Unidad 1

Microbiología y Bioquímica Ambiental

INGENIERIA AMBIENTAL / FIGEMPA /UCE 2014-2015

UNIDAD 1

INTRODUCCION A LA MICROBIOLOGIA Y ESTUDIO DE LA BIODIVERSIDAD

MICROBIANA PROCARIONTE

OBJETIVOIntroducción a la materia, y dar inicio al estudio de la biodiversidad microbiana procarionte de interés dentro de la microbiología ambiental; poniendo especial interés a los vínculos evolutivos entre las forma de vida acelulares (virus) con los procariotas bacterianos y las cianobacterias. Comprender lo argumentos morfológicos de cada uno de los grupos para entender los criterios para sus clasificaciones,

Semana 1Contenido

Introducción.El concepto de la microbiología.Las herramientas de la Microbiologia ambiental Relacion de la Microbiologia ambiental con otras disciplinas. Diversidad microbiana.Clasificación de los microorganismos.

1. Introducción.

ConceptosLa Microbiología ambiental se deriva de la microbiología clásica , a la cual se la conoce como : ´´ La ciencia encargada del estudio de los microorganismos o microbios´´

Son considerados microbios o microorganismos todos los seres vivos microscópicos, o sea seres vivos que no pueden ser observados a simple vista. Estos pueden estar constituidos por una sola célula (unicelulares), así como pequeños agregados celulares formados por células semejantes (sin diferenciación celular).

Por lo tanto, la microbiología tiene como objeto de estudios a todos aquellos microorganismos que sólo son visibles a través del microscopio, entre los que podremos encontrar : microorganismos acelulares (virus ), así como a microorganismos procariotas (bacterias y cianobacterias ) y microorganismos eucariotas ( hongos y protistas) simples.

Mientras la microbiología clásica en buena parte dedica sus estudios a aquellos grupos de microorganismos que representan algun beneficio o algun problema para el Ser Humano y los animales, la Microbiología Ambiental se encarga de estudiar y comprender las funciones y los roles que desempeñan los microorganismos dentro de los diversos escenarios ambientales que habitan (aire, suelo y agua)

La Microbiologia Ambiental es una ciencia que además se encarga de identificar los beneficios que pueden presentar los diversos grupos de microorganismos en la solución de muchos problemas ambientales , para lo cual es necesario lograr un amplio conocimiento y comprensión de los procesos físicos, químicos y biológico que se dan en la Naturaleza.

Diversidad microbiana .

El mundo de los seres vivos que componen los microorganismos es muy variado y no se pueden reunir en un único grupo sistemático.

La Microbiología ambiental estudia a los seres procarióticos, pero también a otros microorganismos de nivel eucariótico como: levaduras , hongos micelares , algas microscópicas y protozoarios. Todos ellos tienen en común tres características similares.

1. Todos poseen tamaños muy pequeños ( decenas a centenas de micrómetros). Por esta razón sin aparatos que aumenten los tamaños de observación , será imposible observarlos.

2. La mayoría de los microorganismos son seres unicelulares. Se pueden encontrar microorganismos multicelulares, pero la diferenciación de células no existe o si existe es muy débil.

3. Los diminutos tamaños de los microbios determinan las técnicas específicos de cultivo , similares para todos, los cuales significativamente se diferencian de los métodos de estudios de las plantas superiores y animales.

En la microbiologia clásica se le da especial atención a un grupo muy especial de ´´seres vivos´´ como son los virus, los mismos en la Microbiologia Ambiental no serán objeto de estudio, sin embargo es bueno que sepamos sobre la relación evolutiva que tienen estos microorganismos con el reto de microorganismos que nos interesan.

Diversidad microbianaEn la microbiología ambiental se reconocen a los microorganismos agrupados de la siguiente manera: microbiologia ambiental Virus Micoplasmas Rickettsias Bacterias Hongos micelares. Microalgas Protozoarios

LOS VIRUS

No parecen seres vivientes por no realizar metabolismo interno y depender de las células vivas para crecer y, por otro lado, presentan una capacidad exclusiva de los seres vivos, que es reproducirse.

Los virus varían considerablemente en cuanto a tamaño, forma, composición química, escala de microorganismos que atacan, clase de daños celulares que ocasionan y rango de posibilidades genéticas. Todos los virus tienen tamaño sub microscópico, < 300 nm.

Virus del ébola

Virus Chykungunia

Virus del VIH

Durante las primeras décadas del siglo XX se asumía que eran simplemente otra clase de microorganismos, que sólo diferían del resto en cuanto al tamaño. Los estudios de su comportamiento en el laboratorio, llevaron a la conclusión de que los virus:• Son endoparásitos obligados de plantas, animales y bacterias (bacteriófagos)• Sólo presentan un acido nucleico : ADN ó ARN.• No realizan metabolismo interno.• Sólo se reproducen en el interior de células hospedantes vivas.• Poseen especificidad de infección.• Todos los virus, incluso los fagos (explicar), tienen un huésped más o menos restringido o especifico.

FORMA DE INFECCION DE LOS VIRUS

Los virus de las plantas y de los peces no pueden infectar las células de los mamíferos. Sin embargo, los virus de las plantas pueden infectar en general a los insectos que parasitan dichas plantas.

Los virus de la viruela, el sarampión y la polio infectan solo a humanos y no animales. Por otro lado, el virus de la rabia puede infectar a cualquier mamífero, pero a ninguna planta o insecto. Entre los virus bacterianos, un fago dado , en general, está restringido a una especie única de bacteria o incluso a un tipo especial único (denominado fagotipo) de esta especie.

En la naturaleza, los virus se transfieren por contacto inmediato o por medio de vectores. El material genético de los virus vegetales es el ARN, mientras que en los virus bacterianos-bacteriofagos es el ADN. A diferencia de las bacterias , la reproducción de los virus es imposible en medios de cultivo sintético.

En la cadena evolutiva, se considera a los virus como la primera forma de vida surgida en la tierra.

ESTRUCTURA DE LOS VIRUS.Un partícula viral consta de la siguiente estructura:El virión.- Constituido por el acido nucleico(ADN o ARN) que está situado en el interior y rodeado por una capa proteica que lo protege del medio externo. Es el material genético y es la porción infecciosa del virus, se sintetiza en el interior de una célula invadida como resultado de la reproducción y tiene la capacidad de seleccionar a la célula hospedante que va a invadir y parasitar.

La cápsida. - Es una capa proteica que recubre al acido nucleico, protegiéndolo de los efectos de las enzimas que protegen al huesped como las nucleasas.Los componentes de la cápsida reaccionan con los receptores bioquímicos de las paredes y membranas celulares de las células del huésped, determinando la especificidad de los virus, además la proteína de la cápsida del virus tiene efecto antígeno, lo que induce a las células a producir anticuerpos específicos.

Los Capsómeros: Constituyen las unidades morfológicas de composición proteica que en su conjunto forman la cápsida.

Están constituidos por 5 ó 6 monómeros o unidades estructurales formando anillos poligonales de cadena polipeptídica.

La nucleocápsida es el conjunto viral formado por el acido nucleico y la cápsida (capa proteica que lo protege)

( Virión )

Composición química de los virus.Los virus se componen de moléculas de ácido nucleico y proteínas, que tienen la propiedad de poder existir aisladas o asociadas. Los virus más sencillos son moléculas de ácidos nucleicos – virión rodeadas por la cubierta protectora de proteína- capsida. Este ácido nucleico puede ser de cadena simple o doble, carácter que sirve para su clasificación.Los virus más complejos contienen nucleoproteínas y otros compuestos, como grasas, proteínas, hidratos de carbono y, en ocasiones, vestigios de metales y vitaminas.

¿ que son las nucleoproteínas?Las nucleoproteínas , son proteínas que están estructuralmente asociadas con un ácido nucleico (ARN o ADN). El ejemplo prototípico sería cualquiera de las histonas, que son identificables en las hebras de cromatina. Otros ejemplos serían

la Telomerasa, una ribonucleoproteína (complejo de ARN/proteína) y la Protamina. Su característica fundamental es que forman complejos estables con los ácidos nucleicos, a diferencia de otras proteínas que sólo se unen a éstos de manera transitoria, como las que intervienen en la regulación, síntesis y degradación del ADN.

Los virus bacterianos contienen una proteína particular en las fibras de la cola con que se fijan a la célula huésped.

Métodos de cultivo de los virus en laboratorio.

Para el cultivo de los virus en el laboratorio, por su característica de ser parásito obligado, se requiere de las células vivas de un organismo en crecimiento.

Entre los métodos más empleados se tienen:•Embriones de pollo•Plasma coagulado•Cultivo de tejidos (para producir vacunas comerciales)

Cultivo en embriones de pollo: Una de las primeras técnicas fue utilizando el embrión de pollo; en huevos fértiles de gallina con 5 – 12 días de incubación.

Plasma coagulado: En esta técnica se deja coagular la sangre y se inoculan los virus en el plasma, que contiene partes de tejido vivo.

Cultivo de tejidos animales : Constituye la más efectiva para la producción de vacunas comerciales y obtener virus en grandes cantidades en cultivo puro. Para el conteo de virus en el laboratorio, puede hacerse de una forma directa mediante el uso del microscopio y con el ensayo en placas de Petri.

Clasificación de los virus.

Se siguen varios sistemas de clasificación. Una de las primeras clasificaciones dividía a los virus según el hospedante que invadía por lo que se los clasificaba en:•Virus de los animales.•Virus de las plantas•Virus de las bacterias (bacteriófagos)

Los virus también se agrupan o clasifican de acuerdo al tipo de ácido nucleico que portan, por lo que se conocen dos grupos:

Ribovirus.- Son los virus portadores de ARN

Desoxivirus.- Son los virus portadores de ADN

Importancia de los virus.

Los virus son perjudiciales porque causan enfermedades a las plantas y los animales, además del caso de los bacteriófagos que disminuyen el número de bacterias y actinomicetos del suelo.

Entre los virus de las plantas se tiene el del mosaico del tabaco (TMV).

En los animales se tienen enfermedades como la viruela, la rabia, la fiebre porcina.

En el caso de los humanos puede mencionarse el virus del dengue, que tanto daño ha causado; así como el de la influenza AH1N1 entre otros.

Hoy en día en las plantas, el control e inhibición de los virus se hace mediante el desarrollo de cultivos resistentes modificados genéticamente.

En el caso del hombre y los animales se emplean vacunas y además la observación de una rigurosa higiene.

Es importante también, el control de los organismos vectores, como el mosquito Aedes aegypti en los hogares, instalaciones y lugares públicos.

LAS RICKETTSIAS.

Ubicación evolutiva.Las rickettsias son microorganismos que tienen existencia intracelular estricta en los mamíferos, y que están asociadas en su ciclo de vida con insectos chupadores de sangre (garrapatas, mosquitos). No obstante, en esta definición se debe ahora incluir, que las rickettsias pueden infectar a las plantas, pues algunas enfermedades que se creían eran virales u originadas por micoplasmas, se ha descubierto que son causadas por rickettsias.

No se conoce exactamente su naturaleza, pero biológicamente se consideran formas biológicas intermedias entre las bacterias y los virus, porque poseen caracteres comunes a ambos microorganismos.

Tienen cierta semejanza con las bacterias en su morfología, no son filtrables, se tiñen débilmente en laboratorio con los colorantes de anilina y son gram negativas.

Se parecen a los virus en que son parásitos obligados intracelulares que no crecen en los medios artificiales de cultivo exentos de células.

En la cadena evolutiva las rickettsias se ubican después de las clamidias y antes de los micoplasmas.Características morfologías de las rickettsias:

Las rickettsias tienen forma cocoide o de bastoncito corto y sus tamaños pueden ser de 0.3 – 0.7 µm de largo. Al ser teñidas en laboratorio con la tinción de Gram son gram negativas.

Presentan gran nivel de pleomorfismo. Poseen cápsulas. No forman esporas ni son móviles. Se destruyen con facilidad por el calor, la deshidratación y los antisépticos corrientes. Se reproducen por fisión(división) binaria.

Propiedades de las rickettsias:

Las rickettsias que se han estudiado con más detenimiento son las causantes del tifus y la fiebre Q. Poseen composición química compleja, análoga a la de las bacterias; esto es, contienen proteínas, grasas (incluso fosfolípidos) y ácido nucleico, con proporción relativamente constante de ADN y cantidades variables de ARN. Las paredes celulares contienen aminoácidos. Poseen antígenos somáticos y capsulares.Los métodos y técnicas para su cultivo en el laboratorio, son análogos a los que se utilizan para los virus.

Clasificación e importancia de la rickettcias en la microbiología ambiental.

Las rickettsias están organizadas en 2 órdenes, 4 familias y numerosos géneros.

Las rickettsias más importantes y mejor conocidas son las que causan enfermedades en el humano

Se conocen especies como la especie Cowdria ruminantium, que provoca una enfermedad de las ovejas, cabras y ganado vacuno, llamada corazón acuoso, teniendo a las garrapatas como huéspedes intermediarios

También las rickettsias se reportan como agentes causantes de enfermedades en los cultivos agrícolas entre las que se tienen: enanismo del retoño de la caña de azúcar, escoba de bruja en vegetales y clorosis del trigo y otras.

Los tamaños de las Ricketcias pueden ser de tan solo 0,3 X 10 um.

LOS MICOPLASMAS

Son microorganismos sin paredes celulares. Se les presta un interés evolutivo especial a causa de su estructura extremadamente simple.

Pueden presentar formas cocoides, ameboides de longitud variable. De las formas ameboides y longitudinales semejantes a las hifas y células ameboides de los hongos mixomicetos, es que se deriva el nombre de micoplasmas.

Por carecer de pared celular, los micoplasmas se asemejan a los protoplastos de las celulas vegetales.

Los micoplasmas son considerados ´´enanos´´ en comparación con las bacterias , pues sus tamaños no superan los 0,2-0,1 um; tamaños que se encuentran al limite del alcance de observación con microscopia lumínica.

Cultivo de micoplasmas

La forma de crecimiento varía en medios líquidos y en cultivos de agar.

En medios de agar las colonias toman la apariencia de un huevo frito, pues se forma un denso núcleo central, que se introduce en el agar y está rodeado de un área circular de color más claro.

Importancia de los micoplasmas en la microbiología ambiental.

Los micoplasmas pueden ser saprófitos, parásitos y patógenos. Producen clorosis en las plantas, reverdecimiento de las flores, escobas de bruja, engrosamiento de las yemas, enanismo. En los animales se ha reportado la especie Mycoplasma mycoides como agente causal de la pleuroneumonía en el ganado. También se han encontrado numerosas especies asociadas con una gran variedad de enfermedades de diversos órganos en el hombre.

LAS BACTERIAS

Son microorganismos que se pueden encontrar en todos los posibles ambientes existentes en nuestro planeta. Las podemos encontrar en las mayores elevaciones, así como en las mas grandes profundidades oceánicas; en ambientes de temperaturas extremas pudiendo ser: termofílicas, criofílicas, así como en ambientes provistos de oxigeno – aeróbicas- , o ambientes desprovistos de oxigeno – anaeróbicas-.

Poseen una importante diversidad de formas y una gran capacidad de adaptación a ambientes bioquímicamente compatibles.

Son microorganismos procarioticos, lo cual quiere decir, que no poseen un núcleo verdadero, donde el contenido nuclear no se encuentra delimitado por un membrana nuclear. Su parte externa esta delimitada por una membrana celular típica y una pared celular constituida básicamente de polisacáridos.

EL TAMAÑO DE LAS BACTERIAS El tamaño de las células de las diversas bacterias puede variar significativamente. Los tamaños de muchas bacterias se encuentran dentro del rango de 0,5-10 um. Sin embargo el tamaño de ciertos grupos no se encuentra dentro de este rango; tal es el caso de la cianobacteria del genero Beggiatoa que puede alcanzar tamaños inclusive mayores de 60 um y el genero Saprospira- hasta 500 um; esta es una de las bacterias mas grandes que existen. También se encuentran formas gigantes dentro del genero Spyroqueta – mas de 500 um.

Filamentos de Beggiatoa

Saprospyra grandis

Espiroquetas

VARIEDADES MORFOLOGICAS LAS DE BACTERIAS

Las variedades morfológicas de las bacterias dependen de :

Los modos de obtener energía, De las fuentes de nutrientes, De la relación frente al oxígeno

molecular disponible Y de factores medioambientales

como: luz, pH, temperatura, humedad.

Las bacterias son fundamentalmente organismos unicelulares, pero durante los procesos de división, es muy frecuente observarlas formando colonias.Las bacterias , contrariamente a los micoplasmas , pueden presentar forma determinadas en sus cuerpos, las mismas que están determinadas por la presencia de una pared celular en su parte externa. En el caso de las espiroquetas, la pared celular es elástica y su forma de espiral esta dada por la presencia de fibrillas axiales ubicadas por debajo de la pared celular. Las formas de las bacterias se caracterizan por mantener una constancia de forma, la misma que se mantiene durante toda su vida.

Pero existen bacterias donde se observan procesos de diversidad de formas dentro de una misma especie-pleomorfismo. Con frecuencia, el pleomorfismo bacteriano se expresa dentro de los estadios del ciclo de vida de los microorganismos. En este caso se observa una ordenada alternancia de determinadas formas. Los cambios en la morfología pueden ocurrir y bajo la acción de las condiciones de cultivo.

Pleomorfismo- diveras formas celulares dentro de una misma especie.

Los tipos morfológicos de las bacterias en comparación con las organismos superiores no es muy numeroso. Las células de la gran mayoría de las bacterias poseen formas esféricas, formas de bastones, de espirales y de hilos o filamentos. Existe un amplio grupo de bacterias que presentan ciertos ramificaciones citoplasmáticas y otras que forman yemas citoplasmáticas llamadas prostecas. .

VARIEDADES MORFOLÓGICAS

Morfología bacteriana

ESFERICAS BASTONADAS CURVADAS FILIFORMES

Micrococos

Diplococos

Tetracocos

Estreptococos

Estafilococos

Sarcinas

Bacilos

Clostridioss

Vibriones

Espirilos

Espiroquetas

Sulfobacterias

Ferrobacterias

BACTERIAS ESFERICAS O COCOIDES

Bajo el microscopio estas poseen las forma de una esfera. Para bacterias cocoides es característica la formación de diversas combinaciones de células; lo cual determina ciertas sub-clasificaciones como por ejemplo:• Diplococos• Estreptococos• Estafilococos• Tetracocos• Sarcinas

DiplococosLos diplococos son el conjunto de bacterias cocoides que se caracterizan por que sus células se asocian formando parejas. Entre los diplococos patógenos más característicos encontramos a:

Neisseria gonorrhoeae (G-)Moraxella catarrhalis (G-)Neisseria meningitidis (G-)

Neisseria gonorrhoeae es un diplococo gram negativo , que por ser el causante de la enfermedad sexual en humanos llamada gonorrega también se lo llama gonococo. Este diplococo es uno de los patógenos asociado a las enfermedades de trasmisión sexual en humanos.La Neisseria gonorrhoeae (gonorrea) se cultiva a partir de muestras de ciertos fluidos del cuerpo o tejidos del paciente.

Los gonococos son bacterias frágiles, de crecimiento lento y con requerimientos nutricionales estrictos. Dado que con frecuencia deben ser aislados de áreas que contienen un gran número de microorganismos de la flora normal como el tracto genital se han desarrollado medios especiales para aislar N. gonorrhoeae.

Uno de los medios de cultivo es el Thayer Martin modificado, suplementado con agar chocolate y que contiene: vancomicina (3 µg/ml), colistina (7,5 µg/ml), y nistatina (12,5 µg/ml) y lactato de trimetropima (5 µg/ml). Estos antibióticos fueron agregadas para inhibir a los microorganismos que pudiesen crecer como contaminantes del medio.

Los cultivos se incuban a 35 ºC y en presencia de CO2 (3-5%).

El nivel de CO2 es importante porque concentraciones menores pueden no permitir el crecimiento del microorganismo, en tanto que concentraciones mayores inhiben el crecimiento de líneas de siembra, para de esta manera, facilitar la detección de colonias de N. gonorrhoeae.

EstreptococosLos estreptococos son anaerobios facultativos y son Gram Positivos que a menudo aparecen formando cadenas.A pesar de las severas enfermedades infecciosas que causan algunas especies , otras no son patógenas. Los estreptococos forman parte de la flora saprófita de la boca, piel, intestino y el tracto respiratorio superior de los humanos.

Los estreptococos suelen llamarse también bacterias ácido lácticas debido a que producen ácido láctico y prosperan en ambientes ácidos.

Dentro de este grupo de bacterias tenemos básicamente grupos patógenos para los seres humanos.

Las especies de estreptococus que producen enfermedades en humanos son:

Streptococcus pyogenes producen amigdalitis y ulceraciones en la piel de los humanos.

Streptococcus agalactiae producen meningitis en neonatos y trastornos del embarazo en la mujer.

Streptococcus pneumoniae (neumococo) es la principal causa de neumonía humana.

Streptococcus viridans es una causa importante de infecciones y abscesos bucales.

Streptococcus mutans causa importante de caries dental.

EstafilococosLos estafilococos son células esféricas gram positivas generalmente dispuestas en racimos irregulares parecidos a racimos de uvas; crecen con rapidez sobre muchos tipos de medios y son metabólicamente activos, fermentan carbohidratos, producen pigmentos que varían desde el color blanco hasta amarillo intenso.

Algunos son miembros de la flora normal de la piel y mucosa de los seres humanos: otros causan supuración, formación de abscesos, varias infecciones piógenas (pequeña protuberancia rojiza que aparece en la piel y sangra con facilidad debido a una concentración anormalmente alta de vasos sanguíneos) e incluso septicemias mortales. Los estafilococos patógenos casi siempre causan la desintegración de los eritrocitos-hemólisis y coagulación del plasma; y producen toxinas extracelulares.

Los estafilococos están desprovistos de motilidad y no forman esporas. Bajo la influencia de fármacos como la penicilina los estafilococos son destruidos – lisis de membrana celular. Con frecuencia, las especies de micrococcus semejan

estafilococos.

Pueden vivir de manera libre en el ambiente y pueden forman paquetes regulares de 4 u 8 cocos.

Sus colonias pueden ser de color amarrillo, rojo o naranja.

Las especies de importancia clinica son:

Staphylococcus aureus.- Es un agente patógeno cuyo metabolismo es saprófito, se encuentra en la piel de los humanos sanoa pero en ocasiones cuando las defensas de la piel caen puede causar enfermedad como neumonía, orzuelos. Este se diferencia de otras especies. Es un patógeno común en hospitales muy temido porque es responsable de altas tasas de mortalidad.

Staphylococcus epidermidis- Es un estafilococo Gram positivo anaerobio facultativo, no forma cápsulas, no formador de esporas y es inmóvil, se caracteriza por producir la enzima ureasa capas de digerir orina , por lo que se los encuentra adherido a las células epiteliales del tracto urogenital humano.

Es causa frecuente de infecciones del tracto urinario en mujeres jóvenes y uretritis en varones.

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Cultivo de estafilococos en laboratorio

Crecen en casi todos los medios bacteriológicos en condiciones aeróbicas . Crecen con mayor rapidez a 37 ºC, pero sus pigmentaciones se forman mejor a temperatura ambiente de 20 ºC a 25 ºC.

Sobre medios de cultivo sólidos las colonias son redondas, lisas, prominentes y brillantes. El Staphylococcus aureus comúnmente forma colonias de color gris o amarillo dorado intenso. En el aislamiento primario las colonias de Staphylococcus epidermidis en general son de color gris oblanco; muchas colonias desarrollan pigmentos sólo después de incubación prolongada. En condiciones anaeróbicas o en caldo de cultivo no se forman pigmentos. El S. aureus y, en ocasiones, otras especies pueden producir hemolisis de grado variable.

CARACTERISTICAS DEL CRECIMIENTO.

Los estafilococos producen enzimas como la catalasa. Fermentan lentamente muchos carbohidratos y producen ácido láctico en forma gaseosa; la actividad proteolítica es muy alta. Los estafilococos patógenos producen muchas sustancias extracelulares toxicas. Los estafilococos son relativamente resistentes a la desecación y al calor resistiendo 50ºC durante 30 min; también son resistentes al cloruro de sodio - NaCl , pero se inhiben con facilidad mediante ciertas sustancias químicas desinfectantes como el hexaclorofeno . Los estafilococos muestran susceptibilidad variable a muchos antibióticos

La tinción de Gram, permite la demostración de bacterias y sus características tintoriales con la tinción de Gram.

En las imagenes una tinción de Gram en la que se observa la presencia de cocos gram positivos y gram negativos

Tetracocos o tetradas Es un género de bacterias que se encuentran tanto en agua como en suelos. Son bacterias Gram-positivas con células esféricas de diámetro comprendido entre 0,5 y 3 um que típicamente aparecen en grupos de cuatro células . Los micrococos poseen una pared celular gruesa . .

Su genoma es rico en guanina y citosina (GC). A menudo contienen plásmidos que proporcionan al organismo características útiles.

Sus células se agrupan en numero de cuatro , como resultado de procesos de división celular en sentido horizontal al plano de división

Sarcinas Las sarcinas, son especies de bacterias cocales que se dividen en tres planos perpendiculares para formar paquetes de 8, 16, 32, o más micrococos. Son anaerobios obligados y ácido-tolerantes por lo que pueden crecer en un pH inferior a 2 después de fermentar azúcares.

Algunas especies como Sarcina ventriculi producen una capa fibrosa y gruesa de celulosa que se dispone alrededor de la pared celular y funciona como pegamento para mantenerse adheridas entre sí. Esta especie habita en sitios muy ácidos como suelos, barro, heces y en el contenido estomacal de mamíferos.

Otras como Desulfosarcina variabilis se encuentra como reductora de compuestos de azufre en hidrocarburos

Sarcina ventriculi

Desulfosarcina variabilis

BACTERIAS CON FORMAS DE BARAS O BARRAS

BacilosLa palabra bacilo se usa para describir cualquier bacteria con forma de barra o vara.

Los bacilos son bacterias que se encuentran en diferentes ambientes . Los bacilos se suelen dividir en: Bacilos Gram positivos: fijan el violeta de genciana (colorante orgánico) en la pared celular porque carecen de cierto lipopolisacárido – peptidoglicano.

Bacilos Gram negativos: NO fijan el violeta de genciana porque poseen en la pared celular al lipopolisacárido- peptidoglicano.

Uno de los grupos de bacterias correspondientes al grupo de bacilos mas familiares para los seres humanos es la especie Echerichia coli.

A lo largo de la historia de la medicina y de la microbiología, varias de estas bacterias han producido enfermedades en los humanos y por lo general se les ha dado el nombre del científico que los descubrió, como por ejemplo:

Bacilo de Aertrycke: SalmonelosisBacilo de Bang: Abortos

Bacilo de Eberth: TifusBacilo de Nicolaier: TétanoBacilo de Hansen: Lepra

Bacilo de Klebs-Löffler: DifteriaBacilo de Koch: Tuberculosis

Bacilo de Yersin: PesteEtc.

Aunque mucho bacilos son patógenos para el ser humano, algunos capaces de procesar productos lácteos como el Lactobacilo .

Los lactobacilos son un género de bacterias Gram positivas anaerobias pero aerotolerantes, denominadas así debido a que la mayoría de sus miembros convierte a la lactosa y a otros monosacáridos en ácido láctico.

En los yacimientos petrolíferos se están descubriendo cada vez mas grupos de bacílos, capaces de habitar en situaciones extremas y capaces de reducir hidrocarburos complejos, así como de intervenir en la síntesis de ciertos grupos de hidrocarburos.

Existen bacilos capaces de precipitar metales como es el caso de Metallidurans cupriavidus que cataliza la biomineralización del oro.

Desulfobulbus propionicus

Degrada azufre

Pseudomonas

Sphingomonas

Rhodococcus

Los ClostridiosLos clostrídios se conocen también como bacilos móviles ya que poseen flagelos , son gram-positivos y anaerobios. Crecen en el suelo, en aguas negras , en sedimentos marinos, en restos vegetales en descomposición, en excretas de animales , el tracto gastrointestinal del hombre y de otros vertebrados e inclusive en tractos de insectos.

La mayoría de las especies que viven en el hombre son comensales inofensivos que pueden convertirse en patógenos oportunistas.

La patogenicidad de estos organismos depende de la producción de potentes exotoxinas o de enzimas altamente destructivas y se han agrupado de la siguiente forma:

Los que producen una gran infección y una gran intoxicación (especies histotóxicas), que ocasionan la gangrena gaseosa.

Los que producen una mínima infección y una gran intoxicación (agente etiológico del tétanos).

Los que producen una gran intoxicación sin provocar infección (agente etiológico del botulismo).

Los clostridios gram-positivos, son alargados y pleomórficos. En cultivos de 48 horas muchos de ellos se observan como gram-negativos (peptidoglicano + ).

Todas las especies forman espóras. Las esporas tienen forma oval o esférica.

La mayoría de las especies poseen flagelos en uno de sus extremos por lo cual son móviles. Algunos, como C. perfringens, forman cápsulas.

Cultivo

La mayoría crecen sólo en condiciones de anaerobiosis. El uso de medios enriquecidos proporciona condiciones óptimas para el crecimiento. Entre los suplementos más comúnmente empleados están: el extracto de levadura, sangre, hemina, vitamina K y algunos aminoácidos.

Los mejores medios para la recuperación de microorganismos anaerobios son aquellos que nunca han sido expuestos al oxígeno, es decir, medios recién preparados (frescos) prerreducidos, esterilizados anaeróbicamente, eliminando el oxígeno y reduciendo de modo parcial los ingredientes mediante ebullición o añadiendo agentes reductores.

La preparación de medios anaerobios es impracticable por la mayoría de los laboratorios, sin embargo, existen sistemas anaeróbicos comercialmente disponibles.

Las muestras recomendadas para cultivo anaerobio deben ser inoculadas en placas con medio agar-sangre no selectivo (Columbia, Brucella, BHI, TSB), medio anaerobio selectivo (agar-sangre-feniletil-alcohol, agar-sangre-vancomicina-kanamicina) y medio líquido de enriquecimiento (tioglicolato y glucosa-carne molida). Los medios líquidos deben ser calentados durante 10 minutos antes de ser inoculados.

Forma de las colonias

Algunos microorganismos producen colonias grandes, elevadas, con bordes enteros en medios sólidos (C. perfringens); otros producen colonias más pequeñas, cuyos bordes se extienden en forma de red de finos filamentos (C. tetani). Muchos clostridios producen una zona de hemólisis en agar-sangre y de manera típica, C. perfringens crea una doble b-hemólisis alrededor de sus colonias.

Se recomienda, generalmente, que los cultivos en condiciones anaeróbicas deben incubarse durante 48 horas, para evitar las exposiciones bactericidas al oxígeno durante las observaciones a las 24 horas. Es asimismo recomendable hacer coloración de Gram a cada tipo de colonia aislada, para observar la presencia de esporas.

BACTERIAS CURVADAS

Vibriones/VíbriosVibrio es un género de bacterias Gram negativas con forma de bacilos curvados. Bioquímicamente se caracterizan por dar positivo en las pruebas de la catalasa y de la oxidasa. Es una bacteria anaerobia facultativa, y su metabolismo es fermentativo; pueden fermentar, entre otros sustratos, la glucosa. Poseen flagelación polar, que les otorga una movilidad máxima.

Pese a que nutricionalmente son poco exigentes, se emplean medios específicos para aislarlos de muestras clínicas en laboratorios.

El representante mas tipico de este grupo es la especieVibrio cholerae

Los vibrios son bacterias Gram negativa con forma de bastón (un bacilo) curvo que provoca el cólera en humanos.

Vibrio cholerae

Desulfovibrio desulfuricans Es una especie de vibrio que habienta en ambientes cargados de azufre asociados a hidrocarburos.

Dentro de los vibrios encontramos a otra bacteria como es Geobacter sulfurreducens que fueron los primeros organismos que se encontraron con la capacidad de oxidar metales (incluyendo hierro, metales radioactivos y compuestos derivados del petróleo) en compuestos benignos para el medioambiente. Todavía se encuentra bajo investigación para una variedad de otras aplicaciones.

Stenotrophomonas

Desulfobacter postgatei

Desulfovibrio. Gigas

D. desulfuricans

Espirilos Los espirilos son bacterias gram- negativas flageladas, de forma helicoidal o de espiral. Se desplazan en medios viscosos o acuosos avanzando en forma de tornillo. Su diámetro tan pequeño, lo que hace que puedan atravesar las mucosas protectoras de los tractos digestivos de los animales y el hombre.

Entre los espirilos encontramos géneros como:

Rhodospirillum.- El genero Rhodospirillum es un grupo de bacterias de color púrpura ( sin azufre) que es capaz de fotosintetizar. Las especies mas conocidas son: R. centenum, R. fulvum, R. molischianum, R. photometricum, R. rubrum, R. salexigens, R.salinarum, R. sodomense, R. sulfurexigens y R.tenue.

Oceanospirillum.- Viven en hábitats de agua salada con concentraciones de cloruro de sodio (sal) tan altas como 90 ppm .

Entre las especies mas conocidas: O. Linum, O. beijerinckii, O. pelagicum, O. commune, O. hiroshimense, O. jannaschii, O. japonicum, O. kriegii, O. maris, O. minutulum, O. multiglobuliferum, O. pusillum y O. vagum.

Magnetospirillum

Los Magnetospirillium se mueven en relación con el campo magnético de la Tierra.

Posee pocas especies: M.gryphiswaldense y M. Magnetospirillum.

magnetosomas

Azospirillum

Los Azospirillum fijan nitrógeno en simbiosis con algunas gramíneas tropicales y leguminosas. Entre sus especies encontramos:

A. amazonense, A. brasilense, A. doebereinerae, A. halopraeferens, A. irakense, A. largimobile, A. lipoferum y A. melinis.

Phaeospirillum

incluyen: Ph. fulvum, Ph. Molischianum y Ph. chandramohanii .

Nado vkliuchit fotogrtafia

EspiroquetasLas espiroquetas son un filo de bacterias Gram-negativas que presentan células alargadas y enrolladas helicoidalmente. Tienen una longitud

comprendida entre 5 y 500 µm y un diámetro de alrededor de 0,1-0,6 µm. Casi todas son unicelulares, si bien se sospecha que Spirochaeta plicatis pudiera ser pluricelular. Poseen una membrana externa formada por múltiples capas llamada "vaina externa" que rodea completamente el cilindro protoplasmático.

Las espiroquetas son mucho más sensibles a las condiciones ambientales que otras bacterias, por ello, cuando son patógenas se transmiten por contacto directo (vía sexual) o mediante vectores, normalmente artrópodos hematófagos (mosquitos, garrapatas, piojos). Los espirilos , siendo patógenos causan enfermedades como la sífilis, la leptospirosis , y la fiebre recurrente epidémica.

Las espiroquetas se distinguen de las demás bacterias por la presencia de flagelos especializados denominados filamentos axiales situados entre la envoltura celular externa y el cilindro protoplasmático (en el espacio periplasmático) que producen un movimiento giratorio que permite a la bacteria entera desplazarse hacia delante, como si fuese un sacacorchos. Pueden tener (según la especie) de 2 a 100 flagelos por célula, uno de cuyos extremos se inserta cerca de un polo de la célula, quedando el otro extremo libre. Los flagelos son de estructura y composición similar al resto de las bacterias, diferenciándose en que son completamente intracelulares.

La movilidad de las espiroquetas es diferente al resto de las bacterias móviles. Pueden emplear tres tipos de movimiento, en medio líquido- rotación alrededor de su eje, contracciones flexulosas y movimiento helicoidal. También pueden desplazarse en ambientes altamente viscosos, incluso en medios sólidos con un 1% de agar. Son organismos quimioheterótrofos, la mayoría anaerobios que viven libremente, pero hay numerosas excepciones de parásitos.

El filo Spirochaetes se divide en familias, todas incluidas en un único orden, Spirochaetales. Miembros de importancia médica de este filo son:

Leptospira, que causa leptospirosis o enfermedad de Weil.2Borrelia burgdorferi, que causa la enfermedad de Lyme.Borrelia recurrentis, que causa la fiebre recurrente.3Treponema pallidum, que causa la sífilis.Brachyspira, que causa la espiroquetosis intestinal.

BACTERIAS FILIFORMES

FerrobacteriasSon bacterias que habitan en aguas dulces ricas en hierro (Fe) y manganeso (Mn).Estas bacterias obtienen su energía por la oxidación del Fe+2 a Fe+3 , digiriendo ese mineral.Estos microorganismos se caracterizan por el agrupamiento filamentoso de las células que de organizan dentro de sus vainas musilagenosas ,donde tienen incrustados óxidos de Fe y Mn.

Los géneros más comunes son: Sphaerotilus, Crenothrix, Leptothrix, Clonothrix, Streptothrix, Lieskeella y Phragmigiothrix. En otra subdivisión del reino procariote encontramos en importancia al género Gallionella.

El hierro es depositado en la vaina musilaginosa en forma de óxidos e hidróxidos férricos precipitados. Este material extracelular, reviste la superficie externa de la pared celular de las bacterias presentando así un aspecto mucilaginoso, impregnado en óxidos de hierro, de colores rojizos y ocres que señala la presencia de estas bacterias en ambientes naturales.

Estos microorganismos crecen en rangos de pH de 6,5 a 9, un intervalo de pH en el cual los iones ferrosos pueden oxidarse fácilmente por una reacción totalmente química.

Algunos indicios que pueden indicar la presencia bacterias del hierro en el agua de pozo son:

Sabor y olor. Las bacterias del hierro a menudo producen un mal sabor en el agua descrito como "pútrido," "aceitoso o petróleo" o "vegetación podrida". El sabor y olor puede ser más acentuado cuando el agua lleva estancada un tiempo. Las bacterias del hierro no producen sulfuro de hidrógeno, el "olor a huevo podrido" pero crean un ambiente donde las bacterias del azufre pueden producirlo.

Color. Las bacterias del hierro usualmente forman manchas en el agua de color amarillo, naranja, rojo o marrón. Algunas veces es posible ver un brillo oleoso y colores del arco iris, como cuando el aceite flota en el agua.

Depósitos rojizos. Las bacterias del hierro producen un lodo pegajoso que típicamente es de color rojizo, pero que también puede ser de color amarillo, marrón o gris.

Corrosión de tuberías.Presencia de un crecimiento filamentoso cuando el agua está en reposo (polisacárido extracelular impregnado con óxidos de hierro

SulfobacteriasSon bacterias quimiosintetizadoras que viven en ambientes sulfurosos y son capaces de acumular azufre en su cuerpo. Estas bacterias fijan CO2 a la materia orgánica, para lo cual obtienen la energía de la reacción química de oxidación del ácido sulfhídrico-H2S a ácido sulfúrico - H2SO4, el cual reacciona con sales minerales y forma sulfatos.

H2S + 2O2 = H2SO4 + 115.000 cal

SDELAT GRAFIK kat na tchitrade

Desulfonema limicola es una de las especies mas conocidas de sulfobacterias

CLASIFICACION BACTERIANA SEGÚN EL METABOLISMO RESPIRATORIO Y SU NUTRICION

Las bacterias, a pesar de ser microorganismos muy simples, son capaces de reproducirse ´´ sexualmente´´ en el sentido de que se aparean para intercambiar material genético, donde existe una bacteria donante- ´´macho´´ y una bacteria receptora- ´´hembra´´. Durante el proceso de apareamiento se crean unos ´´puentes´´ de contacto denominados conducto o pili sexual.

Esperanza ambiental: bacterias contra el poliuretano se pueden obtener de muestreos realizados en rellenos sanitario y vertederos de basura. Verónica Guerrero Mothelet.

SEGÚN LOS MEDIOS QUE HABITAN

Las bacterias pueden ser: Halofitos /stenohialinos/eurihialinos. Termofilos. /stenotermicos/euritermicos. Mesofilos Criofilos. Anaerobios Aerobios. Acidofilos. Etc.

Las cianobacterias o algas cianofitas

A partir de los grupos clásicos de bacterias han evolucionado grupos de microorganismos fototroficas- ´´capaces de fotosintetizar sustancias complejas a partir de sustancia simples teniendo como catalizador a la luz´´- fotosintetizadores (algas inferiores).

A estos microorganismos se los denomina también cianobacterias dado que mantienen su condición de quimiheterotrofos ( = saprofitos), al tiempo que también son fotosintetizadores.

Esa condición de poseer un tipo de metabolismo combinado, hace que se los trate como – organismos mixotróficos.

Las cianobacterias habitan en todos los ambientes húmedos posibles en nuestro planeta, son muy importantes dentro de los procesos de recuperación de nitrógeno atmosférico, por lo tanto son actores importantes dentro de los ciclos del nitrógeno en el planeta.

Las cianobacterias poseen una diversidad morfológica grande, pudiendo presentar formas cocoides, hasta filamentosas que obliga a los expertos a tener mucho cuidado al momento de sus identificaciones y clasificaciones.

Las más comunes son cocoides , a veces agregadas en colonias y cubiertas por una cápsula mucilaginosa. Pueden presentar formas de filamentos simples o ramificados envueltos por mucílago

Anatomía y morfología de las cianobacterias

Las cianobacterias tienen sus coloraciones debido a la presencia de pigmentos respiratorios.

Son microorganismos cuyas células miden sólo unos micrómetros (µm) de diámetro, pero son más grandes que la mayoría de las otras bacterias.

Al ser observadas al microscopio pueden mostrar coloraciones que oscilan entre el verde y el azul, lo que hace que también se la llame ´´ algas verde-azules´´ (= cianofitas , cianobacterias) o también cloroxibacterias

El citoplasma presenta ciertas formaciones llamadas carboxisomas provistas de enzimas como la ribulosa-1,5-bisfosfato y la carboxilasa , responsables de la fijación de CO2 ; también se encuentran gránulos de glucógeno, y de cianoficina ( combinación de arginina con acido aspártico), gránulos de polifosfato, vesículas gasíferas (llenas de gas) y tilacoides ( en forma libre) en cuyas superficies pueden estar adheridos unos corpúsculos llamados ficobilisomas , donde se sintetizan pigmentos ficobilinicos.

Con medios de observación sofisticados se pueden reconocer los ribosomas (70s).

La envoltura de las células está constituida, como en todas las bacterias g(-), por una membrana plasmática (= m celular) y una pared celular externa, situándose entre ambas una capa de peptidoglucano denominado mureína.

Los pigmentos fotosintetizadores de las cianobacterias consisten en Clorofila – a ; mientras que también se encuentran como pigmentos complementarios ( protectores de las clorofilas) ficobilinas y carotenoides.( ver formulas). Todos estos pigmentos se sintetizan y almacenan dentro de los sistemas de tilacoides.

Molécula de mureina

Clorofilas a y b

Ficobilina ( Ficocianina de espirulina)

Carotenos

En las células filamentosas hay conexiones en forma de plasmodesmos; y existe además algún grado de especialización de funciones celulares. La característica más notable la ofrecen las células denominadas heterocistos (células especializadas) que sólo se presentan en ciertos grupos de cianobacterias , como los generos Anabaena y Nostoc.

Los heterocistos son células grandes y de pared celular gruesa. Se encuentran intercaladas en los filamentos.

Su pared posee celulosa, el polímero más abundante en las paredes celulares de las plantas superiores. Los heterocistos son los responsables de la fijación del nitrógeno atmosférico, proceso que es relativamente incompatible con el de la de la fotosíntesis.

Otro tipo de células especializadas son las acinetas; son células de mayor tamaño que los heterocistos , provistas de una pared celular más gruesa que la del resto de células vegetativas….

Las acinetas ( a veces con pequeñas protuberancias) poseen un citoplasma granuloso debido a la acumulación de gran cantidad de cianoficina (arginina + acido aspartico) como sustancia de reserva. Entre la pared y las capas mucilaginosas segregan una nueva capa fibrosa. Poseen un metabolismo interno reducido y soportan condiciones de vida desfavorables.

Acineta Heterocisto

Anabaena flosaquaeAnabaena sp

Fisiología de las cianobacteriasYa sabemos que las cianobacterias son organismos fotosintetizadores, pero que también viven heterotróficamente, por ser saprofitas (descomponedoras), lo que hace que posean un tipo de metabolismo mixto - mixotrofas.

También hemos aprendido , que las cianobacterias comparten con algunos otros grupos de bacterias la capacidad de asimilar nitrógeno atmosférico como fuente de nitrógeno para su metabolismo celular.

La fotosíntesis oxigénicaLas cianobacterias fueron las primeras en realizar una variante de la fotosíntesis que ha llegado a ser la predominante, y que ha determinado la evolución de la biosfera terrestre. Se trata de la fotosíntesis oxigénica. La fotosíntesis necesita un reductor químico ( o una fuente de electrones), que en este caso es el hidrogeno del agua . Al tomar el H+ del agua se libera oxígeno O. La explosión evolutiva y ecológica de las cianobacterias, hace miles de millones de años, dio lugar a la invasión de la atmósfera terrestre por OXIGENO, sentándose las bases para la aparición del metabolismo aerobio en nuestro planeta.

Fijación de nitrógeno

Las cianobacterias capturan y fijan el nitrógeno - N2 del aire, donde es el gas más abundante, y es reducido a amonio - NH3, (nitrógeno que todas las células pueden aprovechar).

Los autótrofos (ej: plantas superiores) al ser incapaces de fijar el N2 atmosférico, tienen que tomarlo del ambiente en forma de nitrato-NO3, sustancia relativamente escasa.

La enzima que realiza la fijación del nitrógeno atmosférico en los heterocistos de las cianoficeas es la nitrogenaza. La nitrogenaza no actúa en presencia de oxigeno; por tanto, en aquellos generos de cianobacterias (Nostoc y Anabaena) la fijación de nitrógeno se hace en la noche.

Algunas cianobacterias son simbiontes de plantas acuáticas, como los helechos del género Azolla, a las que suministran nitrógeno (NH3, Nox) . Dada su abundancia en distintos ambientes, las cianobacterias son importantes para la circulación de nutrientes, incorporando nitrógeno a la cadena alimentaria, en la que participan como productores primarios y también como descomponedores…………(explicar forma general sobre eslabones tróficos en un ambiente acuático)

Las cianobacterias aparecieron hace 3.600 millones de años en los océanos. El hecho de que hayan sido los primeros organismos fotosintetizadores en aparecer en la Biosfera terrestre hizo que contribuyeran en el cambio de la evolución de la vida en la Tierra

Sabemos , que la fotosíntesis es un proceso mediante el cual se producen moléculas orgánicas a partir de moléculas inorgánicas y que para ellos se necesita energía luminosa y se consume dióxido de carbono CO2 obteniéndose como subproducto metabólico oxígeno O2. Hoy en día es un proceso muy común, que realizan plantas y algas. Pero hace 3.600 millones de años, solo las cianobacterias eran capaces de realizarla.

Las cianobacterias y el Cambio Climático

Cuando aparecieron las primeras cianobacterias, la concentración de CO2 era tan elevada que les permitió crecer y multiplicarse de manera exponencial. Un tipo de cianobacterias empezó a crecer en forma de colonia (como crecen actualmente los corales), atrapando partículas de sedimento entre sus individuos, y formando una especie de “rocas” que crecían de dentro hacia fuera formándose lo que hoy conocemos como estromatolitos.

Actualmente, solo se dan en la costa oeste de Australia y crecen a una velocidad de medio milímetro al año, lo que hace que tarden cientos de años en alcanzar los 30 centímetros de altura. Pero la mayoría de los estromatolitos estudiados son de carácter fósil: los fósiles más antiguos que se conocen.

El crecimiento desmesurado de estos microorganismos produjo el primer cambio climático importante en la historia de la Tierra, al liberar un gas tremendamente tóxico para la vida de entonces-el oxígeno. Las cinobacterias cambiaron la composición de la atmósfera, haciendo que la concentración de CO2 disminuyera y aumentara la de O2. El efecto invernadero se redujo, y la temperatura del planeta descendió. Pronto, la escasez de CO2 se convirtió en factor limitante metabólico e hizo que el crecimiento de la cianobacterias se redujera, produciéndose grandes mortalidades. Fue la primera gran extinción reconocida en la historia de la Tierra.

Las cianobacterias pueden ser toxicas

Algunas cianobacterias producen toxinas que pueden envenenar a animales y humanos. Las toxinas son especialmente letales en tiempos de floración ( explosión demográfica), lo que ocurre si las condiciones de temperatura son favorables y abundan los nutrientes, sobre todo el P y N (eutrofización /eutroficacion de las aguas). ¿ de donde provienen estos minerales?

Los géneros más frecuentemente implicados en las floraciones son Microcystis, Anabaena y Aphanizomenon.

Los mecanismos fisiológicos de la intoxicación son variados: citotóxicos (afectan a nivel celular), hepatotóxicos (afectan al hígado) o neurotóxicos (afectan al sistema nervioso).

Mycrocystis aeruginosa

Anabaena flosaquae

Aphanizomenon

Entre las toxinas tenemos a la geosmina y el 2-metil-isoborneol, que confiere al agua ´´potable´´ sabores rancios . A estos compuestos tóxicos se deben episodios de mortandad de vertebrados (peces, así como ganado y otros animales que beben aguas contaminadas).

En que consisten las ´´floraciones´´ de cianobacterias ( o blooms)

Las cianobacterias colonizan numerosos ecosistemas terrestres y acuáticos. Sin embargo, en ambientes acuáticos es donde especialmente se desarrollan, dando lugar a formaciones típicas conocidas como floraciones o blooms. Estas proliferaciones en masa ocurren en aguas eutróficas ricas en nutrientes tales como fosfatos, nitratos y amoníaco y en condiciones de temperaturas medianamente altas de 15 a 30 °C y con pH entre 6 y 9. Las floraciones cianobacterianas necesitan aguas con poco recambio , poco removidas (lenticas) y sin vientos para poder desarrollarse.

Las cianobacterias, gracias a su metabolismo muy activo también son capaces de sintetizar un gran número de compuestos orgánicos muy necesarios en la medicina humana y veterinaria como: antibióticos, antivirales, antitumorales,

Beneficios de las cianobacterias.

Las cianobacterias hace más de 500 años fueron utilizadas por los aztecas y sabemos que hoy en día la Spirulina puede ayudar a combatir la desnutrición de la creciente población de América LatinaL.

Esta micro alga en forma de espiral, que mide un cuarto de milímetro, es decir 250 micras, es producida con mucha facilidad en lagos de las tierras áridas, que tienen gran cantidad de sales minerales. Los aztecas la consumían como alimento, y la llamaban tecuitlatl que significa "excremento de piedra".

La humanidad volvió a saber de la existencia de la espirulina, cuando en los años 60 los técnicos del Instituto Francés del Petróleo buscaba petróleo en el centro de África- Kanem. Se trata de una región árida, sin fuentes alimentos . Sin embargo, los nativos de Kanem parecían saludables y robustos, lo cual fue estudiado por etnólogos franceses y belgas que, a finales de 1962, descubrieron que los nativos cosechaban y consumían algas desde tiempos inmemoriales. Se trataba de un alga cianofita que podría tratarse de espirulina, que rápidamente prolifera en charcas poco profundas, cuya agua rica en bicarbonato sódico posee un pH alcalino y una salinidad elevada.

En ciertos de México , en poblaciones campesinas, la espirulina se colecta en cestas de mimbre, dejan escurrir el agua y lo que queda en las cestas, lo ponen a secar al Sol. El producto final es una pasta con la cual se hace una salsa agregándole grasa de res, cebolla frita, pimientos, gramíneas silvestres y lengua de vaca. Es una receta típica en ese pais.

La espirulina también esta siendo aprovechada en Kenia, Etiopía, Egipto, Zambia y Perú. En Ecuador se conoce de cultivos recientes.

En estudios se han preparado sopas y flanes con spirulina, para conocer su digestividad y comprobar que no provoque ningún tipo de trastorno.

La espirulina tiene muchos valores nutricionales: 70% de proteínas de muy fácil digestión debido

a que carece de celulosa. Posee ácidos grasos esenciales no saturados

que son factor de importancia en la prevención de enfermedades vasculares.

Posee cantidades de aminoácidos semejantes a la yema de huevo.

Posee un 24% de carbohidratos, así como pigmentos, minerales y vitaminas A, B1, B2, B6, C, E y la excepcional vitamina H.

Uso en acuacultura.Su alto porcentaje de contenido de proteínas, convierten a esta alga en un alimento excepcional para la nutrición de diversas especies animales de interés comercial , que van desde las larvas de crustáceos y moluscos ( en acuacultura) asi como líneas de producción de alimento vivo en acuacultura de peces. También se la utiliza en la alimentación de animales y de humanos.

Al usarse en la acuicultura, esta acelera el crecimiento, la madurez sexual y estimula la ovulación y reproducción sexual de moluscos, crustaceos y peces.

UNIDAD 2

MICROORGANISMOS EUCARIONTES

PLANTAS MICROSCOPICAS-ALGAS

Dentro de este nivel de organización biológica podremos encontrar organismos unicelulares y multicelulares provistos de células eucarioticas o células verdaderas.

Son productores primarios por excelencia, por lo tanto son organismos fotosintetizadores.

Los estudiaremos en forma tal que los agruparemos dentro de las siguientes clases de organismos:

Cloroficeas – algas verdesRodoficeas- algas rojasFeoficeas- algas pardasPirrofitas o dinoflagelados.Diatomeas - Bacilariofitas

CLOROFICEAS MICROSCOPICAS – ALGAS VERDES

Se considera que este grupo es el grupo mas diversa de todas las algas (10.000 esp). Aunque se encuentran muchas especies en aguas salobres (10%) , mayoritariamente se encuentran en aguas epicontinentales abarcando una amplia variedad de hábitats. Muchas son unicelulares, frecuentemente flageladas, pero otras desarrollan talos (taloma- cuerpo) pluricelulares que nunca son muy complejos.

A diferencia de las cianobacterias, en las clorofices , como pigmentos fotosintetizadores encontramos dos clorofilas - clorofila a y b y sustancias de reserva energetica como el almidón; al igual que las plantas terrestres y que revela su parentesco con ellas.

Sabemos de la importancia ecológica de las algas verdes como productores primarios tanto en los océanos como en las aguas epicontinentales de nuestro planeta.

Al ser productores primarios también son muy importantes dentro de los procesos de reciclaje del carbono del planeta.

Hemos dicho, que las plantas verdes superiores evolucionaron de las cianobacterias.

Ciertas cianobacterias evolucionaron en algas verdes , que luego evolucionaron en plantas verdes superiores.

Hoy en día se reconoce, que las plantas superiores terrestres derivan de las algas verdes dulceacuícolas de la clase Charophyceae.

PleurococcusPleurococcus

Por otro lado encontramos a otro genero denominado Gonidio, consistente en un grupo de algas verdes que viven asociadas a hongos para formar los líquenes.

Los líquenes son por excelencia bioindicadores de buena calidad del aire.

Son los primeros organismos que evolucionaron como herramienta biológica para la producción natural de suelo. En el mar están distribuidas donde quiera que llegue la luz solar suficiente para realizar la fotosíntesis.

Gonidios Liquenes

Los liquenes son indicadores muy siencibles a los procesos de de cambio climatico y son fundamentales en la meteorización derocas para formas suelos.

Sabemos , que las algas verdes pueden ser unicelulares, frecuentemente flageladas, o pluricelulares con talos o talomas ( tallos falsos) que nunca son muy complejos pero que poseen sistemas de adherencia a sustratos rocosos.

La mayor parte de las especies son pluricelulares y son bentónicas (ligadas al fondo), pero las hay planctónicas, que viven en suspensión y son uno de los principales componentes del fitoplancton.

Tratar sobre mutabilidad metabólica en euglenas…..

Micrasteria thomasiana

Euglena mutabilis

Huzhino isho Astasia longa

Phacus

Phaephyta microskopic

Ciertas especies fotosintéticas como las zooxantelas, son endosimbiontes de animales invertebrados como los corales, anémonas y almejas y protozoos marinos desarrollando una relación mutualista con los arrecifes coralinos. Otros son heterótrofos o mixótrofos y se alimentan de otros dinoflagelados, protozoos y diatomeas, además, algunas formas son parásitas ( Oodinium y Pfiesteria).

Zooxantela

Pfiestieria pisciscida

El rasgo más característico de los dinoflagelados es la presencia de dos flagelos disimilares que les proporciona movimientos característicos. Uno de ellos rodea la célula transversalmente, se denomina flagelo transversal y le permite un movimiento giratorio del cual proviene el nombre dinoflagelado (del griego dinos, girando). El otro está localizado en el lado posterior de forma longitudinal, funciona como timón y es responsable de su movimiento vertical, éste se denomina flagelo longitudinal. En muchas especies estos flagelos se alojan en ranuras, denominadas cíngulo, la transversal y sulcus, la longitudinal.

Cinculus

SSulcus

Flagelo

Los dinoflagelados fotosintéticos presentan cloroplastos en forma de discos o varillas con clorofilas a y c2 y xantofilas como pigmentos complementarios . Las distintas combinaciones de pigmentos les proporcionan una coloración amarilla, pardo amarillenta, parda, verde azul, etc.

Cuando la temperatura es elevada, y abundan los nutrientes , esto favorece a que algunas especies de dinoflagelados se reproduzcan activamente formando un número grande de descendientes; el agua donde se encuentran toma tonos verdes, amarillos, pardos o rojos. Estos organismos se hallan ampliamente distribuidas en el agua del mar y pueden constituir, en ciertas epocas del año, como en los meses de verano la mayor parte de la masa vegetal contenida en el plancton de las regiones templadas del planeta.

En los océanos, durante la época en que los ríos traen gran cantidad de agua y, por lo tanto, de nutrientes del continente hacia el mar, se produce un incremento considerable de dinoflagelados , que debido a los colores que les dan sus pigmentos, tiñen estas zonas del mar, produciendo las llamadas mareas rojas llamadas en términos científico-técnicos - hematotalasia.

Cuando el agua presenta color rojo, la colecta del plancton demuestra la existencia de grandes cantidades de estos individuos: a veces se encuentran cientos de miles en un centímetro cúbico del agua del mar. Esta coloración aparece generalmente de una manera brusca; se trata de un aumento considerable en la población de , debido a un aporte excepcional en las capas superficiales del mar de sales nutritivas, principalmente nitratos y fosfatos.

Las consecuencias de este aumento de peridíneas en el mar son graves, ya que son las causantes, como varios biólogos han podido comprobar, de la muerte de muchos organismos, principalmente peces y moluscos, los que presentan trastornos en su aparato respiratorio.

Peridinium

El hombre puede sufrir consecuencias al ingerir algún organismo, por ejemplo, mejillones, que se hubieran alimentado con gran cantidad de estas peridíneas. Esto le ocasionaría trastornos digestivos. Directamente los dinoflagelados sólo le producen al hombre ligeros malestares en las vías respiratorias. Por lo tanto, estos pequeños vegetales, que son alimento nutritivo para los organismos marinos cuando se encuentran en proporciones razonables en el agua del mar, como formadores del plancton, resultan perjudiciales cuando sus poblaciones alcanzan números excepcionales.

En Europa las mareas rojas están dadas por las proliferaciones del genero de dinoflagelado llamado Goniaulax, y es frecuente en las costas de Galicia- España; durante este fenómeno los pescadores alcanzan sus máximas capturas de sardina, peces cuyo alimento son estos dinoflagelados, sin ser tóxicos para los peces.

Goniaialx

Los efectos beneficiosos que se producen en las costas de Galicia- España contrastan con los efectos perjudiciales y dañinos que las coloraciones rojas del mar originan en aguas americanas, en donde causan la muerte de muchos organismos. Las especies que producen la marea roja en América tambien pertenecen a los géneros: Goniaulax y Gymnodinium, su periodicidad no está bien determinada debido al aporte de nutrientes que acarrean los ríos al mar, después de la época de lluvias, y por el aumento de la temperatura del agua de mar en esos meses.

Gymnodinium

Las mareas rojas son mas frecuentes en el Atlántico que en el Océano Pacífico, principalmente en la costa occidental de Florida.

La última de estas grandes concentraciones de individuos sucedió en una amplia franja frente al litoral norte del Golfo de México, siendo la región más afectada la costa de Tampa, Florida, donde la mortalidad de peces fue catastrófica, y se extendió hasta el sur de Tabasco, México.

El agua presentó un color rojo intenso y la densidad de un jarabe; la mancha abarcó miles de millas cuadradas durante más de tres semanas críticas, matando gran cantidad de peces que cubrieron las playas. No se reportaron graves intoxicaciones en seres humanos, pero los que se encontraban en la zona sufrieron varias molestias como toses espasmódicas, irritación de los ojos y de las fosas nasales, dificultades respiratorias e irritación de las regiones más sensibles de la piel.

Algunos dinoflagelados tienen grasas con fósforo y son los responsables de las llamadas capas de luminosidad del mar, ya que son capaces de producir luz al oxidarse estos compuestos, fenómeno que recibe el nombre de bioluminiscencia. La especie , nombre que significa centelleo nocturno, es la principal productora de bioluminiscencia en el océano; cuando las poblaciones de Noctiluca aumentan, durante el día las aguas superficiales del mar se observan como si tuvieran grasas, pudiendo llegar estas poblaciones hasta 3 millones de individuos por litro.

La clasificación de los dinoflagelados se basa en dos características que presentan su cubierta y los surcos en donde van los flagelos; entre los principales géneros, además de Gymnodinium, Goniaulax y Noctiluca, se pueden mencionar a Peridinium y a Ceratium.

Gymnodinnium catenatum

Goniaulax

Noctiluca

Peridinium

Ceratium

Algas diatomeas o bacilariofitas

Son organismos unicelulares , a diferencia de los dinoflagelados y las eugeloficeas de las algas verdes, estas algas , por sus características y requerimientos nutricionales se las consideran las únicas algas verdaderas, ya que no presentan ninguna estructura propia del Reino Animal. Posee el mayor número de especies; aproximadamente unas 500.000; teniendo una amplia distribución mundial y constituyendo el grupo más importante del fitoplancton debido a que contribuyen con cerca del 90% de la productividad de los sistemas.

En nuestra región; y bajo condiciones normales; siempre predominan por sobre losotros grupos, ya que se ven especialmente favorecidas por los eventos de surgencia queaportan aguas frías y ricas en nutrientes hacia la superficie.Son unicelulares, pero pueden unirse en colonias o cadenas con forma de tallo o ramificaciones. En este caso, las diferentes especies presentan distintas estrategias o formas de unión entre las células.

Las diatomeas, como parte de sus paredes celulares poseen carcazas o paredes celulares de silice y proteinas a las cuales se denominan frústulos (tecas??)

Los frústulos de las diatomeas se sedimentan por gravedad cuando es digerida o muere la célula, dando origen a rocas sedimentarias como las diatomitas y moronitas. Las diatomeas que poblaron los fondos de los lagos de agua dulce, hace más de 70 millones de años, formando con el devenir de los tiempos acumulaciones de restos fósiles, denominada - “tierra de diatomeas”.

Existen diversos grupos dentro de las diatomeas cuyas morofologia dependen de los lechos donde se han formado, como por ejemplo:

Asterionella formosa: Diatomea que forma colonias estrelladas de unas 8 células. Cada célula presenta un lado pleural, más ancho en los extremos. Las valvas son muy estrechas con los extremos algo abultados.

Diatoma hiemale: Diatomea colonial que forma cintas muy largas y densas. Las valvas son lanceoladas, lineales o elípticas. Presentan costillas robustas e irregulares.

Fragilaria Crotonensis: Diatomea de células dilatadas en el centro, que se unen formando cintas curvadas y retorcidas. Las valvas son muy estrechas y presentan sutiles estrías transversales.

Gomphonema : Género de diatomea que agrupa células cuyas caras pleurales son cuneiformes. Las células se pueden encontrar fijas a sustratos mediante pedúnculos gelatinosos simples.

Gonphonema parvulum

Melosira sp: género de diatomea colonial que agrupa células con forma cilíndrica, un poco más largas que anchas, adheridas unas a otras por la

superficie valvar.

Melosira granulata

Melosira varians

Navícula : Incluye individuos con valvas lanceoladas, estriadas transversalmente en la zona media, en sentido opuesto a los polos. Los extremosde la células son redondeados.

Navicula phyllepta

Nitzschia sp: Género que agrupa células, en general pequeñas, con valvas lanceoladas que presentan estrías transversales muy finas, apenas visibles y dispuestas densamente.

Pinnularia : Microalga diatomea característica, de rafe ligeramente ondulado, estrías transversales gruesas que a veces presentan poros.

Pinnularia dactylus

Surirella : La célula en visión pleural es cuneiforme, vista por encima es ovalada, con un polo anchamente redondeado y el otro más apuntado. A las muy desarrolladas cuyos canales se encuentran separados por espacios anchos.

Surirella genus

Surirella elegans

Tabellaria : Constituida por células que forman cadenas en zig-zag.

Vistas de lado las células son casi cuadradas, con numerosas bandas intercalares cuyos numeroso septos penetran profundamente. Las valvas se encuentran muy dilatadas en el centro.

De las diatomeas mostradas , Las representantes marinas presentan un rango de tamaño que fluctúa entre 50 y 500 um.

Se reproducen realmente es por división celular.

HábitatHabitan en los sitios más impensados del planeta: desde hielos polares hasta aguas termales, tanto en mares como en ambientes dulciacuícolas, pasando por terrenos secos e inclusive en interior de animales (como en las vías respiratorias de primates)Las diatomeas poseen un protoplasma interno de densidad similar a la del agua, pero su pared celular contiene grandes cantidades de oxido de silice y siliconas, que tienen una densidad dos o tres veces mayor que el agua. Como resultado de esto, las diatomeas tienden a hundirse. Dichas células, se ubican en la columna de agua y toman los nutrientes inorgánicos, tendiendo a formar zonas con una drástica reducción de nutrientes alrededor de ellas.

La desventaja de esto es que cada vez se hunden a zonas de menor y menor intensidad lumínica. Entonces, lo que se necesita es una mezcla a gran escala en la columna de agua que llevara a las diatomeas a la superficie nuevamente. Así, las diatomeas son características de aguas en que la mezcla de agua por vientos ocurre con frecuencia.Sus células poseen un control limitado de su flotabilidad, mediante la producción de grasas y aceites ; pero es más difícil para el plancton de agua dulce que para el de agua de mar lograr una flotabilidad neutra por la diferencia de densidad entre los dos medios.

Importancia económica y ecológica

Como insecticida: con un 99,86% de Tierra de Diatomeas, este compuesto se utiliza para combatir todo tipo de plagas conocidas, sin dañar las plantas; los animales o personas, no siendo tóxico ni dejando ningún tipo de residuos en los frutos ni tejidos. Es de amplio espectro, fácil aplicación y su manipuleo requiere mínimas precauciones. Es muy útil en el control de hormigas; cucarachas; vinchucas; hongos; etc.

Los pesticidas basados en diatomitas presentan una gran cantidad de nutrientes. Esto se debe, a que las diatomeas o algas fósiles actúan física y mecánicamente, siendo la alternativa de todos los venenos que actúan por contacto o ingestión. Por ejemplo, es sorprendentemente efectivo en la destrucción de los insectos a los que deshidrata por la capacidad absorbente de su componente activo( el sulfato de silicio). Aplicado con agua, se pulveriza sobre las plantas cumpliendo leal y completamente su función benefactora y liberadora de plagas.

Como fertilizante: el Sulfato de silice Múltiple Natural al 10,3%; reconocido como antibacteriano; reemplaza con grandes ventajas en la desinfección del suelo al Bromuro de Metilo (altamente tóxico e inestable). Aplicado como fertilizante provee micronutrientes al suelo que son de gran importancia para el crecimiento de las plantas, pudiendo incrementar la fertilidad del suelo, actuando con con el Ca y el Mg , además reduce la lixiviación del P, N y K y favorece su absorción en las plantas. La tierra de diatomeas también actúa como reconstituyente en tierras contaminadas por metales pesados o hidrocarburos, además neutraliza la toxicidad del Al en suelos ácidos y reduce la absorción de Fe y manganeso.

Como suplemento mineral: se utiliza la Diatomea Natural Amorfa. Es sumamente indicada para suplir la carencia nutricional en las desmineralizadas tierras de cultivos y en los sistemas de producción de animales, debido a que el complemento mineral de la misma mejora la asimilación de los alimentos, siendo un excelente antiaglomerante que evita la descomposición y la compactación del bolo alimenticio.

Gracias a su capacidad absorbente; la tierra de diatomeas controla gases y olores obteniendo de forma inmediata el mejoramiento de los animales en su pelaje y plumas, así como incrementando la estimulación del apetito; vigor y estado de salud en general. Por ejemplo, es recomendado como complemento nutritivo para animales de granja. En gallinas, mejora la cáscara de los huevos, evita el stress, mejora las deposiciones y es un antiparasitario en general.

Otros usos: Investigaciones recientes han demostrado que a partir de una porción de cierta enzima procedente de la diatomea Cylindrotheca fusiformis se pueden crear nuevos materiales de sílice a escala nanométricas, aptos para un amplio rango de aplicaciones.

Cylindrotheca fusiformis

Cylindrotheca fusiformis, es una diatomea marina pennada que requiere boro para crecer en ambientes con luz o sin luz. Para cultivar esta alga se usan medios salinos artificiales y tanques plasticos para probar las dosis de boro que requiere dicha microalga. La concentración de 0.5 ppm logra el mayor ritmo de desarrollo, con un tiempo de generación de aproximadamente 10 horas. Por debajo de 0.5 ppm los ritmos de crecimiento se reducen. El ritmo de crecimiento también es afectado por la relación silicio-boro en el medio de cultivo .

Investigaciones recientes ,pretenden además a partir de ésta enzima desarrollar una nueva nanoestructura híbrida (orgánica e inorgánica) de esferas de sílice. Este material podría emplearse para fabricar sensores; gafas especiales de visión nocturna y un dispositivo cuyo sistema fotónico sería capaz de producir hologramas ultrarrápidos. Otra aplicación de gran importancia a nivel médico comprendería una terapia no invasora contra el cáncer; el almacenamiento óptico de información y láseres de luz azul.

En la industria, son utilizadas como abrasivos, en pulidos de metales; en aislantes; pinturas antideslizantes; para el filtrado de tinta en la fabricación de papel moneda; etc. son utilizadas también como alimento en la cría de crustáceos y moluscos; permiten el monitoreo de la polución de un curso de agua; ayudan a reconstruir cambios ambientales de miles de años de antigüedad aportando datos clave en estudiosarqueológicos.

Las diatomeas son por excelencia microalgas oleaginosas debido a que presentan fracciones lipídicas del 25% (condiciones normales) al 45% (condiciones de estrés), cultivables en fotobioreactores (FBR). La producción de biodiésel a partir de diatomeas se da por medio de transesterificación del aceite preveniente de las microalgas. La producción de biodiésel se basa en la producción y captación de biomasa de diatomeas, la cual es deshidratada y sometida a ultrasonidos para que libere sus componentes, posteriormente los lípidos son separados de carbohidratos y proteínas. El aceite obtenido es sometido a transesterificación alcalina, ácida o enzimática para producir glicerol y biodiésel.

Los aceites provenientes de diatomeas son principalmente triglicéridos.

Se ha determinado que las diatomeas tienen la capacidad de producir ácidos grasos poliinsaturados (AGPI) en altas concentraciones, como por ejemplo la producción de diatomeas del género Nitzschia de ácido eicosapentanoico (EPA). Nitzschia posee ventajas como la resistencia a temperaturas de hasta -6°C y ambientes altamente salobres, además su aceite alcanza el 50% del peso seco de la biomasa.

Evaluación del cultivo de diatomeas para la producción de combustibles líquidos y sólidos.

Clorofila a Clorofila b Clorofila c1

Clorofila c2

Clorofila d clorofila f

Fórmula empírica

C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg C35H30O5N4Mg

C35H28O5N4Mg C54H70O6N4Mg C55H70O6N4Mg

Grupo C2 -CH3 -CH3 -CH3 -CH3 -CH3 -CHO

Grupo C3 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CHO -CH=CH2

Grupo C7 -CH3 -CHO -CH3 -CH3 -CH3 -CH3

Grupo C8 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH=CH2 -CH2CH3 -CH2CH3

Grupo C17 -CH2CH2COO-Phytyl

-CH2CH2COO-Phytyl

-CH=CHCOOH

-CH=CHCOOH

-CH2CH2COO-Phytyl

-CH2CH2COO-Phytyl

Enlace C17-C18 Simple Simple Doble Doble Simple Simple

DistribuciónUniversal (plantas yalgas)

plantas y algas verdes algas cro

mofitasalgas cromofitas

algún alga roja ycianobacteria

algunas cianobacterias

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_emp%C3%ADrica

http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%B3rmula_emp%C3%ADrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Plantas

http://es.wikipedia.org/wiki/Algas

http://es.wikipedia.org/wiki/Plantas

http://es.wikipedia.org/wiki/Algas_verdes

http://es.wikipedia.org/wiki/Chromista




http://es.wikipedia.org/wiki/Rhodophyta

http://es.wikipedia.org/wiki/Cianobacteria

COMPONENTES DE UN PROCESO BIOTECNOLÓGICO

AGENTE BIOLÓGICO SUSTRATO EQUIPAMIENTO- PRODUCTOS

AGENTE BIOLÓGICO Microorganismos: Virus, fagos, bacterias,

hongos, algas. Plantas: musgos, líquenes, plantas

inferiores. Plantas superiores. Animales: mamíferos, aves y reptiles.

AGENTE BIOLÓGICOCaracterísticas.1. Conservar sus propiedades fisiológicas

y bioquímicas.2. Resistencia a la acción mutante de

virus, fagos y a la contaminación.3. No ser patógenos para el ambiente y el

hombre.4. No generar productos tóxicos.5. Alto rendimiento.6. Indicadores técnico económicos

Agentes bilógicos microorganismos

En la actualidad se emplean organismos heterótrofos-

En el futuro: A) AutótrofosB) ExtremófilosC) Comunidades naturales (pool)D) Células inmovilizadasE) Fermentos inmovilizados

MicroorganismosORGANISMO TIPO PRODUCTO

Saccharomyces cerevisiae Levadura Pan, vino

Streptococcus thermophilus Bacteria yogurt

Propionibacterium shermanii Bacteria Queso suizo

Gluconobacterium suboxidans Bacteria vinagre

Penicillium roquefortii Moho Queso roquefort

Aspergillus oryzae Moho Saque

Saccharomyces cerevisiae Levadura Etanol

Clostridium acetobutylicum Bacteria Acetona

Xanthomonas campestris Bacteria Polisacáridos

Corynebacterium glutamicum Bacteria L-Lisina


Candida utilis Hongo Proteína microbiana

Propionibacterium Bacteria Vitamina B12

Aspergilus oryzae Moho Amilasa

Kluyveromyces fragilis Hongo Lactasa

Saccharomycopsis lipolytica Hongo Lipasa

Endothia parasitica Moho Fermento gástrico

Leocanostoc mesenteroides Bacteria Dextrina

Xanthomonas campestris Bacteria Xantina

Penicillium chrysogenum Moho Penicilina

Bacillus Bacteria Proteasas

Chehalosporium acremonium Moho Cefalosporina


Rhizopus nigricans Moho Transformación de esteroides

Hibridomas -- Inmunoglobulinas y anticuerpos monoclonales

Líneas celulares de mamíferos

-- Interferón

E. coli Bacteria Insulina, Hormona del crecimiento, interferón

Blakeslea trispora Moho β carotina

Phaffia rhodozyma Hongo Astaxantina

Bacillus thuringiensis Bacteria Bioinsecticidas

Bacillus popilliae Bacteria Bioinsecticidas

SUSTRATOS El desarrollo de procesos industriales,

producen nuevos y variados residuos. Agotamiento de fuentes tradicionales de

energía y recursos naturales. Contaminación acelerada y pérdida de

equilibrio ecológico.

SUSTRATOS AGENTE BIOLÓGICO PRODUCTOS

Melaza, jugo de caña, hidrolizados de polímeros vegetales

Microorganismos, células animales y vegetales

Bioabonos y bioinsecticidas, Biomasa microbiana, baccinas.

Azúcares, alcoholesÁcidos orgánicosParafinas, petróleoMetabolitosPrecursoresBiotransformacinGas naturalHidrógenoResiduos forestales y madererosResiduos industria alimenticiosResiduos comunesAguas residualesSuero lácteoPatata, semillasBiomasa verde

VirusComponentes celularesMembranas, Protoplastos, mitocondrias, fermentos.Productos extracelulares: fermentos, cofermentosCélulas inmovilizadas de microorganismos, plantas, animales, sus componentes y productos extracelulares

BiogásProductos limpiosMedicamentos diagnósticoHormonas y otros productosBiotransformaciónÁcidos orgánicosPolisacáridosProteína unicelularProductos alimenticiosExtractos e hidrolizadosAlcoholesSolventes orgánicosAntibióticosAminoácidosFermentos y vitaminasMetales y no metalesAnticuerpos monoclonales

SUSTRATOS Deben garantizar la disponibilidad de

Macroelementos, microelementos, elementos de traza:

1. C, N, P, H, O y K2. Fe, Ca, Mg, S, Na3. Co, Mo, Cu, Se, I, Cl, B, Zn. Biopolímeros.1. Proteínas2. Grasas, lípidos3. Hidratos de carbono.4. Ácidos nucléicos.

SUSTRATOS Bioestimulantes1. Vitaminas2. Hormonas3. Mediadores4. Auxinas5. Giberrilinas

SUSTRATOS Para la elección de sustratos empleados en

un proceso Biotecnológico, se requiere:1. Análisis cualitativo y cuantitativo del

sustrato.2. Ausencia de contaminantes biológicos,

químicos.3. Considerar las necesidades nutritivas del

agente biológico elegido para el proceso.4. Considerar los costos5. Considerar la disponibilidad

(accesibilidad)

EQUIPOS Fermentadores Esterilizadores Refrigeradores Incubadoras Liofilizador Cámara de flujo laminar Materiales Muebles Equipos de bioseguridad

EQUIPOS Su variedad y complejidad dependen de:1. Tipo de productor y medio de

producción2. Tecnología y escala de la producción3. Uso potencial del producto4. Nivel de riesgo biológico

Diferencias del proceso Biotecnológico, del químico Sensibilidad de los agentes químicos a

factores físicos y mecánicos. Existencia de una fase de transferencia

de sustancias (líquido- célula, gas- líquido- célula).

Condiciones de asepsia. Baja velocidad de transcurso de muchos

procesos. Inestabilidad de productos. Formación de espuma. Complejidad de los mecanismo de

regulación, crecimiento y biosíntesis

Reactores anaerobios Son simples y pueden construirse:1. Dentro de un hoyo en el suelo.2. Estructuras de hormigón.3. Estructuras de acero inoxidable4. Sistemas híbridos: metal, plásticos,

hormigón. Disponen de; sistemas de carga,

intercambiadores de calor, biodigestor, agitador, gasómetro.

Biorreactores anaerobios

1

23

4

1. Dosificador, 2. Intercambiador de calor, 3. Digestor, 4. Gasómetro

Medio de cultivo Sistema dinámico donde la materia viva

interactúa con un componente abiótico que presenta alta actividad biológica (nutrientes: C-N-P, en forma de proteínas, hidratos de carbono, lípidos y un componente mineral integrado por Na, K, y microelementos), bajo condiciones controladas, que garantizan un equilibrio en la interacción.

MEDIOS DE CULTIVO Los nutrientes que requieren los

microorganismos son: agua, carbohidratos, nitrógeno, fósforo, azufre, calcio, cobre, etc.

También es necesario brindarle las condiciones ambientales adecuadas de luz, temperatura, oxigenación, humedad, etc. Las bacterias crecen a 37ºC y un pH de 6.5-7.5 y los hongos a 27°C y un pH de 4.5-6.

Para cultivar a los microorganismos es necesario el uso de medios de cultivo.

Clasificación 1.Por su consistencia:a. Líquidos: también se llaman caldos de

cultivo, no contienen agar y se preparan en matraces pequeños.

b. Semisólidos: contienen 0.5% de agar y se preparan en matraces pequeños.

c. Sólidos: contienen de 1.5 a 2% de agar y se preparan en cajas petri (placa)o en tubos de ensayo.

Medios de cultivo Recipientes con medios de cultivo

Clasificación2.Porsucomposición:a. Definido: se conoce su composición

exacta, se utiliza cuando ya se conocen los microorganismos que se van a cultivar.

b. Complejo: no se conoce su composición, pueden tener sangre, leche, extracto de levadura o carne; se utiliza cuando no se conocen a los microorganismos o no se conocen sus requerimientos nutricionales.

c. Mínimo: es un medio definido que proporciona solo los nutrientes necesarios.

Clasificación3.Por su función:a. Selectivos: promueve o inhibe el

crecimiento de los microorganismos.b. Diferenciales: permiten distinguir entre

diferentes tipos de microorganismos.c. De enriquecimiento: contiene factores de

crecimiento, un nutriente esencial que el microorganismo no puede sintetizar.

Clasificación

Tipos de medios de cultivo

Los medios de cultivo pueden ser: Generales y selectivos.

Los medios de cultivo generales, se emplean para garantizar el crecimiento masivo de la gran mayoría de microorganismos presentes en una muestra, indistintamente de su morfología y fisiología. Estos cultivos se emplean para conocer la diversidad microbiana existente en una muestra objeto de estudio.

Medios de cultivo selectivos, son medios especializados cuya composición garantiza el crecimiento de una sola especie de microorganismos, por disponibilidad o ausencia de un cierto componente específico que determina su capacidad metabólica característica.

Características Alta asimilación de sus componentes

(nutrientes semi digeridos, procesados). Relación de macro y micronutrientes

balanceada. Propiedades físico- químicas ideales para

garantizar el crecimiento microbiano.(conductividad eléctrica, pH, salinidad, temperatura, consistencia, humedad)

Disponibilidad de estimulantes de crecimiento. Pureza y asepsia. Elevado costo Limitada disponibilidad.

Preparación A manera de ejemplo citamos el medio de

cultivo para bacterias reductoras de Fe y Mn: (NH4)2SO4----------1,5g K2HPO4--------------0,05g KCl---------------------0,05g MgSO4.7H2O-------0,05g Ca(NO3)2.4H2O--- 0,01g H20 destilada------- 1000ml. Después de la esterilización el medio se deja

enfriar 2-3 días, para la saturación con CO2 y oxígeno.

Preparación de medios La base para su elaboración es un medio

deshidratado, un medio que está en polvo al cual hay que disolver en agua y esterilizar.

Preparación1. Pesar los medios de cultivo Bacterias: 23 g de agar nutritivo para un litro de agua destilada Hongos: agar, dextrosa y papa y extracto de levadura para un litro de agua destilada.

2. Colocar el medio de cultivo en polvo en un matraz erlenmeyer y agregar agua destilada.

3. Calentar en la parrilla de agitación hasta que el medio este totalmente cristalino.

Preparación4. Retirar de la parrilla y colocar un tapón hecho con algodón en vuelto en gasas. El tapón debe quedar fijo pero no apretado.

5. Colocar el medio en la autoclave y esterilizar a 121°C durante 20 minutos.

Preparación6. Pasados los 20 minutos sacar el medio de

cultivo y dejar enfriar solo un poco. OJO: en el caso del medio de cultivo para hongos dejar enfriar hasta los 45°C y agregar el antibiótico, es decir la gentamicina (ampolleta). De la gentamicina necesitamos 1ml para un litro de medio.

Preparación7. Vaciar el medio de cultivo en cajas petri

dentro de un campo estéril. En cada caja vaciar aproximadamente 30ml.

Distribución del medio

Esterilización Otra de las técnicas empleadas en

microbiología es la esterilización. Esterilizar es eliminar todos los microorganismos presentes en nuestro material. Todos los aparatos, superficies y materiales utilizados para cultivar deben ser esterilizados.

Para la esterilización se pueden emplear los siguientes métodos y/o agentes:

1.Métodosfísicos:a. Calor húmedo: autoclave

Esterilización Equipos empleados

Esterilización Para la esterilización se pueden emplear

los siguientes métodos y /o agentes:1. Métodos físicos: b. Calor seco: estufa y flameado a la llama

Esterilización Para la esterilización se pueden emplear los siguientes métodos y /o agentes:

1. Métodos físicos: c. Rayos ultravioleta d. Filtración

Esterilización 2. Métodos químicos:a. Hipoclorito de sodio, cloro comercial al

10%b. Alcohol etílico al 70%c. Cloruro de benzalconio

Velocidad de crecimiento La velocidad de crecimiento y su

población, dependen de varios factores: Disponibilidad de nutrientes. Factores ambientales externos. Presencia de inhibidores. Competencia Condiciones del microambiente. Propiedades fisiológicas del

microorganismo

Siembra Se pesan 100g del sustrato contaminado y

se disuelven en 1000 ml de agua destilada. Se agita profusamente y deja reposar por uno 20 minutos.

A continuación se soma una micro gota de la solución con ayuda de una aza de siembra. Para facilitar la toma, inicialmente se flamea el aza en el mechero bunsen y se pone en contacto con el medio de cultivo sólido de la caja petri elegida para la siembra. Esta operación hace factible la adhesión de una gota al aza microbiológica.

Técnica de siembra

Siembra mediante diluciones

Para la siembra mediante diluciones, se toman 100g del sustrato contaminado y se disuelven en 1000 ml de agua destilada. Se agita profusamente y de la solución materna, se toma con ayuda de una pipeta estéril un ml, que se transfiere a un tubo de ensayo que contiene 9 ml de agua tridestilada.

Luego de mezclar por inversiones sucesivas

el tubo de ensayo tapado, se toma de él 1ml y se transfiere al siguiente tubo que contiene 9ml, La operación se repite hasta el sexto tubo.


Los tubos deben rotularse con 10-1. 10-2, 10-3, 10-4, 10-5 y 10-6. Parra la siembra se debe considerar solamente las tres últimas diluciones

Independientemente del valor obtenido

del conteo de UFCs, todos los resultados deben expresarse en valores de 10-6, para facilitar los cálculos de cinética y porque solo valores con dicho exponente garantizan una tasa de degradación efectiva.

Siembra en caja y en tubo

Forma de crecimiento

En medio sólido b) en medio líquido.1.- Aeróbicos, 2.- Microaerófilas, 3.- Anaerobios

facultativos, 4.- Anaerobios

Dinámica de crecimiento en gelatina

1.- En forma de cráter, 2.- En forma de tubérculo, 3.- En forma de embudo, 4.- En capas, 5.- En forma de burbujas.

1,3 y 5 la lisis generada por aeróbicos, 4 generado por anaerobios facultativos y 6 por anaerobios.

Incubación La incubación de las siembras, para la gran

mayoría de microorganismos empleados en biorremediación transcurre bajo 37°C, pudiendo en dependencia del tipo de microorganismo a aislar, variar en un amplio rango que va de -8 a +57°C. Las bacterias sicrotolerantes se incuban a temperaturas inferiores a 0°C, mientras que los microorganismos termófilos bajo temperaturas superiores a los 45°C.

Para fines prácticos el tiempo de incubación es de 24 horas (para la gran mayoría de sepas). Cuando se está definiendo la cinética del proceso, el primer conteo se efectúa a las 4 horas de incubación.

Identificación La identificación microbiana es quizá la

etapa de mayor responsabilidad de una investigación, razón por la que se requiere de la participación de un microbiólogo experimentado, que conozca la fisiología microbiana, las técnicas de identificación y las particularidades de cultivos específicos.

La identificación completa de cepas microbianas se logra mediante análisis físicos, químicos y genéticos.

Identificación morfológica

La identificación morfológica se puede efectuar a simple vista o con ayuda de un microscopio. A simple vista o con ayuda de una lupa se pueden observar detalles de la morfología de las colonias, que sirven para su identificación. Entre los aspectos que se pueden explorar físicamente están:

Forma de la colonia. Color de la colonia. Olor Apariencia de la superficie Perfil de la colonia

Perfil de colonias

1.- angulada, 2.- en forma de cráter, 3.- Ondulada, 4.-Sumergida, 5.- Plana, 6.- Convexa, 7.- En forma de gota, 8.- Cónica

Perfil de colonias

1.- Lisa, 2.- Ondulada, 3.- Dentada, 4.- De empalizada, 5.- Irregular, 6.- De pestañas, 7.- Filamentosa, 8.- Pilosa, 9.- Ramificada

Formas de colonias

a) Redondas, b)redondas con extremos

ondulados, c)Redonda con anillo interior, d) Rizoides, e,f) con extremo rizoide, g) amiboidea, h) filamentosa, i) Arrugada (Plisada), j) irregular, k) concéntrica, l) compleja.

Formas de los bordes

1.- Regular (uniforme), 2.- Levemente granulada, 3.- Fuertemente granulada, 4.- Rugosa, 5.- fibrosa.

Identificación microscópica

Para la identificación de la morfología de las bacterias aisladas, es necesario preparar fijados con ayuda de sustancias colorantes que resaltan las estructuras celulares, permitiendo ver su forma, tamaño y propiedades estructurales.

Entre las pruebas típicas está la tinción Gram, la misma que permite diferenciar morfológicamente a los microorganismos en

Formas microscópicas

1.- Diplococos, 2.- Estreptococos, 3.- Tetracocos y sarcinas, 4.- Estafilococos y micrococos.

1.- Pseudomona aeruginosa, 2.- Bacillus mycoides, 3.- Bacillus megaterium, 4.- Cytophaga sp.

Formas microscópicas

Células curvas: 1.- Vibriones, 2.- Espirilos, 3.- Espiroquetas.

Bacterias que forman prolongaciones.1.- Caulobacter, 2.- Hyphomicrobium, 3.- Ancalomicrobium, 4.- Gallionella.

HongosConidióforos y

conidios de hongos imperfectos.

1.- Trichoderma, 2.-Cladosporium, 3.- Altenaria, 4.- Fusarium, 5.- Stachybotris, 6.- Stemphylium, 7.- Verticillium, 8.- Oospora, 9.- Cephalosporium, 10.- Botrytis, 11.- Phoma, 12.- Mycogone, a)

Conidios.

Hongos

a)Aspergillus, b) Penicillium: 1.- Micela vegetativa, 2.- Conidióforo, 3.- Sterigmas, 4.- Conidios.

BIOQUÍMICA La identificación bioquímica, permite comprobar

la disponibilidad o no de un sistema fermentativo específico en la sepa analizada, que le permite al microorganismos emplear ciertas sustancias en calidad de fuente de carbono o nutrientes.

Entre las pruebas bioquímicas más empleadas podemos citar:

Prueba de la gelatina (capacidad de romper enlaces peptídicos).

Prueba de nitratos (capacidad de metabolizar nitratos).

Prueba de oxidasas (oxigenasas, peroxidasas) Generación de pigmentos.

Pruebas bioquímicas

GENÉTICA La identificación genética de las sepas,

es una prueba concluyente que permite establecer con absoluta certeza, el género, familia, especie y subespecie. La secuenciación de ADN microbiano, permite identificar especies nuevas, de gran utilidad en biotecnología ambiental, sobre las cuales se ejerce derechos de propiedad intelectual.

GENÉTICA La identificación de bacterias por

métodos moleculares se realiza por establecer la secuencia de nucleótidos de algún gen marcador de una especie que está dentro de una muestra ambiental con varios genomas. A la fecha el gen más utilizado es el que codifica para el ARN de la subunidad pequeña del ribosoma es decir el gel ARN ribosomal 16S.

GENÉTICA Este gen tiene muchas ventajas a comparación

de otros como son: 1. Se encuentra presente en cualquier eubacteria, 2. Tiene diferentes regiones que son comunes

para un phylum o inclusive para todo el reino eubacteria y otras que son exclusivas de cada género y especie.

Por lo tanto al amplificar el o los genes ARN ribosomales 16S de una muestra ambiental por medio de la reacción de polimerización en cadena (PCR) y la posterior secuenciación de cada producto se obtiene la composición de especies de una muestra ambiental.

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CINÉTICA MICROBIANACRECIMIENTO MICROBIANO “El crecimiento de células,

microorganismos, células vegetales y animales, puede mirarse bajo dos aspectos o tipos de crecimiento reproductivo.

a) Células individuales o población de células en crecimiento sincronizado para estudio del ciclo de vida celular. Procesos en laboratorio.

b) División estocástica de la población, o división al azar.

CINÉTICA MICROBIANA MEDICIÓN DEL CRECIMIENTO MICROBIANO . El cálculo del número de células que existen

en una suspensión se puede llevar a cabo mediante el recuento celular (microscopía, número de colonias), masa celular (peso seco, medida del nitrógeno celular, turbidimetría) o actividad celular (grado de actividad bioquímica con relación al tamaño de la población). Todos estos métodos se clasifican en dos apartados: métodos directos y métodos indirectos.

CINÉTICA MICROBIANA Métodos directos: ¨ Recuento del número de células en

una cámara Thoma ¨ Peso seco celular ¨ Determinación de nitrógeno o de

proteínas totales ¨ Determinación de DNA

CINÉTICA MICROBIANA Métodos indirectos: ¨ Recuento de colonias en placa ¨ Recuento sobre filtro de membrana ¨ Consumo de oxígeno ¨ Liberación de dióxido de carbono ¨ Concentración de un enzima

constitutivo ¨ Decoloración de un colorante ¨ Incorporación de precursores

radiactivos ¨ Medida de la turbidez

CINÉTICA MICROBIANA El peso seco (contenido de sólidos) de las

células bacterianas que se encuentran en una suspensión se obtiene por el secado de un volumen en un horno a 105°C hasta peso constante. Esta técnica es útil para grandes volúmenes de muestra, debido a que diferencias del orden de los miligramos representan el peso de un gran número de bacterias. La desventaja de este método es que componentes volátiles de la célula pueden perderse por el secado y puede existir alguna degradación. También la muestra seca puede recobrar humedad durante el pesado, principalmente si el ambiente tiene una humedad relativa alta.

CINÉTICA MICROBIANA PESO ESPECÍFICO ANHIDRO:

ρ0 = Peso anhidro Volumen Anhidro PESO ESPECÍFICO A H% DE HUMEDAD ρk = Peso al H% de humedad

Volumen al H% de humedad Cuando la humedad es del 12 %,se llama

peso específico normal

CINÉTICA MICROBIANA

ABSORCIÓN: Cuando un haz de luz paralelo (colimado) golpea una

partícula en suspensión, parte de la luz es reflejada, parte es diseminada, parte es absorbida y parte es transmitida. La nefelometría mide la luz dispersada por una solución de partículas. La turbidimetría mide la luz dispersada como un decrecimiento de la luz transmitida a través de la solución. Con relación a la longitud de onda y al tamaño de la partícula pueden existir tres tipos de dispersión.

Los métodos de dispersión de la luz son las técnicas más utilizadas para monitorear el crecimiento de los cultivos bacterianos. Son muy útiles y poderosos pero pueden llevar a resultados erróneos. Principalmente, dan información sobre el peso seco (contenido macromolecular).

CINÉTICA MICROBIANA Turbidimetría: La turbidimetría mide la

reducción de la transmisión de luz debido a partículas de una suspensión y cuantifica la luz residual transmitida.

Absorbancia en función del Peso Seco

CINÉTICA MICROBIANA

Absorbancia = K x Peso Seco

K: constante que varía con la longitud de onda utilizada y representa la inversa del peso seco del microorganismo que produce un aumento de 10 veces en el valor de la absorbancia(1/W0).

Peso seco: Concentración celular bacteriana expresada en unidades de peso seco (µg/ml-mg/ml).

CINÉTICA MICROBIANA RECUENTO MICROSCÓPICO: Es una técnica común, rápida y barata que

utiliza un equipamiento fácilmente disponible en un laboratorio de microbiología. Para estos recuentos se utilizan generalmente cámaras de recuentos, aunque también pueden realizarse a partir de muestras filtradas en membranas y transparentizadas o teñidas con colorantes fluorescentes (Naranja de acridina).

Las cámaras más utilizadas son las de Hawksley y la de Petroff-Hausser. La primera tiene la ventaja que puede ser utilizada con objetivos de inmersión, aunque la mayoría de los recuentos se realizan con objetivos secos.

CINÉTICA MICROBIANA Cámara de recuento de Petroff-Hausser

CINÉTICA MICROBIANA Recuento de microorganismos.

Tipo de cuadro Area[cm2]

Volumen[ml]

Factor[1/Volumen]

Cuadrado total 1.00 x 10-2 2.00 x 10-5 5.00 x 104

Cuadrado grande 4.00 x 10-4 8.00 x 10-7 1.25 x 106

Cuadrado pequeño 2.50 x 10-5 5.00 x 10-8 2.00 x 107

CINÉTICA MICROBIANA CINÉTICA DE CRECIMIENTO DE UN

CULTIVO INTERMITENTE

CINÉTICA MICROBIANA(1) La fase logarítmica, en la que el

microorganismo se adapta a las nuevas condiciones y pone en marcha su maquinaria metabólica para poder crecer activamente. La duración de esta fase es variable y en general es mayor cuanto más grande sea el cambio en las condiciones en las que se encuentra el microorganismo.

(2) La fase exponencial. (3) La fase estacionaria, en la que no hay

aumento neto de microorganismos, lo que no significa que no se dividan algunos, sino que la aparición de nuevos individuos se compensa por la muerte de otros.

(4) La fase de muerte, en la que el número de microorganismos vivos disminuye de forma exponencial con una constante k que depende de diferentes circunstancias.

CINÉTICA MICROBIANA EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE

SUSTRATO . la generación del producto se mantiene

constante mientras la concentración del sustrato no sea limitante. Esto se definiría como [ES] = [Et] [S]

[S] + (k2 + k -1) / k1 La velocidad inicial de la reacción está

determinada por v = k2 [ES] Si definimos KM como (k2 + k -1) / k1 y Vmax

como k2 [Et], obtenemos que v = Vmax [S] / KM + [S] Esta es la ecuación de Michaelis-Menten.

CINÉTICA MICROBIANA Estos últimos dos parámetros son

importantes, porque nos dan información directa sobre cuán bien el microorganismo se une al sustrato (KM) y sobre cuán bien el microorganismo convierte el sustrato en producto una vez se une (Vmax). De hecho, KM es la constante de disociación dinámica del microorganismo con el sustrato, y Vmax es la concentración molar del microorganismo por la constante catalítica (Kcat).

CINÉTICA MICROBIANA RELACIONES MATEMÁTICAS: En un cultivo estático con crecimiento

exponencial el tiempo de generación celular es equivalente al tiempo de generación del cultivo y viene dado por 1/k. En un quimiostato, el tiempo de generación en cultivo es la inversa del ritmo de crecimiento instantáneo de un cultivo, el cual se expresa por la siguiente ecuación diferencial:

dx = μx ó μ= 1 dx

dt x dt

CINÉTICA MICROBIANA Donde x es el número de células o la

concentración del organismo (miligramos de peso seco por mililitro) a un tiempo t, y μ es el ritmo o velocidad de crecimiento instantáneo. Con la integración de la ecuación anterior entre los límites xo y xt, se obtienen la siguiente ecuación:

ln xt -ln xo = μt o, como se expresa generalmente la

solución,

Xf = xo e μt

CINÉTICA MICROBIANA Puesto que xf es también igual a 2kt xo,

la relación entre k y μ puede derivarse combinando las dos ecuaciones:

Xo e μt = 2kt xo Suprimiendo los factores comunes,

tomando logaritmo natural y despejando μ, se obtiene:

μ = k(ln 2) = 0.693 k Así, se puede calcular μ, el ritmo de

crecimiento instantáneo para un quimiostato, multiplicando k por 0.693

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