III. NOCIONES DE MICROBIOLOGA Los microorganismos que existen en el medio ambiente se encuentran en ros, lagunas, mares, en suelos cultivados por agricultura o forestacin, en suelos naturales e incluso en desiertos. Un aspecto sorprendente para los no expertos en microbiologa es la extraordinaria capacidad de los microorganismos ambientales para desarrollarse y reproducirse en condiciones extraas para la vida. Existen tipos de bacterias que son capaces de vivir en giseres (a temperaturas muy altas) o en la Antrtida (a -15 0C), con poca disponibilidad de agua en desiertos, en salares, en el fondo de los ocanos o en presencia de compuestos txicos como las aguas de drenajes mineros. Estas situaciones se pueden explicar por la gran versatilidad metablica de las bacterias, las que pueden emplear como fuente de energa y nutrientes diversos compuestos qumicos sobre la base de hierro, azufre, manganeso y otros inorgnicos y una diversidad de compuestos orgnicos naturales e incluso artificiales como polmeros, pesticidas, petrleo y derivados. La descomposicin de desechos orgnicos y sedimentos sobre los suelos no sera posible sin la actividad de microorganismos especializados. Sin ellos dichos desechos se acumularan, ocasionando un grave problema ambiental y la deteccin del ciclo de la vida, debido a que los productos metablicos de estos desechos son nutrientes para otros organismos.

Algunos conocimientos del comportamiento de los microorganismos es importante. Su presencia es necesaria para la biorremediacin.

3.1. TerminologaBiologaEstudio de los organismos vivos y sus procesos vitales.Es una ciencia que estudia los procesos vitales de plantas y animales.

MicrobiologaEs una rama de la biologa, que se concentra en las formas microscpicas, llamadas microorganismos.Una preocupacin principal en las operaciones de biorremediacin es el comportamiento de microscpico, los organismos unicelulares, que son capaces de vivir bajo tipo de condiciones y se multiplican con una velocidad increble.

3.2. Clases de MicroorganismosLa forma ms sencilla los microorganismos pueden ser divididos en tres grupos principales:

A) Algas: son organismos macro o microscpicos que slo sobre la base de nutrientes inorgnicos y producen materia orgnica mediante fotosntesis. Estos nutrientes son carbono, en forma de CO2 o bicarbonatos; nitrgeno, generalmente en forma de nitratos; fosforo en forma de fosfato; azufre como sulfato y tras de los elementos sodio, potasio, calcio, magnesio, hierro, cobalto y molibdeno. En este sentido son organismos autotrficos, es decir solo requieren de dichos compuestos para alimentarse.Ya se ha expuesto que la produccin de la materia orgnica mediante fotosntesis se puede representar en una forma muy simplificada por la ecuacin:

En ausencia de la luz las algas metabolizan matera orgnica de igual manera que la que efectan los organismos no fotosintticos. Estos procesos metablicos consumen oxgeno, de manera que durante la oscuridad una gran cantidad de algas puede agotar el oxigeno disuelto en el agua.

B) Hongos: son microorganismos no fotosintticos que poseen, por lo general, una estructura filamentosa. Su morfologa es muy variada, siendo algunos tan simples como las levaduras microscpicas unicelulares, mientras que otras forman las grandes e intrincadas callampas. Las estructuras filamentosas microscpicas de los hongos son muchos ms grandes (5-10mm de dimetros) que las bacterias. Desde el punto de vista de su alimentacin son organismos heterotrficos, dado que requieren de materia orgnica como fuente de carbono. Generalmente son aerbicos por que necesitan oxigeno para su metabolismo; pueden vivir en medios ms cidos que las bacterias. La funcin ms importante de los hongos en el ambiente es la ruptura de la celulosa de la madera y otros materiales de plantas. Para realizar esta tarea la clula de los hongos secreta un enzima denominada celulasa, que es un catalizador biolgico, el cual transforma la celulosa insoluble en carbohidratos solubles, que luego pueden ser absorbidos por la clula. Los hongos no se desarrollan bien en agua, ms bien viven en el suelo donde junto con algunas bacterias producen el humus.

C) Las bacterias: son organismos unicelulares microscpicos cuya morfologa puede ser la de varillas, esferas o espirales. La mayora de ellos tienen dimetros comprendidos en el rango 0.5 3.0 mm. Se encuentran individualmente o se desarrollan formando colonias en grupos de hasta millones de clulas. Son seres autotrficos, siendo estos ltimos los ms abundantes, ejemplo de bacterias heterotrficas son aquellas que descomponen las aguas fecales.Las bacterias pueden ser aerbicas, que requieren oxgeno como aceptor de electrones:

O anaerbicas, que viven solo en ausencia de oxgeno, porque ste es txico para ellas. Se proveen de sustancias oxigenadas, aceptoras de electrones, tales como el in nitrato o sulfato, a los cuales recurren para su existencia. Un tercer tipo de bacterias son las facultativas que utilizan oxgeno, cuando est disponible, o sustancias oxigenadas, cuando este no lo est.

Tamao y forma de las bacteriasLas bacterias son muy pequeas (alrededor de 0,5 micras de dimetro), hay miles de especies. Las verdaderas bacterias tienen forma de esferas, curvas rectas. Las formas se denominan de la siguiente manera: 1. coccus 2. Bacilo 3. Vibrio, sigmoide, Spirillum

Enzimas Son catalizadores que reducen la energa de activacin. Protenas orgnicas generadas por los microbios.

Tamao y forma de las bacterias 1. Una sola bacteria esfrica: cocoHay varias bacterias esfricas: cocos Una cuerda o cadena de cocos que se llama un estreptococo Una hoja o plano de cocos que se llama un estafilococo.2. Varilla recta: bacilo 3. Curva en forma de una "C"Sigmoide en forma de "S" Spirillum y dos o ms curvas en forma de un tornillo o espiral

Las bacterias de crecimiento. Las bacterias pueden multiplicarse a una velocidad increble Algunos pueden duplicar su poblacin en 20 minutos en condiciones ideales, lo que significa que una sola bacteria puede llegar a ser una colonia prspera de millones de bacterias en pocas horas. Un volumen del agua puede contener muchas bacterias.

Condiciones de crecimiento bacteriano. Las bacterias son sumamente adaptable y resistente, puede soportar una gama muy amplia de:- Temperaturas por lo menos de 14 F a 210 F. - Valores de pH (alrededor de 0 a 10,5) - Concentraciones de oxgeno (0 a 100% de oxgeno). Condiciones ideales:- En sistemas de agua, que crecen mejor en el rango de pH de 6-8 temperaturas de 20 y 35 C. - Prefieren el agua dulce, pero puede hacer muy bien en salmueras.

Bacteria ssiles y planctnicas Las bacterias ssiles (Mayora de 1000 a 10.000 veces): - Estn adheridos a las superficies slidas. - Producen una sustancia pegajosa llamada polysaccharjde, que las bacterias utilizan a s mismos de cemento a una superficie slida.- Continuando la produccin de polisacridos da como resultados la formacin de un biofilm.

Las Bacterias Planctnicas: - Estn en suspensin en el agua. - A veces es llamado "nadadores" o "moscas volantes".

3.5. Clasificacin de las Bacterias Por el oxgeno Por fuente de carbono Por la temperatura Fuente de energa

Oxgeno Control de oxgeno es fundamental para la eliminacin de nutrientes. El oxgeno puede ser disuelto molecular o qumicamente ligado a otras sustancias como los nitratos, sulfatos o fosfatos.

Clasificacin de las bacterias por oxgeno: Aerbica Anaerbico Facultativos

Estabilizacin aerbica Los microorganismos + oxgeno CO2 + H20 + NO3 + H + + calor Los productos de la reaccin de estabilizacin. Crea calor y la produccin de H+ destruye la alcalinidad. Lo ms importante es el proceso de estabilizacin se reduce la masa de contaminantes. El proceso puede ser inhibido por metales pesados

Estabilizacin anaerobia de Contaminantes En condicin de estabilizacin anaerbica de los residuos pasa por tres fases:a) la hidrlisis b) la formacin de cido c) la formacin de metanoLos diferentes grupos de microorganismos, convierten los residuos biodegradables en lquidos solubles, como dixido de carbono (CO2) y metano (CH4)El proceso se realiza en tres pasos: a) Paso de Estabilizacin anaerobia N 1: desglose enzimas orgnicas complejas en lquidos solubles.

La celulosa, protenas, ligninas, grasas grasos cidos orgnicos, alcoholes, dixido de carbono, amonaco (todos soluble)

b) Paso de Estabilizacin anaerobia N 2: Estas bacterias forman, los organismos saprofitas, comnmente conocida como "formadores de cido", convierten lquidos orgnicos producidos en la primera etapa en los cidos orgnicos o cidos voltiles.

c) Paso de Estabilizacin anaerobia N 3: Dos grupos de "fermentadores de metano", el metano de fermentacin de bacterias, donde convierten los cidos voltiles en gas metano, dixido de carbono (CO2) y agua.

El metano es la reaccin de fermentacin que se muestra a continuacin:

Comentarios sobre la Anaerobia Tanto el cido fermentador y los formadores de cido existen juntos y pueden ocurrir reacciones al mismo tiempo. El segundo paso es el ms crtico debido a que los fermentadores de metano son ms sensibles a los cambios de pH y ms lento para reproducirse y reaccionan a los cambios de las condiciones que no sean los formadores de cido. Si el pH cae por debajo de 6, los formadores de cido predominan y la fuerza de la digestin en condiciones malas. La cada del pH indica que toda la alcalinidad ha sido consumida. Mientras hay alcalinidad en el sistema, el pH se mantiene estable. Una vez que toda la alcalinidad es consumida el pH desciende.

Clasificacin de las bacterias por fuente de carbono 1) Hetertrofos Se alimentan de materia orgnica como fuente de carbono.2) auttrofos Se alimentan de dixido de carbono, bicarbonato y carbonato como fuente de carbono.

Clasificacin de las bacterias por la temperatura: Temperatura de clasificacin: - Termofilicas > 40 C - Mesfilas alrededor de 30 C - Criofilicas