIÓN
La microbiología ambiental es el estudio de microorganismos que
viven en ambientes naturales o artificiales. Esta rama de la
microbiología dio sus primeros orígenes cuando Anthony van
Lewenhoek hizo sus primeras observaciones en 1677. Los
microorganismos puedes existir como células individuales o como
agrupaciones celulares. Las células independientes son capaces
de llevar a cabo todas sus funciones vitales por ellas mismas, ya
sea reproducción, crecimiento o de generación de energía. Además
pueden alcanzar elevado número de poblaciones en medios de
cultivos y son mas fáciles de manipular para estudios genéticos.
Como ciencia biológica básica suministra herramientas más
versátiles para determinar la naturaleza de los procesos
característicos de la vida, Se ocupa de muchos problemas prácticos
que son importantes en medicina, agricultura y la industria.
Enfermedades importantes en humanos plantas y animales son
causadas por microorganismos, desempeñan funciones importantes
en la fertilidad de los suelos y en la producción animal, procesos
industriales a gran escala se basan en microorganismos, este último
condujo al desarrollo de la Biotecnología.
RESEÑA HISTORICA
El progreso y el desarrollo de la ciencia de la microbiología, tuvo
que esperar la disponibilidad de herramientas, técnicas y
procedimientos que pudieran facilitar al estudio de estas pequeñas
formas de vida. Aunque se sospechaba la existencia de organismos
minúsculos, su descubrimiento estuvo relacionado con la invención
del microscopio. Los hermanos Jansen inventaron en 1590 el
llamado microscopio compuesto, este constaba de un tubo con dos
lentes convexas en cada extremo y ampliaba más que las lupas,
que existían desde la Edad Media, aunque daba una imagen
borrosa. En 1660 Robert Hooke publica su obra Micrografía, en la
que hay reproducciones de sus observaciones hechas con
microscopio compuesto, del tipo inventado por los hermanos
Jansen.
En 1664 Robert Hooke descubrió los mohos, pero la primera
persona que vió microorganismos en detalle fue Antonie van
Leewenhoek. En el siglo XIX se pudo disponer de microscopios
mejorados ampliando su uso y distribución.
Durante el siglo XVIII, se introducen mejoras mecánicas y ópticas y
se utilizan lentes acromáticas. Aparecen los primeros portaobjetitos
de tipo revolver. En este período los microscopios conjugan
funcionalidad y diseño. A esta época pertenecen el "Microscopio
variable" de George Adams y el "Microscopio compuesto". Louis
Pasteur (1822-95) se ayuda del microscopio para demostrar que las
infecciones son producidas por microorganismos. Impulsó el
concepto de vacunación preventiva y estudió también los
microorganismos positivos para la vida humana. En 1848 se
describen las partes constitutivas del núcleo de la célula. En 1874
R. B. Tolles introdujo el uso de objetivos de inmersión que
posibilitaron importantes descubrimientos. En 1882 Koch descubre
el bacilo de la tuberculosis y en 1884, el vibrión del cólera.
En 1884 Nicolaier descubre el bacilo del tétanos y Schaudinn la
treponema de la sífilis. Durante las dos últimas décadas del siglo e
inicios del siguiente Santiago Ramón y Cajal realiza importantes
descubrimientos sobre las neuronas. En 1906 en compañía de
Camilo Golgi reciben el Premio Nobel por trabajos científicos
fundamentados en observaciones microscópicas realizadas
mediante el teñido de muestras.
SIGLO XX
Se introducen técnicas especiales: contraste de fase
ultramicroscopio y, utilizando óptica especial, se usan microscopios
de luz ultravioleta en los que la menor longitud de onda mejora el
poder resolutivo.
MICROBIOLOGIA DEL AMBIENTE
La microbiología ambiental es el estudio de los microorganismos
que existen en ambientes naturales o artificiales, su función y
diversidad en sus entornos naturales, y por ende incluye en parte a
la microbiología del suelo, a la del aire y a la microbiología de las
aguas. Dentro de las ramas de la microbiología ambiental, también
podemos incluir a la ecología microbiana, la geomicrobiología, la
diversidad microbiana y la biorremediación.
El papel de los microorganismos en el ambiente es doble: primero
suministran los compuestos inorgánicos con una valencia adecuada
para que las plantas superiores puedan utilizarlos (ciclos del
nitrógeno y del azufre) y segundo contribuyen a la continua
descomposición y mineralización de la materia orgánica en
putrefacción.
La
actividad
de
los
microorganismos
descomponedores es fundamental para permitir el reciclaje de
materia orgánica fijada en las plantas superiores: los herbívoros
consumen una parte muy limitada de esta materia orgánica porque
la relación C:N de esta materia orgánica (alrededor de 200:1) es
mucho mayor que la conveniente para los animales (en torno a
20:1). Otra ventaja adicional de los microorganismos es que ellos
mismos se incorporan a los detritus mejorando así la relación C:N
(para los microorganismos oscila entre 6:1 y 12:1).
Por otra parte, los microorganismos son indispensables para la
descomposición de materia orgánica en ausencia de aire y para la
fijación de CO2 en condiciones de metanogénesis, lo que determina
cambios globales importantes en los niveles de oxidación del
material orgánico en ambientes anóxicos.
Suelo
El suelo está compuesto principalmente por minerales (primarios o
secundarios) derivados de la roca madre, que suponen en torno al
50% del volumen; luego de materia orgánica que representa en
torno al 30% del volumen, aunque dependiendo del tipo de suelo
puede variar; también por aire y agua, que ocupa la mayor parte
del volumen restante, y por ultimo microorganismos, que pueden
representar el 1% del volumen total.
La contribución de los microorganismos a las características físicas
del suelo final es importante: los microorganismos ayudan al
proceso de fragmentación y transformación química de los suelos y
se establecen con rapidez en las superficies recientemente
erosionadas con lo que contribuyen al desgaste de la roca. Por otra
parte, los microorganismos pueden liberar compuestos químicos al
suelo (ácidos orgánicos, agentes quelantes, fenoles, etc.) que
contribuyen a incrementar la erosión.
Los procesos naturales de formación de suelo producen horizontes
en que se diferencian los estratos.
La materia orgánica del suelo sufre procesos de oxidación que
llevarán a la producción de CO2 y H2O. Sin embargo, una parte de
la materia orgánica escapa a este proceso de oxidación y se
transforma en grandes macromoléculas que no son solubles y
constituyen la fracción denominada húmica (o humus). En los
suelos que no son totalmente maduros pueden extraerse
fracciones solubles por tratamientos suaves; estas fracciones
representan probablemente pasos intermedios en el proceso de
humificación.
En ciertos suelos puede detectarse una actividad enzimática no
despreciable, a pesar de que el contenido proteico del suelo es muy
bajo. Esto es más frecuente en ciertos suelos de alto componente
arcilloso y probablemente se debe a que la arcilla, debido a su
carga eléctrica neta, actúa como un intercambiador iónico
reteniendo enzimas procedentes de la descomposición de tejidos y
células. Estas actividades enzimáticas son más frecuentes en
suelos ricos desde el punto de vista agrícola en los que la
composición de arcillas es también favorable.
La fracción orgánica estable de los suelos contiene prácticamente el
90% del fosfato de los mismos, este fosfato no es directamente
asimilable por las plantas y quizá se encuentra fuertemente unido a
los componentes arcillosos del suelo.
La mayor parte de los polisacáridos del suelo se encuentra en una
forma no fácilmente extraíble y probablemente se encuentre
asociada a macromoléculas en fase de humificación. Del resto
extraíble tiene especial importancia la fracción correspondiente a los
exopolisacáridos bacterianos porque su alta resistencia a la
degradación les hace especialmente interesantes a la hora de
formar los microhábitats porosos en los que viven los
microorganismos edáficos.
Humus: es el producto orgánico insoluble en agua que la parte más
estable del suelo. Se compone de tres fracciones separables por su
solubilidad en ácidos y bases (ácido fúlvico), en ácidos pero no en
álcalis (ácido húmico) o insolubilidad en ambos (humina).
Probablemente estos productos representan tres grados de
polimerización diferentes de la misma molécula que, por otra parte,
presenta características químicas que recuerdan a la de la lignina.
El origen del humus es, probablemente, mixto: (1º) ciertos
microorganismos producen substancias pardas similares a los
ácidos húmicos (Azotobacter spp., Streptomyces spp.), (2º) ciertos
hongos pueden producir polímeros fenólicos y (3º) la presencia de
arcilla puede ayudar en el proceso de polimerización de los
compuestos anteriores.
El humus es extraordinariamente estable y el periodo de
degradación de los compuestos húmicos (que varían entre los
distintos tipos de suelos) oscila entre los 5 y los 2000 años.
Análisis microbiológico del suelo: los microorganismos edáficos se
distribuyen en el suelo de manera no homogénea ocupando
microhábitats producidos en los poros de las partículas del suelo.
Por consiguiente, los resultados de los estudios de microbiología del
suelo representan los promedios de los efectos de los
microorganismos que ocupan los diferentes microhábitats.
Los microorganismos del suelo pueden estudiarse utilizando una
batería de procedimientos de microbiología clásica que comprenden
procesos de enriquecimiento para facilitar la detección de
microorganismos poco frecuentes, sistemas de enumeración directa
realizando preparaciones microscópicas de cantidades conocidas
de suelo que se tiñen con colorantes o agentes fluorescentes
específicos, técnicas de siembra en masa, determinación del
número más probable, determinación de coliformes y cualquier otro
método clásico. Por otra parte, resulta útil la determinación de la
biomasa total del suelo por métodos como recuento total y
corrección por el volumen celular, pruebas de ATP del suelo
(sensible hasta el nivel de 10-14 g de ATP), método de la
fumigación de cloroformo (basado en una eficiencia del 40% para la
transformación de materia orgánica en CO2, y determinación de
substancias de grupos específicos. Es también relevante el estudio
de la distribución de los microorganismos en el suelo tomando
muestras a diferentes niveles.
Hasta ahora no se han empleado todas las técnicas de manera
coordinada de forma que no se tienen muchos resultados
completamente coherentes sobre los procesos microbiológicos del
suelo. En cualquier caso, los estudios preliminares realizados
permiten realizar predicciones simples sobre las dinámicas de las
poblaciones microbianas del suelo y sobre su influencia en los
procesos de descomposición de material orgánico.
Agua
La microbiología del agua abarca el estudio de los microorganismos
que viven en ella o son transportados y todas las transformaciones
que pueden producir.
El agua recibe su flora bacteriana del aire, del suelo, de desechos
orgánicos de plantas y animales muertos, etc., lo que significa que
pueden encontrarse microbios de casi todas las clases y no existe
una microflora específica del agua, pues ésta varía debido a
factores de orden físico y químico existentes en ella.
A partir del año 1790 se la relaciona como transmisora de
enfermedades y se la asocia con el cólera, fiebre tifoidea, hepatitis,
etc., esto es considerándola como vehículo, se debe también tener
en cuenta al agua como hábitat de los microorganismos y como un
medio de cultivo en el que sobreviven y se reproducen en forma
más o menos permanente.
Se calcula como aprovechable sólo un 20% del agua natural de la
superficie, el déficit es cubierto por un rehúso por segunda y tercera
vez, lo que trae aparejado un peligro potencial para la salud
humana por la falta de calidad bacteriológica del agua natural.
Las aguas naturales se clasifican en:
a) Meteóricas: como el agua de lluvia: no son aguas puras
desde el punto de vista bacteriológico, ya que al caer, arrastran en
su recorrido las distintas partículas de polvo en suspensión de la
atmósfera y por lo tanto la cantidad de bacterias que contengan
estará en relación con la cantidad de polvo que se encuentra
suspendido en el aire. El arrastre se produce por el efecto de las
corrientes de aire que elevan las partículas de polvo hasta distintas
alturas de la atmósfera, siendo posteriormente depositadas por la
lluvia.
Nieve: tiene mayor cantidad de microorganismos, debido a que los
copos arrastran mayor cantidad de polvo al caer, pero dependerá
de dónde se produce la nevada, ya que no es lo mismo la atmósfera
de una ciudad que la de la montaña (hay menos polvo en
suspensión en esta última).
Granizo: es aún más rico en microorganismos que la lluvia y la
nieve. Esto está ligado directamente a su mecanismo de formación,
ya que se forma por condensación del vapor de agua y licuación
alternada alrededor de partículas de polvo atmosférico, quedando
incorporadas al mismo.
Hielo: el contenido microbiano es más o menos igual al del agua
que lo ha formado, dependiendo de la población que ella contiene,
pero aquí las bacterias se conservan por efecto de la temperatura.
b) Superficiales: cuando la lluvia o la nieve caen al suelo,
constituyen las aguas superficiales. En ellas la intensidad de la
contaminación depende del número de microorganismos, como de
las clases y cantidades de sustancias nutritivas que el agua
disuelve en su arrastre.
En el caso de los ríos el contenido bacteriano depende de si
atraviesa o no un centro poblado y ésto está en relación con los
desechos de la actividad humana y a medida que se alejan de la
ciudad, se observa menor contaminación.
La velocidad de la corriente de los ríos influye en la sobrevivencia o
desaparición de ciertos gérmenes. Puede tener algún efecto, sobre
todo en aguas polucionadas con algo de materia orgánica y una
flora bacteriana, ya que al agitarse el agua, por la velocidad, hace
que se incorpore una mayor cantidad de oxígeno, necesaria para el
crecimiento de los aerobios.
Otro factor que tiene importancia es la temperatura y la presencia
de materia orgánica. Otro es el pH del agua, ya que éste depende
del sustrato que atraviesa el río; así tenemos pH ácidos en los ríos
que atraviesan suelos húmicos; pH alcalinos por efecto de los
sulfatos o bicarbonatos de los suelos, siendo ésto muy importante
por la diversidad de microorganismos adaptados a distintas
condiciones. Otro aspecto a tener en cuenta es el efecto dilución
que sufren estas aguas, lo que hace que el número de
microorganismos disminuya notablemente.
En el caso de los lagos, la cantidad de microorganismos es menor,
debido al efecto de autodepuración natural que sufren todas las
aguas estancadas. En las costas de los lagos y lagunas, el índice
de contaminación es mayor al que se encuentra en el centro de los
mismos, debido a que se manifiestan procesos como la
sedimentación, que es la deposición de microorganismos que están
alojados en pequeñas partículas de restos vegetales o animales, y
éstos tienden a sedimentar; es evidente que cuanto más quieta está
el agua, esta sedimentación se realiza con mayor facilidad.
Otro proceso es la igualación, en la que por movimientos verticales
y horizontales, los microorganismos que se encuentran en las
costas, llegan al centro y allí sedimentan, por lo que se ve que
siempre existe un proceso que tiende a uniformar el ambiente
acuático natural.
Otro proceso es la devitalización, es debido a que a mayor
permanencia de un microorganismo no autóctono en el agua, su
tiempo de sobrevivencia irá disminuyendo progresivamente.
La estratificación también muestra diferencias en el tipo y número
de gérmenes en el agua. Sabemos que hay microorganismos que
viven a una determinada concentración de O2 y de CO2 disueltos
en el agua, pero la concentración de O2 no es la misma en
superficie que en profundidad, estando también relacionada con la
Temperatura, ya que la solubilidad de los gases disminuye con el
aumento de la misma y ésta es distinta en superficie que en
profundidad. Otro factor relacionado es la presencia, en
profundidad, de H2S proveniente de la materia orgánica en
descomposición; por lo tanto, en profundidad encontramos bacterias
sulfurosas. Todo ésto hace que se produzca una estratificación de
microorganismos, con valores de profundidad muy marcados, por
ejemplo: los que se dan a 10-15 m. no se los encuentra a 5 m., etc.
La luz también tiene importancia, sobre todo en las bacterias
fotosintéticas, que se encuentran en la superficie de las aguas.
Además, la luz U.V. no penetra en el interior de las aguas, por lo
que no afecta, pero si lo hace en superficie. En los manantiales el
agua sufre una purificación natural (filtración), ya que al aflorar a la
superficie, luego de haber atravesado el suelo lo hace
prácticamente pura, ya que se produce una verdadera filtración
bacteriológica.
c) Aguas subterráneas: son las más puras, debido al proceso
de filtración natural que sufren al atravesar las distintas capas del
suelo.
Desde el punto de vista agronómico nos interesan las aguas dulces
(ríos) y su contenido microbiano. Así las podemos dividir:
1) Aguas que no contienen sales ni materia orgánica,
por lo que no son medios de cultivo, sino simplemente
vehículos de microorganismos. Ej.: ríos de montaña, lagos
centrales, etc.
2) Aguas que tienen sales y materias orgánica por lo
consiguiente
son
medios
de
cultivos
para
los
microorganismos, existiendo una relación directa entre
cantidad de materia orgánica y cantidad de microorganismos.
Aire
La superficie de la Tierra (suelo y agua) es la fuente de los
microorganismos en la atmósfera. El viento forma polvo del suelo y
estas partículas de polvo transportan los microorganismos del suelo
al aire. Además, las gotas de agua que se originan en la superficie
de los océanos y otros cuerpos de H2O naturales como
consecuencia de la salida de burbujas de aire, pueden contener
microorganismos que penetran en la atmósfera. Las esporas de
hongos constituyen la mayor proporción de microorganismos en el
aire.
BIORREMEDIACIÓN
La biorremediación es el proceso en el que se emplean
organismos biológicos componentes celulares y enzimas libres, con
el fin de realizar una mineralización (compuesto blanco Þ CO2 +
H2O), una transformación parcial, la humificación de los residuos o
de agentes contaminantes y una alteración del estado redox de
metales para resolver problemas específicos, como la
contaminación. La biorremediación se puede emplear para atacar
algunos contaminantes específicos, como los pesticidas clorados
que son degradados por bacterias, o bien, de forma más general
como en el caso de los derrames de petróleo, que se tratan
empleando varias técnicas, incluyendo la adición de fertilizantes
para facilitar la descomposición del crudo por las bacterias.
Al contrario de la biodegradación que se produce naturalmente, la
biorremediación es un proceso iniciado por el hombre generalmente
con el propósito de subsanar el medio ambiente.
Históricamente el compostaje fue una primitiva forma de
biorremediación en donde los residuos (por ejemplo derivados de la
recolección domiciliaria como restos orgánicos, inorgánicos,
residuos industriales, etc.) eran puestos en contenedores
permitiendo que puedan ser biodegradados por microorganismos
No es posible tratar todos los contaminantes mediante el uso de la
biorremediación; por ejemplo, los metales pesados como el cadmio
o el plomo no son absorbidos o captados fácilmente por los
organismos. Además, la introducción de metales como el mercurio
en la cadena alimenticia puede empeorar las cosas, pues los
organismos bioacumulan estos metales.
Sin embargo, hay una serie de ventajas en la biorremediación, la
cual se puede emplear en áreas a las que no se puede acceder
fácilmente si no es mediante excavación. Por ejemplo, los derrames
de gasolina pueden contaminar el agua subterránea. Introduciendo
los organismos precisos, en conjunción con compuestos formadores
de oxígeno, se puede reducir significativamente la concentración en
gasolina después de un determinado periodo de tiempo. Esto es
mucho menos caro que la excavación seguida del enterramiento en
otra parte o incineración, y reduce o elimina la necesidad de
bombeo y tratamiento, que es la práctica más normal en sitios en
los que el agua subterránea está contaminada por gasolina.
Los Hidrocarburosclásticos
Los llamados organismos hidrocarburoclásticos son bacterias y
hongos
capaces
de
degradar
petróleo
fisiológica
y
metabólicamente. Más de 100 especies de 30 géneros microbianos
son capaces de usar hidrocarburos, como método de subsistencia.
Los géneros de organismos hidrocarbonoclásticos son:
Pseudomonas, Nocardia, Vibrio, Candida, Brevibacterium,
Corynebacteium, Flavobacterium, Acinetobacter, Micrococcus,
Arthrobacter,
Achromobacter,
Rhodococcus,
Alcaligenes,
Mycobacterium, Bacillus, Aspergillus, Mucor, Fusarium, Penicillium,
Rhodotorula y Sporobolomyces.
La fracción del total de organismos que metabolizan hidrocarburos
es altamente variable, por ejemplo: Del 6 al 82% para hongos
terrestres; de un 0,13% a 50% para bacterias de la tierra, y del
0,003% a 100% para bacterias marinas, dado que éstas se pueden
desplazar en el agua sin ningún tipo de barreras..
En ecosistemas no contaminados, los microorganismos
degradadores de hidrocarburos constituyen menos del 0,1% de la
comunidad microbiana; mientras que en ecosistemas contaminados
con hidrocarburos pueden constituir el 100% de la comunidad
microbiana.
Las poblaciones dominantes en estas comunidades poseen
características nutricionales relacionadas al contaminante y pueden
ser también resistentes a muchas formas de estrés ambiental.
Cuando la fuente de carbono es un substrato insoluble como un
hidrocarburo, los microorganismos facilitan su difusión hacia la
célula produciendo substancias como carbohidratos, ácidos grasos,
enzimas y biosurfactantes. Los microorganismos utilizan estos
compuestos a manera de un biofilm alrededor de la molécula del
hidrocarburo, para posteriormente ingerirlo o romperlo en
compuestos simples de carbono y oxígeno. Estos microorganismos
usan la energía liberada para manejar los procesos
termodinámicamente no espontáneos como la síntesis de
componentes celulares.
Capacidad de Biodegradación
La biodegradabilidad es la característica que poseen algunas
sustancias químicas de poder ser utilizadas como sustrato por
microorganismos, los cuales las emplean para producir energía (por
respiración celular) y crear otras sustancias como aminoácidos,
nuevos tejidos y nuevos organismos entre otras cosas.
La biodegradación es importante poque puede emplearse en la
eliminación de ciertos contaminantes como los desechos orgánicos
urbanos, papel, hidrocarburos, etc. Sin embargo, estos tratamientos
pueden no ser efectivos en ocasiones en que nos encontremos con
un vertido que presente materia biodegradable si el mismo posee
otras sustancias (como metales pesados) o si el medio tiene un pH
extremo. En estos casos se hace necesario un tratamiento previo
que deje el vertido en unas condiciones en la que las bacterias
puedan realizar su función a una velocidad aceptable
Las sustancias se clasifican según su biodegradabilidad en:
 Alta
Fracción de los alcanos, incluye alcanos normales,
alcanos ramificados (isoalcanos) y cicloalcanos (naptenos).
 Intermedia
Compuestos aromáticos e hidrocarburos
policíclicos aromáticos. Dentro de los cuales están los
monoaromáticos volátiles como el benceno, tolueno, xileno,
etc., los naptenoaromáticos y compuestos aromáticos
sulfurados como los tiopenos y benzotiopenos. Estos
compuestos son los de mayor importancia debido a su
toxicidad y tendencia a la bioacumulación.
 Baja Fracción polar que son las resinas (piridinas, quinolinas,
carbazoles, sulfóxidos y amidas) y asfaltenos (fenoles, ácidos
grasos, cetonas, ésteres y porfirinas)
Algunos factores del medio que influyen en la biorremediación son:
- pH
- Humedad
- Agentes de separación
- Población bacteriana
- Oxigenación
Infiltración/penetración de biomoléculas
El proceso de infiltración In situ (Technology Evaluation ReportEPA) consiste en:
Realizar excavaciones para determinar la presencia y saturación de
hidrocarburos.
Determinar las vías naturales de elución del contaminante.
Construcción de trampas de grasas y aceites con tres cámaras y
desarenadores.
Construcción de cámaras para albergar la solución de ramnolípidos,
soforolípidos, fosofolípidos y lipoalcoholes.
Esta mezcla de biosurfactantes catiónicos, aniónicos y moléculas
anfipáticas tienen la función de:
- Bajar la tensión interfacial y disminuir las fuerzas capilares.
- Crear una microemulsión del tipo Winsor III que sea estable.
- Solubilizar las moléculas individuales para que formen miscelas o
una simple fasede microemulsiones.
Biorremediación de compuestos xenobióticos
Se denomina compuesto xenobióticos (xeno, vocablo que significa
extraño) a aquellos compuestos sintetizados artificialmente por
síntesis química con fines industriales o agrícolas. Aunque estos
compuestos pueden ser semejante a los compuestos naturales
muchos son desconocidos en la naturaleza. Así, los organismos
capaces de metabolizarlos no podrían existir en la naturaleza!.
Existen dos formas por la que la cual la microflora puede degradar
el plaguicida.
 La sustancia favorece el crecimiento microbiano y es
empleada como fuente de carbono, energía y raras veces
como fuente de nitrógeno, azufre, etc. El número de
microorganismos aumenta y el aislamiento se realiza
utilizando el plaguicida como única fuente de nutrientes.
Luego de que el compuesto fue degradado las poblaciones
decrecen.
 Por cometabolismo, el compuesto no actúa directamente
como fuente de nutrientes sino que se debe emplear otras
como la glucosa, que al disminuir en el medio inducen las
enzimas necesarias para la degradación del plaguicida. Las
reacciones catabólicas ocurren principalmente cuando las
dosis de pesticidas son altas y la estructura química permite
su degradación. (Alexander, 1977) indica una serie de
reacciones que pueden ser realizadas por microorganismos
heterótrofos sobre los plaguicidas: Detoxificación- Conversión
de una molécula tóxica en otra no tóxica (Arthrobacter spp).
Degradación: Transformación de una sustancia compleja en
productos más simples ej. la mineralización que da como resultado
la aparición de CO2, H2O, NH3, etc. (Pseudomonas spp)
Conjugación: Formación de compuestos por reacciones de adición,
en donde el microorganismo combina el plaguicida con metabolitos
celulares (adición de aminoácidos, ácidos orgánicos, etc.). El
estudio de la biodegradación de los plaguicidas no es sencillo en el
suelo, ya que las concentraciones son muy bajas. Se deben
emplear
cromatografias
de
fase
gaseosa
o
líquida,
espectrofotometría ultravioleta, para poder detectar trazas de
pesticidas o sus intermediarios de la degradación.
Biorremediación de metales pesados
Otra importante área de contaminación es la que originan los
metales pesados, en este caso el mecanismo bioquímico
microbiano no es la degradación del átomo contaminante, sino que
se produce un cambio en el estado de oxidación del metal para su
detoxificación.
Este cambio en el estado de oxidación permite seguir varias
estrategias de biorremediación:
a) El metal se vuelve menos soluble y precipita lo que hace
que sea menos utilizado por los organismos del ambiente.
b) Hace que se vuelva por el contrario más soluble por lo que
puede ser removido por permeabilidad.
c) Permite que pueda haber una volatilización del átomo.
d) Hacerlo en si menos tóxico para los organismos del medio.
Ciclo biogeoquímico del Mercurio
Aunque el mercurio es un elemento poco abundante en el ambiente
natural, es un producto industrial de amplia utilización y es uno de
los componentes activos de los plaguicidas introducidos en el agro y
por ende en el medio ambiente.
La minería de las minas de mercurio y la combustión de
combustibles fósiles libera aprox. 40000 toneladas de mercurio al
año.
El mercurio está presente en tres estados de oxidación Hg0, Hg+ y
Hg2+.
El principal mineral de mercurio es el sulfato HgS, llamado cinabrio.
La solubilidad de este es demasiada baja por lo que en ambientes
anaerobios el mercurio esta en esta forma; pero debido a la
aereación sufre una oxidación gracias a los tiobacilos, dando el ion
mercurio, Hg2+.
Este Hg2+ es muy tóxico pero los microorganismos convierten el
Hg2+ en mercurio elemental Hg0 detoxificandolo. Una reductasa
NADP (codificada por plásmidos) asociada al Hg2+ cataliza la
siguiente reacción.
Hg2+ + NADP + H+  Hg0 + 2H+ + NADP+
Se ha identificado una proteína periplásmica en Pseudomonas spp
que atrapa el Hg2+.
Ese ion es atrapado en una región de la proteína formada por dos
residuos de cisteína formando R-S-Hg-S-R, posteriormente es
transportado a través de la membrana plasmática donde es
reducido a Hg0.
Esto evita que el Hg2+ se incorpore a otros residuos de cisteina de
otras proteínas lo que podría desnaturalizarlas provocando la
muerte del microorganismo, razón por la cual se usa el mercurio de
como antiséptico y desinfectante de heridas.
Otras bacterias convierten el Hg2+ en metilmercurio y
dimetilmercurio de alta tóxicidad, en esta metilación interviene la
vitamina B12 como coenzima de la siguiente forma.
Hg0 +CH3-B12 Þ CH3-Hg0
Metilmercurio
CH3-Hg+ +CH3 Þ CH3-Hg-CH3
dimetilmercurio
El metilmercurio y dimetilmercurio son lipofílicos y se acumulan en
los lípidos celulares.
Tratamiento De Efluentes
Las aguas residuales son materiales derivados de la actividad
industrial y de los residuos domésticos, los cuales por razones de
salud pública no pueden ser vertidas a los cursos de aguas
corrientes o lagos.
A pesar de las recomendaciones y ordenanzas en los últimos años
los ambientes naturales han recibido un creciente aporte de
efluentes industriales y domésticos que han llevado al deterioro de
muchos cursos de agua haciéndolos incompatibles con la vida.
Aquellos materiales tóxicos o indeseables deben ser tratados para
hacerlos inocuos, los materiales inorgánicos como sedimentos u
otros residuos pueden ser tratados por procesos fisico-químicos,
pero los residuos con una carga orgánica importante deben sufrir un
tratamiento microbiológico para su oxidación.
El tratamiento de desechos generalmente involucra etapas múltiples
de tratamiento físico y biológico.
Tratamiento primario: Consiste en separaciones físicas, en la que el
agua se hace pasar por una serie de mayas para eliminar residuos
mayores y luego el efluente se deja asentar para permitir que los
sólidos suspendidos sedimenten.
Tratamiento secundario: Estos son procesos que reducen la
demanda bioquímica de oxigeno (DBO) de los desechos originales
antes de verterlos a los cursos de aguas, consta de los siguientes
procesos.
Proceso anaeróbico: Este proceso comprende procesos de
digestión y fermentación básicamente realizada por bacterias.
El resultado final es la producción de CO2 y CH4 con lo que se logra
una disminución del contenido de sustancia orgánica.
La descomposición anaeróbica se suele usar para el tratamiento de
materiales con mucha sustancia orgánica insoluble como celulosa,
fibra, etc.
El proceso puede ser resumido de la siguiente forma, (ver figura 1).
1) Digestión inicial de las macromoléculas por proteasas,
polisacaridasas y lipasas extracelulares hasta sustancias solubles.
2) Fermentación de los materiales solubles hasta ácidos grasos.
3) Fermentación de los mismos a acetato, CO2 y H2.
4) Formación de CH4 a partir de H2, CO2 y acetato.
La formación de metano es llevada a cabo un grupo de
microorganismos anaeróbicos obligados muy especializados, las
bacterias metanogénicas,
AÑEXOS
Charles Robert Darwin, 1809 – 1882
Lois Pasteur, 1822- 1895
Derrame de petróleo,.
Tratamiento de Biorremediación
Tratamiento durante la
Biorremediación
Aguas tratadas después de la
Biorremediación
BIBLIOGRAFÍA
 http://coli.usal.es/web/educativo/micro2/tema31.html
 http://www.biorremediacion.org/contenido/biorremediacion/ind
ex.html
 http://www.biorremediacion.org/contenido/procesos/index.html
 Acea, M. L., and Alexander, M. 1988. "Growth and survival of
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Biochem. 20:703-709.
 Brock, T. D., Madigan, M. T.1991. Microbiologia. Sexta
edición. Prentice Hall Inc.
CONCLUSIÓN
Hemos podido observar el importante papel que juegan los
microorganismos, no sólo como flora normal de muchos lugares
(desde el suelo, aire o aguas hasta en nuestros cuerpos) sino
también lo indispensables que son para combatir desastres
ecológicos como lo son: el derrame de hidrocarburos, la
contaminación por metales pesados o hasta por insecticidas.
Lo cierto es que se puede decir que los microorganismos están
presentes en todos lados, incluso en donde menos imaginamos, y
que el tipo de microorganismo que encontremos en un determinado
ambiente depende de factores como: el pH, temperatura, sustrato y
la cantidad de luz que posea el medio. Basado en esto el hombre
ha sido capaz de crear ambientes “estériles”, tratando de reducir al
mínimo el número de microorganismos presentes en los lugares
donde se van a realizar actividades que requieran altos niveles de
asepsia (operaciones, cirugías, cultivos, etc.)
Es importante, por esto conocer los microorganismos que
encontraremos más frecuentemente en determinado ambiente y sus
características metabólicas y fisiológicas, para aprender cómo
podemos controlarlos o aprovecharlos, en el caso de la
biorremediación.