Clase I. Microbiología Ambiental 2015
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MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
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INTRODUCCION
La diversidad microbiana es reconocida en
numerosos procesos patolgicos a nivel
humano, animal, vegetal y en procesos
industriales para la produccin de
alimentos, combustibles, antibiticos, etc.
El papel que cumplen en los procesos
ambientales, se conoce desde comienzos de
este siglo, solo a partir de los aos 60s han
sido reconocido y aplicado.
El tratamiento de aguas, la recuperacin delos suelos y la produccin de sustancias de
inters ambiental, utilizan a los
microorganismos como materia prima.
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Procesos de bioremediacin, a partir de
transformaciones bioqumicas que incluyen
degradacin de la materia orgnica,
conversin de compuestos xenobiticos yrecalcitrantes o bioabsorcin de metales
pesados y transformacin de otras
sustancias txicas.
Con este estudio y aplicacin ha sido
posible el desarrollo de biotecnologas que
con lleven el uso de microorganismos o sus
metabolitos para la solucin de problemas
ambientales resultado del rpido avance
industrial y tecnolgico y que significan el
deterioro de los ecosistemas y de la calidad
de vida.
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PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN
LA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
Microbiologa ambiental, es importanteremontarse a los hallazgos de Pasteur (1859)en donde se pone en evidencia la existencia delos microorganismos en la atmsfera.
Koch (1877) quien menciona algunas formasbacterianas con inclusiones termoresistentes.
Winogradsky (1880) quien realiza eldescubrimiento de la naturaleza biolgica de lanitrificacin (amonaco a nitrito y despus a
nitrato, por bacterias nitrificantes).
Quince aos despus se dan a conocer lasbacterias fijadoras libres de nitrgeno comoAzotobacter, Azospirillum y Beijerinkia,descritaesta ltima por Beijerinki en 1888.
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PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LA MICROBIOLOGIA
AMBIENTAL
El papel de los microorganismos en diferentesprocesos ambientales como son el suministro decompuestos inorgnicos para que seanaprovechados por las plantas superiores (casonitrgeno o azufre) y la contribucin en lacontinua descomposicin y mineralizacin de la
materia orgnica en ecosistemas terrestres yacuticos.
De hecho en la mayora de los ecosistemas, granparte de la produccin orgnica no es consumiday utilizada por los herbvoros o por los carnvorossino que se integra en un depsito de materia
orgnica muerta denominada detritus,importante para mantener el equilibrio continuode la bisfera, donde los ciclos biogeoqumicosse regulan permanentemente.
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PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
La descomposicin microbiolgica de muchosmateriales compuestos por carbono o nitrgeno
en formas polimricas complejas, a su vez menoslimitada por el tipo de nitrgeno disponible queen las formas herbvoras, hace a losmicroorganismos, como seres vivos,determinantes del equilibrio del ciclo del carbonoen la naturaleza.
Los compuestos lignocelulsicos son losmateriales ms abundantes en la naturaleza,comprenden casi el 50% de toda la biomasaexistente, con una produccin mundial estimadaanual de 50x109 toneladas de las cualesaproximadamente la mitad, se acumulanconvirtindose en un problema ambiental.
Estos materiales estn compuestos por polmerosque se encuentran o se depositan en el suelo yson digeridos por diversos microorganismos quedeben trabajar en conglomerados por la mismacomplejidad de los sustratos.
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PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
Los organismos deben poseer sistemas
enzimticos complejos encargados de ladestruccin bioqumica de los enlacesalfa y beta 1-4 de la glucosa o de losanillos aromticos constitutivos de lalignina.
El descubrimiento de estosmicroorganismos ha permitido no soloacelerar la degradacin de la materiaorgnica compleja sino tambindesarrollar una serie de bioindustriasalrededor de la produccin de enzimas(celulasas o ligninasas), produccin demedios o sistemas de cultivo parahongos, conocer con cierto grado deprofundidad el proceso de degradacin yla sucesin biolgica alrededor de ladigestin ruminal o iniciar procesosbiolgicos especializados de depuracinde aguas en industrias como papel o
textiles.
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PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
Adicionalmente una ventaja de la actividad
microbiana es que los propiosmicroorganismos (C:N 6:1-12:1), se
convierten de detritus, incrementando as el
valor nutritivo para los herbvoros.
Esta transformacin tambin puede seraprovechada por las plantas, quienes a
travs de abonos orgnicos pueden cerrar el
ciclo de muchos elementos.
Es as como otro de los papelesfundamentales de los microorganismos
degradadores tiene su aplicacin
biotecnolgica en la produccin de abonos
estables o compost.
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PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
En este proceso seaprovecha el trabajo
bioqumico de numerosos
grupos microbiolgicos
para lograr como finltimo la produccin de
un material asimilable
pero lentamente soluble,
que pueda se aplicado al
campo con beneficios
nutricionales y
econmicos.
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PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
El compostaje es una bioindustria
de gran aplicacin en todo el
mundo, pues el aprovechamiento
de materiales ricos en carbono y
nitrgeno y con cantidades
considerables de otros elementos
nutritivos como son fsforo,
potasio, magnesio o hierro, entre
otros, es una opcin no solamente
ambientalmente limpia sino
tambin econmicamente y
energticamente rentable.
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PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LA MICROBIOLOGIA AMBIENTAL
Diferentes tipos de microorganismosson capaces de desarrollarse en
hbitats donde no se han reportado
otras formas de vida.
Condiciones extremas de anaerobiosis,temperatura, salinidad, presiones o
presencia de sustancias altamente
txicas o recalcitrantes en altas
concentraciones, son tambin
ecosistemas donde se llevan a caboimportantes procesos de
transformacin por parte de los
microorganismos.
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La respiracin va ciclo del
azufre es responsable de
aproximadamente el 50% de la
oxidacin total de los
materiales orgnicos en
ambientes marinos y la
utilizacin del CO2 comoreceptor de electrones por las
bacterias metanognicas
determina un efecto intenso en
la oxidacin global de la materiaorgnica en ambientes
anxicos.
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Evolutivamente muchos gneros enespecial bacterianos han persistido en
ambientes extremos como losgeotermales donde se registran cifraselevadas de termfilos, particularmentequimiolittrofos, acondicionados a pHgeneralmente cidos o muy alcalinos yaltas concentraciones de azufre.
Estos organismos proveen serviciosesenciales en la degradacin demateriales de desecho, bajo condicionesextremas y poseen actividadesmetablicas que facilitan la obtencin de
frmacos, enzimas y otros metabolitos,altamente estables en procesosindustriales.
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Numerosos grupos de microorganismos se encargan
de las transformaciones enzimticas de elementos
metlicos y metaloides txicos.
La importancia de los microorganismos en la
transformacin de elementos como cobre, hierro,
zinc, antimonio, arsnico, selenio, telurio o mercurio,
producto de diferentes actividades humanas
explotacin de metales y minera, petrleo o
industria.
Los metales pesados no pueden ser degradados por
sistemas qumicos pero si lo hacen los sistemas
biolgicos de remocin de metales.
Tambin se puede modificar el potencial redox dealgunos metales, por va biolgica, lo que resulta en
la reduccin de la solubilidad y toxicidad.
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Los microorganismos son capaces de depositar una
gama de minerales en solucin, ha conducido
incluso a especular sobre si las vetas actuales son
una consecuencia de la actividad microbiana en elpasado, como ocurre con el petrleo o los
hidrocarburos fsiles.
Cabe destacar el importante papel que pueden
desarrollar los microorganismos en la explotacin
de las actividades biogeoqumicas en donde sepuede solubilizar el metal con ayuda de
intermediarios biolgicos como es el caso de las
bacterias quimiolittrofas del ciclo de azufre.
Durante ms de treinta aos, la industria
petroqumica y de crudos ha desarrollado la idea debeneficiarse de la actividad microbiana para
promover la recuperacin de combustibles de las
reservas agotadas y para modificar ciertos
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La biodesulfurizacin es uno de los procesos ms
importantes en la industria del petrleo pues este
elemento debe ser removido durante los procesos
de refinacin y produccin, para evitar la liberacin
de emisiones sulfuradas durante la combustin de
estos materiales y problemas de corrosin que se
traducen en la reduccin de la vida media y
eficiencia de los equipos de produccin y
refinacin.
Junto a esta remocin puede destacarse la
remocin de elementos como Nquel y Vanadio.
Esta capacidad metablica ha permitido entonces
avanzar hacia la recuperacin de suelos y
tratamientos biolgicos avanzados para aguasresiduales, donde se asegure no solo la remocin
de metales pesados sino tambin de sustancias
recalcitrantes en general como es el caso de
plaguicidas o xenobiticos y compuestos tanto
aromticos como alifticos.
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Es as como la microbiologa ambientaltiene un importante pilar en las ciencias
del medio ambiente, ciencia que facilita
no solo el aprovechamiento de los
recursos naturales, sino que por
intermedio de la manipulacin de los
microorganismos con un beneficio
tecnolgico y econmico se puede
reducir la contaminacin ambiental y
generar el mejoramiento de la calidad
ambiental para los ecosistemas.
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