Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Agronomía Microbiología Agraria Ing. Gustavo Álvarez Gabriel Romeo Madrigal Pastor 201703551 OXYPHOTOBACTERIA 1. Introducción Oxyphotobacteria encaja a todas aquellas bacterias comúnmente conocidas como cianobacterias, algas azul y verde, estas son capaces de consumir energía lumínica usando CO2 y liberando oxígeno. Conociendo más a fondo sobre estas bacterias, tanto sus características anatómicas y morfoógicas, como su historia, la importancia económica que ha tenido durante el tiempo y otros usos en el ambiente agronómico. 2. Resumen: Dentro del grupo taxonómico Oxyphotobacteria se encuentran todas aquellas bacterias capaces de hacer fotosíntesis, cabe destacar que se cree que estas bacterias son las pioneras de la evolución de los seres superiores fotosintéticos, la mayoría se encuentran en ambientes acuáticos. Dentro de este grupo podemos encontrar géneros muy importantes gracias a su simbiosis como Anabaena y su compañero Azolla en donde cumplen la función de fijar nitrógeno gaseoso al medio, estas sustancias se utilizan como biofertilizantes. Arthrospira sp. Es un género de cianobacterias de importancia económica ya que se consume como suplemento alimenticio y en algunos casos para combatir la obesidad. 3. Descripción técnica de las características del filo, reino y dominio 3.1. Dominio Eubacteria: Encaja a seres generalmente unicelulares que pertenecen al grupo de los protistas inferiores. Estos seres los conforman una o más células de tamaño variable cuyo límite inferior está en las 0,2 y el superior en las 50m. Las bacterias presentan estructura menos compleja que la de las células de los organismos superiores: son células procariotas, esto significa que el núcleo está formado por un solo cromosoma y no poseen membrana nuclear. (Centro de educación abierta , 2011) 3.2. Reino Oxyphotobacteria: Organismos procariontes y fotosintéticos llamados también cianofíceas, algunos de los cuales viven en simbiosis con otros organismos por su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico estos organismos son acuáticos y residen en ríos dulces. (Universidad Autónoma de México ) 3.3. Orden Oscillatoriales: Son aquellos organismos constituidos a base de filamentos (sin heterocitos ni acinetes), filamentos uniseriados, filamentos sin ramificaciones, formación de hormogonios. (Parra & Almanza, 2014) 4. Descripción técnica las características de Anthospira sp. 4.1. Nombre técnico actual, sinónimos nombres comunes Nombre técnico actual: Arthrospira sp. El término “Spirulina” ha sido ampliamente utilizado para referirse indistintamente a dos géneros, Arthrospira Stizenberger y Spirulina Turpin Sinónimos y nombres comunes: (Medline Plus , 2017) se refiere a ellas como “algas verdiazul”, espirulinas. 4.2. Significado del nombre científico: Arthro = palabra griega que significa “coyuntura o articulación” y flor, Spira: a espiral (Etimología de , s.f.) 4.3. Taxonomía Cuadro1. Taxonomía de Arthorspira desde dominio hasta género. Dominio Eubacteria Subdominio Gracilicutes Reino Oxyphotobacteria Clase Cyanophyceae Subclace Oscillatoriophycideae Orden Oscillatoriales Familia Phormidiaceae Sbfamilia Phormidiodeae Género Arthrospira (Bohórquez, 2017) 4.4. Historia: Las cyanobacterias fueron unos de los primeros conjuntos de bacterias que evolucionaron y esto ocasionó una mejora en la atmósfera la cual contenía excesivas cantidades de dióxido de carbono utilizando el agua y brindando oxígeno, y esto a su vez permitió la evolución de las plantas, siendo los ancestros de los cloroplastos, permitiendo la evolución de vida más compleja con respiración aeróbica. (Bohórquez, 2017) En cierta época del año, los aztecas recolectaban un “barro” de olor azul hasta llenar por completo sus canoas. Luego, lo ponían a secar al sol y una vez el material seco, formaban pequeñas tortas y las colocaban sobre hierbas frescas. Estas tortas tenían un sabor a queso y un cierto olor a barro y las comían en pequeñas cantidades con tortillas, utilizándolas además para condimentar el maíz en lugar de emplear sal. Los campesinos ayudados por redes de finas mallas, barrían en determinada época del año las aguas de las lagunas de México y ese “barro” era muy abundante. Posteriormente lo dejaban cuajar y secar al sol. También cosechaban una “algas” que obtenían de la superficie del agua, de color azul claro, que solían tender luego sobre cenizas y cocinaban después en “tortas”, comiéndolas tostadas. (Ramírez & Olvera, 2006) Figura 1. Aztecas recogiendo espirulina en lago del valle de México (Bohórquez, 2017) Otra de las historias registradas sobre el uso de la espirulina, se registran 1896 en el Lago de Losuguta en Kenia, además ya en los 1929, Jenkin, investigador que participó en la expedición de Percy Sladenen África registró que se encontró espirulina en los lagos Baringo, Naivasha, Nakuru y Elmenteita, no fue el único que registró la espirulina, Rich, investigador que observó la espirulina en los lagos de Kenya y Uganda en 1933, también fue observada 20 años después en el golfo de Ferguson del lago Rudolph describiéndola como una sopa verde en el lago. (Ramírez & Olvera, 2006) Figura 2. Mujeres de Kanembu recogiendo espirulina 4.5. Descripción general. Son cianobacterias filamentosas, no diferenciadas y multicelulares, de las cuales las células son cilíndricas y tienen un ancho de 3 a 12µm y a veces llega a 16µm; sus tricomas (filamentos) tienen un patrón de arreglo en forma de hélice abierta y llegan a medir 100 a 200µm o hasta 500µm. Tienen importancia económica, ya que son cultivadas y vendidas para elaborar una gran cantidad de productos a los que se les atribuyen propiedades nutritivas y de prevención de la salud. (Ramirez & Olvera, 2006) 4.6. Anatomía y morfología Anatomía: La célula de las cianobacterias se caracteriza por tener una membrana exterior muscilaginosa antes de la pared celular, después de ella se encuentra la membrana celular y esta abarca a los tilacoides, este organelo cabe destacar que se encuentra en toda la célula, como si de una capa de la membrana interior se tratara, aquí se lleva a cabo la fotosíntesis. Dentro de ella se encuentran los organelos tales como la vacuola de gas y su función es la de mantener a flote a la célula , El ADN bacterial se encuentra des extendido, los carboxisomas y la cianoficina. (Parra & Almanza, 2014) Figura 3. Anatomía en cianobacterias filamentadas Morfología: Estas bacterias tienen estructuras características de ellas, tales como los Heterocistos que cumplen con la función de nitrógeno atmosférico. El acinete le confiere resistencia y permite la reproducción sexual. (Parra & Almanza, 2014) Figura 4. Morfología en cianobacterias filamentadas 4.7. Formas de reproducción y supervivencia. La reproducción se efectúa por fisión binaria transversal. El alargamiento del tricoma o filamento se debe a las numerosas divisiones transversales de sus células. La multiplicación se produce solamente por fragmentación del filamento y es de naturaleza intracelular, destruyendo la célula intercalar existente dentro de los mismos filamentos (Ramírez & Olvera, 2006) 4.8. Ecología: son los ambientes lénticos (lagos y lagunas), suelos húmedos, troncos muertos y cortezas de árboles. Algunas especies son halófilas y habitan en los océanos, mientras que otras, termófilas se encuentran en los géiseres. Debido a la antiguedad de los organismos, han colonizado ambientes muy diferentes, son poco exigentes al medio en cambio si lo son para el agua. Pueden encontrarse tanto en el agua como en la tierra, pueden vivir también en zonas de altas temperaturas y bajas. Pueden dar lugar a estructuras calcareas e incluso vivir en aguas residuales. (EcuRed, s.f.) La importancia ecológica y evolutiva de estos organismos radica en la capacidad de generar oxígeno formado durante el proceso fotosintético, esto confirma que especies ancestrales similares a ellas fueron los primeros organismos fototróficos responsables de generar la atmósfera primitiva en el planeta (EcuRed, s.f.) 4.9. Interacciones con otros organismos. Las contribuciones tienen que ver con el uso de bacterias asociadas a Arthrospira platensis BAAP), productoras de ácido 3-indol acético (AIA) en la promoción del crecimiento temprano de Sorghum bicolor. (Ligarreto, 2012) En los líquenes las cianobacterias carecen de pared celular y funcionan como cloroplastos que producen alimentos para el socio simbiótico. (EcuRed, s.f.) 4.10. Usos e importancia en la agricultura Como una contribución al desarrollo agrícola la sección sobre suelos, fertilización y manejo de aguas, trae logros importantes en el uso de microorganísmos del suelo, uso de subproductos de cultivos y abonos verdes; las contribuciones tienen que ver con el uso de bacterias asociadas a Arthrospira platensis BAAP), productoras de ácido 3-indol acético (AIA) en la promoción del crecimiento temprano de Sorghum bicolor, estimulando el alargamiento y peso de raices y del follaje; el uso de vinaza mezclada con microorganismos sobre un vertisol en cultivos de caña de azucar y con el uso de alternativas de uso de bocashi y abonos verdes en complemento con caldos y fertilizantes para la producción sostenible de cebolla (Allium cepa (Ligarreto, 2012) A parte de fertilización de suelos y aguas se ha demostrado que se puede utilizar en la degradación de herbicidas organofosforados (Lipok, Owsiak, Milinarz, Forlani, & Kafarski, 2007), la fijación de gases de efecto invernadero (Morais & Costa, 2007) como bioacumuladoras de metales pesados (Chojnacka & Chojnacki, 2005), como biocatalizadoras en procesos de biotransformación (Utsukihara & Okada, 2007), para la producción de hidrógeno (Juantorena, 2008) y en la producción de biocombustibles (Chisti, 2007) 5. Glosario: 5.1. Abonos verdes: Abonos a partir de material vegetal 5.2. Ácido 3 indol acético Auxina encontrada en las plantas controla diversos procesos fisiológicos como la elongación y división celular, la diferenciación de tejidos y las respuestas a la luz y la gravedad. (Institituto nacional de ciencias agrícolas, 2016) 5.3. Acineto Estructura característica de las cianobacterias filamentosas que le confieren resistencia 5.4. Anabaena: Género de cianobacteria que se caracteriza por tener simbiosis con Azolla 5.5. Anicetes: Organelo celular 5.6. Arthrospira: Arthros: Articulación Spira: espiral Hace alución a la morfología de este género 5.7. Azolla: La Azolla pertenece a un género de la familia Azollaceae, helechos criptógamos que flotan libremente. El nombre se deriva de las palabras griegas Azo (secar) y ollya (matar) lo que significa que al helecho lo destruye la sequía, por lo que debe permanecer siempre en lugares húmedos y con poca luminosidad. (Rivera, Vargas, Cun, & Rodríguez, 2016) 5.8. Bioacumuladoras: Ser vivo capaz de acumular cierta sustancia o elemento 5.9. Biocatalizadoras: Ser vivo capaz de acelerar un proceso químico sin alterar su estructura. 5.10. Biocombustibles: Combustible a partir de algún ser vivo 5.11. Biofertilizantes: Fertilizante elaborado a partir de un ser vivo 5.12. Biotransformación: Cambio de estructura causada por un ser vivo 5.13. Bocashi: Es un abono orgánico, rico en nutrientes necesario para el desarrollo de los cultivos; que se obtiene a partir de la fermentación de materiales secos convenientemente mezclados.Los nutrientes que se obtienen de la fermentación de los materiales contienen elementos mayores y menores, los cuales forman un abono completo superior a las fórmulas de fertilizantes químicos. (Ministerio de Agricultura y ganadería El Salvador , 2011) 5.14. Carboxisomas Organelo celular de cianobacteria encargado del acumulo de reservas 5.15. Cianobacteria: Bacterias color Cian (verde-azuladas) debido a que posen una capa tilacoidal 5.16. Cianoficina: Compuesto de almacenamiento de nitrógeno y posiblemente de carbono y también sirve como un amortiguador dinámico para la fijación de nitrógeno en los heterocistos de cianobacterias 5.17. Dominio: Primer orden taxonómico 5.18. Filamento: Hace referencia a un cuerpo en forma de hilo. 5.19. Fisión binaria: Reproducción asexual que consiste en duplicación de ADN y posterior a esto el fraccionamiento de estas células 5.20. Fotosíntesis: Proceso químico catalizado a través de la luz solar, necesaria de CO2. Que convierte sustratos inorgánicos a sustratos orgánicos. 5.21. Fragmentación. Reproducción asexual vegetal por el cual un individuo se divide en dos o más individuos 5.22. Hélice: forma geométrica de tipo espiral. 5.23. Heterociste: Células fijadoras de nitrógeno formadas por la necesidad de nitrógeno por algunas cianobacterias filamentosas. 5.24. Heterocitos: Conjunto de heterociste. 5.25. Hormogonios: Filamentos móviles de cianobacterias 5.26. Multicelular: Muchas células 5.27. Multiplicación: Reproducción sexual 5.28. Muscilago: Sustancia que excretan las cianobacterias para protección del medio y evita la desecación 5.29. Orden: Grupo taxonómico tercero. 5.30. Organofosforado: Compuesto orgánico compuesto por enlaces carbono-fósforo en su estructura 5.31. Oscillatoriales: Oscilla tiene raíces latinas que significa “se mueve en vaiven” y la terminación ales hace referencia a que es un orden 5.32. Reino: Grupo taxonómico compuesto de órdenes. 5.33. Spirulina: spiro: pequeña espiral ina: alusión a sustancia 5.34. Subproductos: productos secundarios 5.35. Tilacoides: Organelo celular donde se lleva a cabo las reacciones después de la fotosíntesis 5.36. Transversal: manera horizontal 5.37. Tricomas: Apéndices en la epidermis. 5.38. Uniseriados: Una sola serie o porción 5.39. Vacuola de gas: organelo que contiene aire dentro, sirve para flotar 5.40. Vertisol: Tipo de suelo 6. Bibliografía: Bohórquez, S. (2017). EFECTO DE LA ESPIRULINAEN EL MANEJO DE LAS ALTERACIONES METABÓLICAS RELACIONADASA LA OBESIDAD.REVISIÓN SISTEMÁTICA. Obtenido de EFECTO DE LA ESPIRULINAEN EL MANEJO DE LAS ALTERACIONES METABÓLICAS RELACIONADASA LA OBESIDAD.REVISIÓN SISTEMÁTICA. Centro de educación abierta . (19 de Noviembre de 2011). SESIÓN 14 Dominio bacteria (eubacteria). Obtenido de http://www.ceavirtual.ceauniversidad.com/material/1/biologia1/1314.pdf Chisti, Y. (2007). Biodiesel from microalgae. Biotechnol Adv. Chojnacka, J., & Chojnacki, A. (2005). Biosorption of Cr3+, Cd2+ and Cu2+ ions by blue-green algae Spirulinasp.: kinetics, equilibrium and the mechanism of the process. Chemosphere. EcuRed. (s.f.). EcuRed:Enciclopedia cubana. Obtenido de Cianobacteria : https://www.ecured.cu/Cianobacteria Etimología de . (s.f.). Antología. 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