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BACTERIAS PRODUCTORAS DE METANO Y OTROS METABOLITOS

En una persona existen alrededor de 300 especies diferentes de bacterias.

La mayora son anaerobias estrictas y las restantes anaerobias facultativas como Escherichia coli

Estas bacterias en conjunto con bacterias de suelo y agua forman comunidades dentro de las aguas municipales y pueden ser clasificadas en dos grupos:

En base a su respuesta al oxigeno molecular libre O2Su capacidad para degradar substratos en digestores anaerbicos.

CLASIFICACION DE BACTERIAS DE ACUERDO A SU RESPUESTA AL OXIGENO MOLECULAR LIBRE

Las bacterias anaerobias facultativas pueden degradar desechos cuando el oxigeno se encuentra presente , si esta ausente, utilizan otras molculas por ejemplo el nitrato, es empleado para degradar alcohol y se produce di nitrgeno gaseoso

Durante la degradacin de desechos en digestores anaerbicos las bacterias pueden producir diferentes molculas.

Enterobacter spp Produce algunos cidos, (indol actico) alcoholes y dixido de carbono e hidrogeno, proveniente de lpidos carbohidratos y protenas.

Algunas bacterias como Escherichia coli producen compuestos malolientes como el indol y eskatol.Bacterias AnaerbicasSon inactivas en presencia de Oxigeno molecular y se dividen en:Especies tolerantes al oxigenoEspecies intolerantes al oxigeno o anaerobias estrictas

Algunas bacterias anaerobias son fuertes productoras de cidos como

Streptoccoccus spp. Y otras como Desulfomarculum sppReducen sulfato a sulfuro de hidrogeno

Las bacterias anaerobias sobreviven degradan sus sustratos mas eficientemente cuando el potencial de oxidoreduccin se encuentra en el rango de -200 y -400 millivots (mV)El potencial de oxido-reduccin (ORP) es una medida relativa de la cantidad de materia oxidado tal como iones nitrato, sulfato y material reducido como iones amonio.

Este potencial puede ser determinado empleando un potencimetro.

Cuando los valores del ORP son entre +50 -50 mV, el oxigeno molecular esta ausente predominan los nitritos y nitratos para la degradacin de compuestos orgnicos

Cuando los valores de OPR son inferiores a -50 mV los iones nitrito nitrato estn ausentes y predominan los iones sulfato.

Si los valores son menores a -100 mV se produce una reaccin acida mixta conocida como mezcla de cidos entre los cuales se encuentran el Acetato, Butirato, Formiato y Propionato adems de una mezcla de alcoholes

Cuando los valores de ORP alcanzan los -300 mVOcurre la degradacin anaerbica de los componentes orgnicos simples como acetato dando origen al metano, adicionalmente la combinacin del dixido de carbono con hidrogeno formaran ms molculas de metano

HABILIDAD ENZIMTICA PARA DEGRADAR SUSTRATOSCaracterstica de las bacterias degradadoras de sustrato empleando enzimas

Algunas exoenzimas y sus sustratosBacterias formadoras de AcetatoCrecen en simbiosis con bacterias productoras de metano

El acetato es empleado por las bacterias metanogenicas

Las bacterias formadoras de acetato, metano y reductora de sulfato viven en simbiosis y compiten por los mismos sustratos.BACTERIAS PRODUCTORAS DE METANOEstas bacterias reciben diferentes nombres, son un grupo morfolgicamente muy diverso y presentan patrones diferentes de crecimiento.

LAS BACTERIAS FORMADORAS DE METANO POSEEN CARACTERSTICAS UNICASSon bacterias simbiontes de los tractos digestivos de animales , en hbitats acuticos o terrestres con alto contenido de compuestos orgnicos

Tienen un alto contenido de azufre (2.5% de su peso seco)

Presenta una pared celular no rgida, sin acido muramico.

Contiene una membrana celular

Su metabolismo produce metano como producto de desecho

Tiene coenzimas nicas como: Co M, F420 y F430LAS BACTERIAS FORMADORAS DE METANO POSEEN CARACTERSTICAS UNICAS

Las dos principales vas de produccin de metano son:

La fermentacin del acido actico o corte aceticlastico y la reduccin del dixido de carbono.

La fermentacin del Propionato y butirato son otras vas menores de produccin de metano.

Fermentacin empleando Propionato:

28Fermentacin empleando Butirato:

MICRONUTRIENTES ESENCIALES PARA LAS BACTERIAS FORMADORAS DE METANO

Debido a los componentes enzimticos nicos de estos organismo, sus necesidades de micronutrientes son diferentes al de la mayora de las otras bacterias.

Los micronutrientes crticos para este tipo de organismos son los siguientes:

Cobalto ,hierro, nickel, y sulfuro

Elementos traza:

Selenio y tungstenoAlgunos micronutrientes estrictamente esenciales son :

Molibdeno, Tungsteno, y Selenio, Bario, Calcio, Magnesio y Sodio Coenzimas de la Metanognesis

Metanofurano: Interviene en el primer paso de formacin de metano contiene un anillo furansico y un grupo amino que se une al CO2

Metanopterina.Coenzima metanognica parecida al cido flico, cataliza los pasos intermedios de reduccin de CO2 a CH4

Coenzima M:Participa en la fase final y convierte el grupo CH3 en CH4

Coenzima F430:

Es un tetrapirrol y participa tambin en la parte final de la reaccin como parte del complejo metilreductasa.

Coenzimas Redox

La coenzima F420 (derivado de la flavina) y la Coenzima B (CoB) o 7-mercaptoheptanoil-treonina son donadores de electrones en la Metanognesis.

OXIDACION Y REDUCCIN DE COMPUESTOS DEL AZUFRE

Los compuestos del azufre mas comnmente empleados en la generacin de energa son:

Sulfuro de hidrogeno H2S

Azufre elemental S0

El tiosulfato S2O32-

En la mayora de los casos el producto final es el sulfato

SO32-

Este proceso es realizado por bacterias reductoras de azufre quimiolitotrficas.

REACCIONES DE LA REDUCCIN DEL AZUFRE

OXIDACIN DEL AZUFRE

Si se inicia con sulfuro, se produce sulfito (oxidacin de seis electrones). Si se inicia con Azufre elemental, primero se reduce a sulfuro.

Posteriormente existen dos vas de produccin de sulfato por dos enzimas distintas: Sulfito oxidasa y Adenosina Fosfosulfato

LOS ELECTRONES PRODUCIDOS DURANTE LA OXIDACIN DEL AZUFRE SON EMPLEADOS EN LA GENERACION DE MOLECULAS DE ENERGA

NITRIFICACIN

Los compuestos nitrogenados inorgnicos ms empleados para el suministro de electrones son:

Amoniaco: NH3 Nitrito: NO2-

Estos compuestos son degradados va aerbica por bacterias nitrificantes quimiolitotrficas.

Nitrosomonas: oxidan Amoniaco a nitrito

Nitrobacter: oxidan nitritos a nitratos

EN AUSENCIA DE OXIGENO AL PROCESO DE OXIDACION DEL AMONIACO SE LE DENOMINA ANAMOX

Esta oxidacin es realizada por bacterias del generoBrocadia anammoxidans

REDUCCIN DE NITRATO Y PROCESO DE DESNITRIFICACIN

Los compuestos nitrogenados orgnicos son aceptores de electrones en la respiracin anaerbica.

REDUCCION DESASIMILADORA DEL NITRATOSolo algunas especies bacterianos pueden realizar este proceso.

Las formas de nitrgeno inorgnico ms comunes en la naturaleza son:

Amoniaco: NH3Nitrato: NO3- Gas nitrgeno: N2

Uno de los aceptores alternativos de electrones ms comunes es el nitrato, que puede ser reducido a oxido di nitrgeno, oxido de nitrgeno y gas nitrgeno NO3 - N 2O, NO, N2

Todos estos compuestos son gaseosos y se pierden fcilmente por lo que al proceso se le conoce como desnitrificacin.

Este fenmeno es perjudicial para la agricultura, sin embargo es de gran utilidad en el tratamiento de aguas residuales.Para evitar el proceso de desnitrificacin de los abonos sintticos a base de amoniaco se emplean inhibidores de la nitrificacin.

Uno de los inhibidores de la nitrificacin es la nitrapirina

2-cloro-6-triclorometil pirimidina Tambin conocida como N-Serve

Este compuesto interrumpe la transformacin del amoniaco a nitrito.

FIJACION DEL NITROGENO