Direccin Universitaria de Educacin a Distancia

Direccin Universitaria de Educacin a Distancia EAP INGENIERA AMBIENTAL

MICROBIOLOGA AMBIENTAL

2015-IDocente:FERNANDO MERINO RAFAELNota:

Ciclo:5Mdulo 2

Datos del alumno:FORMA DE PUBLICACIN:

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Fecha de publicacin en campus virtual DUED LEARN:

HASTA EL DOMINGO 12 DE JULIO DE 2015A las 23.59 PM

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3. Las actividades que se encuentran en los textos que recibe al matricularse, servirn para su autoaprendizaje mas no para la calificacin, por lo que no debern ser consideradas como trabajos acadmicos obligatorios.

Gua del Trabajo Acadmico:

4. Recuerde: NO DEBE COPIAR DEL INTERNET, el Internet es nicamente una fuente de consulta. Los trabajos copias de internet sern verificados con el SISTEMA ANTIPLAGIO UAP y sern calificados con 00 (cero).

5. Estimado alumno:El presente trabajo acadmico tiene por finalidad medir los logros alcanzados en el desarrollo del curso.Para el examen parcial Ud. debe haber logrado desarrollar hasta la pregunta N ___ y para el examen final debe haber desarrollado el trabajo completo.

Criterios de evaluacin del trabajo acadmico:

Este trabajo acadmico ser calificado considerando criterios de evaluacin segn naturaleza del curso:

1Presentacin adecuada del trabajoConsidera la evaluacin de la redaccin, ortografa, y presentacin del trabajo en este formato.

2Investigacin bibliogrfica:Considera la consulta de libros virtuales, a travs de la Biblioteca virtual DUED UAP, entre otras fuentes.

3Situacin problemtica o caso prctico:Considera el anlisis de casos o la solucin de situaciones problematizadoras por parte del alumno.

4Otros contenidos considerando aplicacin prctica, emisin de juicios valorativos, anlisis, contenido actitudinal y tico.

DESARROLLO DE LA GUA DEL TRABAJO ACADMICO

CUESTIONARIORealice un ensayo, luego de una investigacin bibliogrfica, analizando y describiendo cada uno de los siguientes temas:

1. TOMANDO UN EJEMPLO EN CADA CASO, DESCRIBA LAS DIFERENCIAS ENTRE UN MICROORGANISMO PROCARITICO Y UN MICROORGANISMO EUCARITICO. (4 PUNTOS)Uno de los avances ms considerables de la Biologa ha sido el descubrimiento de las profundas diferencias entre los organismos celulares y acelulares (virus) y a nivel celular las diferencias entre clulas con y sin ncleo. Los trminosProcariotasyEucariotase deben a E.Chatton y se empezaron a usar a principios de 1950.La principal diferencia radica en que en los Procariotas el material gentico no est separado del citoplasma y los Eucariotas presentan el material gentico est organizado en cromosomas rodeados por una membrana que los separa del citoplasma.

PROCARIOTASEUCARIOTAS

ADN localizado en una regin:Nucleoide, no rodeada por una membrana.Ncleo rodeado por una membrana. Material gentico fragmentado en cromosomas formados por ADN y protenas.

Clulas pequeas 1-10 mPor lo general clulas grandes, (10-100 m), Algunos son microbios, la mayora son organismos grandes.

Divisin celular directa, principalmente por fisin binaria. No hay centrolos, huso mittico ni microtbulos.Sistemas sexuales escasos, si existe intercambio sexual se da por transferencia de un donador a un receptor.Divisin celular por mitosis, presenta huso mittico, o alguna forma de ordenacin de microtbulos.Sistemas sexuales frecuentes. Alternancia de fases haploides y diploides mediante Meiosis y Fecundacin

Escasas formas multicelularesAusencia de desarrollo de tejidosLos organismos multicelulares muestran desarrollo de tejidos

Formas anaerobias estrictas, facultativas, microareroflicas y aerobiasCasi exclusivamente aerobias

Ausencia de mitocondrias: las enzimas para la oxidacin de molculas orgnicas estn ligadas a las membranasLas enzimas estn en las mitocondrias

Flagelos simples formados por la protena flagelinaFlagelos compuestos, (9+2) formados por tubulina y otras protenas

En especies fotosintticas, las enzimas necesarias estn ligadas a las membranas. Exitencia de fotosntesis aerobia y anaerobia, con productos finales como azufre, sulfato y OxgenoLas enzimas para la fotosntesis se empaquetan en los cloroplastos.

Escherichia colidivisin por fisin binaria. Copyright Dennis Kunkel (MET) Clula Eucariota

BIBLIOGRAFA 1. E.Wiesmann (1982).Microbiologa Mdica. Salvat. p.452.ISBN3-13-444804-1.2. http://cancerresearchjournal.com/2008/03/13/yale-uses-rabies-related-virus-to-target-brain-tumor

2. A TRAVS DE CUALQUIERA DE LAS CUATRO SITUACIONES PLANTEADAS, DESCRIBA LA DINMICA POBLACIONAL Y EL CRECIMIENTO MICROBIANO: RIZSFERARegin del suelo cuya actividad biolgica es influenciada por las races de las plantas. Aqu los exudados de las races afectan los procesos del suelos y los microorganismos que se encuentran en l. Se caracteriza por el aumento de la biomasa microbiana y de su actividad (ver figura 1 y 2). La comunidad de la rizsfera consiste en una microflora (bacterias, hongos y algas) y una micro y mesofauna (protozoos, nematodes, insectos y caros). La micro y mesofauna en procesos de descomposicin en ecosistemas, contribuyen significativamente con el catabolismo de sustancias nocivas en la rizsfera. A travs de los exudados se pueden establecer diferentes interacciones microorganismo-raz que afectan positiva o negativamente el crecimiento de las plantas. Por ejemplo las plantas exudan de sus races carbohidratos producto de la fotosntesis, que sirven como energa para los microorganismos, quienes en retribucin las protegen de los organismos patgenos y adems solubilizan losmineraleshacindolosms asimilables.

Figura 1.Rizsfera.

Figura 2.reas de la rizsfera

La rizsfera es un complejo y dinmico microambiente,donde las bacterias y hongos, en asociacin con las races, forman comunidades nicas que tienen considerable potencial para la detoxificacin de compuestos orgnicos nocivos.La detoxificacin puede resultar en la degradacin, mineralizacin o polimerizacin de los txicos en la rizsfera. Estos procesos de detoxificacin dependen no slo de la microbiota de la rizsfera, sino tambin de las caractersticas de la planta husped, propiedades del suelo y condiciones ambientales. El entendimiento de la interacciones entre plantas, comunidades microbianas de la rizsfera y los txicos orgnicos facilitan el empleo exitoso de la vegetacin para remediar qumicamente los suelos contaminados. As, por ejemplo, la comunidad microbiana de la rizsfera ha mostrado el aumento de la asociacin de los hidrocarburos policclicos aromticos con los cidos hmicos y flvicos del suelo, por lo que la biodisponibilidad de estos compuestos se reduce, as como la potencial fitotoxicidad.

Figura 3.Factores que influencian los procesos de exudacin de la raz.

En la rizsfera se encuentrancomnmentelos siguientes compuestos:

Aminocidos:todos de ocurrencia natural cidos orgnicos:ctrico, frmico, actico, entre otros Carbohidratos:fructosa, galactosa, glucosa, maltosa, entre otros Derivados de cidosnucleicos:adenina, guanina, citosina, uracilo Vitaminas:biotina,colina, inositol, pantotnico Enzimas:amilasa, fosfatasa, invertasa, proteasa, entre otras. Otras sustancias:auxinas,CO2, alcohol, glutamina, cido cianhdrico

BIOCORROSINBacterias aerbicas y anaerbicas son responsables de la corrosin de origen biolgica que afectan elementos de uso urbano e industrial. Los gnerosGallionellayThiotrixslo se desarrollan en agua de mar; en este trabajo se mencionan tambin de manera simple bacterias quimiolittrofas, fotolittrofas, fotoorgantrofas,Thiobacillusal igual que microorganismos hetertrofos (hongos) y auttrofos (algas). Finalmente se describen bacterias sulfatorreductoras y sulfobacterias, presentndose de manera sucinta el mecanismo de corrosin con sus respectivas reacciones de xido reduccin, despolarizaciones andicas y catdicas de reacciones autotrficas.I. INTRODUCCIN Y ANTECEDENTESGeneralmente las bacterias son descritas clnicamente por su actividad patgena para el ser humano, pero algunas no solamente lo atacan a l sino tambin a sus obras. En este grupo de organismos existen las que sin ser patgenas son responsables de la corrosin biolgica, ya que algunas se desarrollan muy bien en presencia de sales minerales viviendo y sustentndose prcticamente de aire a falta de cualquier sustancia orgnica. Habitualmente estas bacterias se encuentran en medio acuoso, por lo cual, previo al uso industrial del agua, sta es normalmente analizada desde un punto de vista qumico pero no microbiolgico y, cuando este aspecto es considerado, slo se hace con la finalidad de detectar patgenos.Las bacterias de la corrosin actan en cualquier parte que haya Fe, Mn, SO42o derivados azufrados en presencia del agua, dentro o fuera de las tuberas o bien al aire libre en los depsitos, sin importar que el agua sea dulce o salada. Por su gran diversidad, proliferan an en las condiciones ms desfavorables si no se toman algunas precauciones. Algunas de estas bacterias se desarrollan particularmente en ciertos sitios del medio ambiente, los que son determinados por caractersticas especficas, como por ejemplo tensin de oxgeno, ambiente reductor, pH, etc.El transporte bacterial se realiza junto con los materiales afectados por ellas; por ejemplo, aFerrobacilusse le encuentra preferentemente en las regiones mineras, pero ahora no es raro que est en otras partes debido a que fue transportada a diferentes sitios con el carbn, asfalto, brea, etc.Algunas bacterias se encuentran ampliamente distribuidas en el suelo, agua y aire, pero tambin se les encuentra en medios especficos como ocurre con diversas especies deGallionellayThiotrixque slo de desarrollan en agua de mar.Estas bacterias no provocan directamente la corrosin, pero s la aceleran porque inciden en la cintica del mecanismo de reaccin. Adems contribuyen a la formacin de lodos y depsitos que pueden llegar a obstruir por completo las tuberas; las hay aerobias y anaerobias.Por la incidencia e importancia que tienen las bacterias en procesos urbanos, ambientales, mineros e industriales es conveniente considerar su accin cuando se desarrollan proyectos de inversin o desarrollo.2.ANTECEDENTESEn general, la literatura referida al tema es bastante amplia ya que en l se trabaja desde 1918. Entre los trabajos ms recientes, en trminos generales, se puede mencionar aMcCoyet al.(1981)quienes observaron la formacin de biopelculas de adherencias;Trulear y Charaklis (1982)estudiaron la dinmica de los procesos en las biopelculas;G. A. Birchahll (1979)estudi el control de adherencias dentro de un sistema de enfriamiento por agua;J. Lichtenstein (1977)se preocup de los fundamentos que causan corrosin y mitigacin;King y Miller (1971)observaron la corrosin por las bacterias sulfatorreductoras. Es ms escasa esta informacin en ambientes marinos, entre los cuales slo se menciona el trabajo deShtevnevaet al.(1971)titulado Bacterial overgrowth as a factor in metal corrosion in sea water, en el cual se concluye que todas las muestras probadas fueron expuestas a un crecimiento bacterial ms enrgico que los controles; que en la zona de H2S el nmero de bacterias perifticas sobre la superficie de las placas fue 6 y 9 veces menos (en el caso de la aleacin de Al) que en la zona oxigenada, en la cual la poblacin bacterial sobre los materiales estudiados consisti principalmente de bastones y cocos, mientras que los vibrios se incrementaron en la zona del cido sulfhdrico.Se estableci una muy buena relacin entre el nmero total de bacterias y la prdida de peso de las placas, tambin que la corrosin bacterial en las zonas xicas y anxicas es principalmente producida por las formas cocales y adems que la proporcin de corrosin en estas zonas depende igualmente de la concentracin de oxgeno disuelto y de la densidad poblacional de bacterias, considerndose al final que el efecto del H2S fue poco significante en esta accin. (Shtevnevaop.cit.)El trabajo deEfird (1975), The interrelation of Corrosion and Fouling for Metals in Sea Water, concluye que las variaciones de propiedades en este medio estn influidas por sus caractersticas de corrosin y pueden ser ubicadas en una de estas tres clases:1.Metales susceptibles a la corrosin2.Metales pasivos3.Metales que forman pelculas txicas.En aleaciones como el acero se producen adherencias que son fcilmente removidas con la prdida del producto de corrosin, desprendindolas a intervalos durante la exposicin. En las aleaciones pasivas se adhieren rpidamente, las que se fijan con fuerza.El efecto de corrosin se produce por las concentraciones de oxgeno en el ambiente permitiendo el desarrollo de ciertas bacterias, aerbicas o anaerobias segn corresponda, y cuando el metal corrodo se agrieta, se afectan a los organismos anaerobios incrustados.No todos los metales que podra esperarse forman pelculas txicas; se ha observado que el berilio y plomo permanecen libres de incrustaciones. Las aleaciones en base a cobre son resistentes a la incrustacin debido a la formacin de Cu2O que es txico a los organismos, pero no afecta a las estructuras adyacentes. (Efirdop. cit.)

II. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CORROSIN BACTERIANA1.Estado en que se encuentra el material:La estructura, las alteraciones de la superficie, por mnimas que sean, o el deterioro mecnico del metal son factores que permiten el inicio de la corrosin, la que una vez iniciada contina con la accin que desempean las bacterias.2.Composicin del medio:a.Contenido qumico del agua: Los contenidos de O2y CO2son muy importantes para la formacin de xidos y carbonatos, inicialmente en los puntos que presentan deterioro. Adems el O2favorece el desarrollo de los organismos aerobios y por otra parte el CO2servir como fuente de carbono a las bacterias auttrofas.La presencia de N2, P, S, Fe, Mn, Ca, etc. como tambin NO3, PO43-, SO42-, S2-aportan los oligoelementos necesarios para su propia sntesis y obtienen de sus transformaciones la energa necesaria para su metabolismo. Del mismo modo las bacterias quimiorgantrofas utilizarn los compuestos orgnicos. Todas las aguas naturales sin alteracin contienen sales minerales y materia orgnica que permite el crecimiento de las bacterias.b.Temperatura: Cada microorganismo tiene una temperatura ptima en la cual se acelera su desarrollo, la cual generalmente es de 25oC a 30oC, pero ciertas esporas pueden resistir temperaturas mucho ms altas o bajas.c.pH:Es importante en el medio por su accin directa sobre el metal y por ser determinante en los potenciales de reaccin, para luego, como se presenten, favorecer o inhibir el desarrollo bacterial. El pH ptimo est cercano a la neutralidad, a pesar de lo cual ciertas bacterias se adaptan muy bien al pH cercano a 1, como es el caso deThiobacillus, los que al secretar H2SO4cambian significativamente el pH del medio hacindolo muy corrosivo para el metal.d.Luz: Condiciona el desarrollo de las bacterias fotolittrofas y de las fotoorgantrofas.

3.OTROS MICROORGANISMOS

a.Hongos: Organismos hetertrofos que pueden causar daos importantes derivados de su actividad enzimtica, manifestndose por el deterioro biolgico de los derivados celulsicos o plsticos cuyos productos pueden servir para algunas bacterias. Secretan al medios muchos cidos orgnicos.b.Algas: Organismos auttrofos, se desarrollan en presencia de luz, proporcionan la materia orgnica necesaria para el crecimiento de otros microorganismos. Tambin secretan enzimas que atacan numerosos sustratos como la madera, papel, etc.; adems pueden metabolizar sustancias cidas corrosivas, incorporar metales y formar lodos o sedimentos que pueden favorecer el desarrollo de las bacterias anaerobias.4.BACTERIASA.QuimiolittrofasOmiten toda sustancia orgnica como elemento de construccin molecular. Obtienen su energa a partir de elementos no orgnicos, como de la transformacin de los compuestos reducidos del S, Fe, Mn, N2e H2. Como tampoco son fotosintticas, se pueden desarrollar en la oscuridad.De stas, las ferrobacterias obtienen la energa necesaria para su sntesis a partir de la transformacin de las sales ferrosas en frricas, por lo que tuberas con metal ferroso que estn desprotegidas y en contacto con el agua son atacadas, formndose hidrxido ferroso que rpidamente se transforma en hidrxido y carbonato frrico por el O2y CO2disueltos; generalmente el proceso se detiene ah.La presencia de ferrobacterias en el punto de ataque moviliza Fe2+y su transformacin en sales frricas, lo cual es muy rpido si el medio contiene ion ferroso. Se observa la formacin de consistente herrumbre, que contiene cuerpos bacterianos, a lo cual sigue la disolucin ininterrumpida del metal.Por su parte, las sulfatorreductoras son bacterias que forman un solo grupo de Espirilceas, representadas porDesulfovibrio desulfuricans.Son anaerobias obligadas, por lo que se les encuentra en las capas de herrumbre que estn en contacto con el metal, all donde no llega oxgeno. Adems de afectar a los metales ferrosos, el H2S formado corroe muy especialmente las tuberas de plomo, independientemente si estn o no bajo tierra.B.Sulfobacteriasa.Metabolizan el azufre a partir de compuestos azufrados reducidos y los almacenan o pasan al medio. Se forman lodos.b.-O bien oxidan el azufre, lo mismo que a sus compuestos con formacin de productos cidos (H2SO4). Se produce accin corrosiva con modificacin importante del pH del medio.Se ha observado que para prever dificultades en procesos industriales se requiere que, previo a la distribucin de las aguas, se determine la presencia de estos tres grupos de bacterias.

III. MECANISMO DE CORROSINSe fundamenta en la teora electrnica, que explica y satisface la mayor parte de los procesos de corrosin.El ataque corrosivo se inicia por diferencia de potencial entre los puntos en los cuales el metal presenta imperfecciones, producindose el paso de corriente a travs del electrlito que se encuentra entre esas partes del metal. Se forman pequeos elementos primarios.En las zonas andicas, la corriente pasa del metal al lquido, en cambio en las catdicas el paso es del lquido al metal. Se observa disolucin del metal en el nodo y formacin de hidrgeno en el ctodo.En condiciones normales, al desprenderse el hidrgeno catdico, ste permanece suspendido en la superficie del metal formando una pelcula aescala molecular, crendose un potencial de oposicin suficiente para neutralizar la pila. Este fenmeno corresponde a la polarizacin. Inicialmente se produce una ligera corrosin andica con disolucin del hierro, como sales ferrosas que se oxidan por el oxgeno del agua.Al polarizarse los elementos se suspende la corrosin. En esta etapa del proceso se observa una ligera capa de herrumbre que no afecta al metal, es un estado de equilibrio que puede durar mucho tiempo mientras el oxgeno no movilice al hidrgeno catdico, ya que de ser as se despolarizara el sistema comenzando de nuevo la corrosin. En esta etapa es cuando intervienen las ferrobacterias y las sulfatorreductoras.En el nodo, las ferrobacterias obtienen su energa de la transformacin de sales ferrosas en frricas, formando aceleradamente la herrumbre, con lo cual se rompe en forma continua el equilibrio por despolarizacin andica y catdica simultneamente. Este proceso produce la disolucin continua del metal llegando a perforarlo.En el ctodo se produce despolarizacin por la movilizacin del hidrgeno que hacen las bacterias sulfatorreductoras.

A. REDUCCIN DE SULFATOSSO42-+ 8H++ 8 e- S2-+ 4H2O

B. DISOCIACIN ELECTROLTICA DEL AGUA

H2O H++ OH-

1.Despolarizacin andica

4Feo 4Fe2++ 8 e

2. Despolarizacin catdica

8H++ 8 e- 8HH2SO4+ 8H H2S + 4H2O

Los iones sulfuro reaccionan a la altura del nodo con una parte de los iones ferrosos puestos en solucin.

S2-+ Fe2+ FeSFe2++ H2S FeS + 2H+

Otra parte de los Fe2+se combina con los OHFe2++ 2OH- Fe(OH)2Fe2++ 6OH- 3Fe(OH)2

Globalmente:

8H2O 8H++ 8OH4Feo+ 8H 4Fe2++ 8H++ 16 e-

Sulfatorreductor

H2SO4+ 8H H2S + 4H2OFe2++ H2S FeS + 2H+3Fe2++ 6OH- - 3Fe(OH)24Feo+ H2SO4+ 2H2O 3Fe(OH)2+ FeS

NOTA:Se escribe H2SO4, pero en realidad se tiene

4Feo+ M2SO4+ 4H2O FeS + 3Fe(OH)2+ 2M(OH)

Estas reacciones corresponden a la vida auttrofa delDesulfovibrio desulfuricans, sin intervencin de materia orgnica. Pero el tomo de S puede servir tambin como aceptor de e- para la oxidacin de ciertas sustancias orgnicas. Esta oxidacin nunca es completa y conduce a la formacin de cido actico, por lo que se dice que es un organismo quimiorgantrofo.

2CH3-CHOH-COOH + SO42- 2CH3-COOH + CO2+ H2S + 2OH-2Fe(OH)2+ 1/2 O2+ H2O 2Fe(OH)32Fe(OH)3 Fe2O3+ 3H2O + Q4FeCO3 + O2+ 6H2O 4Fe(OH)3+ 4CO2+ 81 Kcal

El esquema presenta las reacciones debidas a las ferrobacterias y a las bacterias sulfatorreductoras, pero las reacciones provocadas por las sulfatobacterias no intervienen directamente en el proceso de corrosin, aunque s modifican el medio ambiente.De lo anterior, se puede pensar que, por el contenido inico y de materia orgnica en agua de mar, estos procesos deben ser cinticamente ms rpidos, provocndose una mayor accin corrosiva sobre metales en estos ambientes acuticos.

BIBLIOGRAFIA 1. BIRCHALL, G.A. 1979. Control of fouling within cooling water system. Effluent and Water Treatment Journal.2. CHANTEREAU, J. 1985. Corrosin Bacteriana. Ed. Limusa, S.A.3. EFIRD, K. D. 1976.The inter-relation of Corrosion and Fouling for Metals in Sea Water. Materials Performance. :16-25.4. IVERSON, P. W. 1972. Biological Corrosion, In: Advances in Corrosion Science and Technology. 2:1-42.5. KING, R. A. & J. D. A. MILLER. 1971. Corrosion by sulfate-reducing Bacteria. Nature (London). 233: 491-492.6. KOBRIN, G. 1977. Corrosion by microbiological organism in natural waters. Material Performance. 17(3): 29-31.7. LICHTENSTEIN, N. J. 1978. Fundamentals of Corrosion: Causes and Mitigation. Material Performance. 17(3): 29-31.8. McCOY, W. F., D. BRYERS, J. ROBBINS and J. W. COSTERTON. 1981.Observations of fouling biofilm formation. Can. J. Microbiol. 27: 910-917.9. SHTEVNEVA, A. I., M. N. LEBEDEVA, Y. P. MELINICHUK and O. A. PANINA. 1972.Bacterial overgrowthas a factor in metal corrosion in sea water. Advances in Corrosion Science and Technology.10. TRULEAR, M. G., W. G. CHARACKLIS. 1982. Dynamics of Biofilm Processes. Journal W. P. C. F., 54(9)1288-1301.

DETERIORO DE LOS ALIMENTOS POR ACCIN MICROBIANAEl deterioro o alteracin de los alimentos comprende todo cambio que los convierte en inadecuados para el consumo. Cuando en un alimento se presentan cambios sustanciales o cualquier tipo de modificacin que limiten su aprovechamiento. Est causada por influencias externas, o tambin por circunstancias que radican en el mismo alimento, que pueden ser de naturaleza fisico-qumica, biolgica o microbiolgica.Se habla de alteracin microbiana cuando los microorganismos han modificado de tal manera con su multiplicacin y metabolismo las caractersticas organolpticas de un alimento, que perjudican ostensiblemente su valor para el consumo o impiden prcticamente que sea empleado como materia prima. La descomposicin microbiana es parte de un importante ciclo en la naturaleza, en el cual la sustancia orgnica muerta y de elevada complejidad se desdobla en sus partes integrantes, que a su vez quedan disponibles para formar a partir de ellas nueva sustancia viva.Basndose en la sensibilidad de los alimentos a la alteracin pueden clasificarse como estables o no alterables, semialterables y alterables. La inclusin de un alimento dado en uno de estos grupos depende de muchos factores interrrelacionados.Al estudiar la alteracin de los alimentos crudos debe asumirse que en el alimento hay inicialmente una gran variedad de microorganismos y que, cuando se inicia el crecimiento microbiano, algunas especies se encuentran con unas condiciones ms favorables que otras y en consecuencia, aquellas sobrepasarn en desarrollo a las ltimas. De hecho el crecimiento competitivo de las estirpes favorecidas, generalmente se traduce en el predominio de una o dos cepas, que se convierten en la flora ms abundante y en la responsable de la alteracin observada.Los alimentos procesados sufren diferentes tipos de deterioro, que depender del tipo de tratamiento al que fue sometido. Por ejemplo, la alteracin de alimentos enlatados puede deberse a un solo microorganismo resistente a las condiciones de procesado (especialmente temperatura y tiempo), se trata corrientemente de una bacteria productora de esporas muy resistente, dado la accin selectiva del calor.1. IMPORTANCIA DE LAS ALTERACIONES MICROBIANASEl deterioro de los alimentos puede originarse por diversas causas: ataque de insectos y otros animales, principalmente roedores; accin de enzimas, normalmente presentes en los tejidos vegetales y animales; reacciones puramente qumicas, tales como hidrlisis, oxidacin pardeamiento no enzimtico; accin de agentes fsicos: helada, calor, humedad, sequedad; en fin, proliferacin y accin de microorganismos.Lo usual es que las diversa alteraciones intervengan de forma simultanea o sucesiva; as por ejemplo, el apelotamiento de un producto en polvo debido a su humidificacin, muchas veces slo es la primera etapa hacia otras alteraciones. Algunas de ellas de origen microbiano.El estudio de la microbiologa de alimentos puede enfocarse desde puntos de vista muy diversos:a) El del microbilogo que trata de identificar cada microorganismo causante y estudiar sus condiciones de cultivo y caracteres.b) El del higienista, que dedica su atencin especial a las especies patgenas o productoras de toxinas.c) El punto de vista del bioqumico se orienta hacia las modificaciones qumicas y fsico-qumicas resultantes de la accin de los microorganismos.d) El tecnlogo estudia especialmente los mtodos y los procedimientos para luchar contra los microorganismos.e) Finalmente, podramos estudiarla segn la categora del alimento

Las caractersticas que ofrece el alimento como sustrato por una parte, y por otra la actividad metablica especfica de los microorganismos, determinan el tipo de alteracin que se presenta, que en muchos alimentos presenta caractersticas peculiares. Su grado depende de la intensidad con que se multipliquen los grmenes responsables de la alteracin.Por consiguiente, la alteracin microbiana slo puede producirse cuando:a) Existe el sustrato adecuadob) Se ha producido la contaminacin con la flora correspondientec) Los grmenes tienen la oportunidad de multiplicarseLa intensidad y curso de la alteracin de un alimento vienen, por tanto, determinados decisivamente por las circunstancias que permiten la multiplicacin de la microflora presente.2. FACTORES DEL DETERIORO MICROBIOLOGICO DE ALIMENTOSLa evolucin de la flora microbiana, inicialmente presente sobre, o en, un producto alimenticio, depende de numerosos factores: 1)los carateres fsicos y qumicos del alimento; 2)los tratamientos a los cuales fue sometido; 3)las condiciones ambientales; 4)la naturaleza y caractersticas de las especies presentes.Son muy pocas las especies iniciales que participan en el proceso de alteracin y se encuentran al final del mismo. En efecto, debido a los diversos factores en juego, se produce con las especies presentes una seleccin a lo largo de varias etapas. Algunas consiguen cierta ventaja al principio, pero dejan su sitio a otras que encuentran, en el medio ya modificado por las primeras, condiciones ms favorables.2.1. Caractersticas Fsicas y Qumicas de los Alimentosa) pHEs harto conocido que las frutas cidas estn sujetas a los ataques de mohos y levaduras, mientras que las legumbres, carnes y pescados constituyen medios ms favorables para las bacterias.La diferencia se debe principalmente al pH. Muchos mohos an se desarrollan a pH prximo a 2.0 o superior a 9.0 y las levaduras entre pH 2.5 y pH 8.5; por el contrario, son raras las bacterias capaces de proliferar a pH inferiores o prximos a 4.0 (Lactobacillus, por ejemplo) y siempre que las otras condiciones sean apropiadas. Los Clostridium, y ms concretamente el Cl. Botulinum, tan peligroso a causa de la toxina que produce y de la resistencia de sus esporas al calor, no tolera medios demasiado cidos; as, el Cl. Botulinum no se desarrolla por debajo de pH 4.5 y esta caracterstica permite aplicar tratamientos trmicos, relativamente suaves, para la mayora de las frutas en conserva. Con relacin a esto hay que recordar el poder tampn del alimento, es decir, la inercia que se opone a los cambios del pH; los alimentos pobres en protenas, tales como las legumbres verdes, tienen menor poder tampn que la carne o el pescado y se dejan acidificar ms fcilmente.b) Potencial de Oxido ReduccinLa capacidad ms o menos oxidante o reductora de un medio, cuya medida es el potencial de oxi-reduccin, tiene una funcin muy importante en la proliferacin de microorganismos; algunas especies slo se desarrollan en medios relativamente oxidantes o en presencia del aire, mientras que otras, por el contrario, exigen medios reductores y slo proliferan en ausencia del aire. Resultan considerables las diferencias de un grupo de especies a otro: al lado de aerobios estrictos (por ejemplo la mayor parte de los mohos) que exigen potenciales de + 200 mV, o superiores, y de anaerobios estrictos, que necesitan potenciales de 200 mV, se encuentran los anaerobios facultativos, que se desarrollan tanto en aerobiosis como anaerobiosis y las especies llamadas microaerfilas, que exigen potenciales de oxi-reduccin poco inferiores a cero. Los potenciales de oxido-reduccin dependen principalmente de los caracteres bioqumicos de los alimentos que, naturalmente, no son inmutables; por otra parte, hay que considerar las posibilidades de acceso del oxgeno del aire, supeditado a la presin parcial del oxgeno, en la atmsfera que rodea el alimento, la estructura fsica del mismo y la presencia del oxgeno, en la atmsfera que rodea el alimento, la estructura fsica del mismo y la presencia eventual de un embalaje ms o menos impermeable a los gases.c) Aw (Actividad de Agua) Los mohos son menos exigentes que las bacterias, confirmando as lo que ya se dijo a propsito del pH; a aw muy altas, hay preferentemente bacterias, porque proliferan ms rpido que las levaduras y los mohos (excepto a pH cidos). d) NutrientesLos microorganismos tienen que disponer para su crecimiento de diversos nutrientes: suministro de energa, aporte de nitrgeno, factores de crecimiento, sales aportando diversos elementos qumicos indispensables, etc. En esto tambin se observan notables diferencias entre un grupo de especies y otro: los mohos-una vez ms- los menos exigentes; por el contrario, las bacterias gram-positivas se presentan como ms difciles.En general, la mayora de los grmenes que intervienen en la alteracin de alimentos encuentran en ellos todos los nutrientes necesarios; pero, si bien es cierto que la mayor parte de la especies tienden a utilizar los compuestos ms simples, por ejemplo hexosas y aminocidos, son muy pocas las que disponen de la organizacin enzimtica que les permita atacar otras molculas ms complejas: amilasas para hidrolizar el almidn, enzimas pectinolticas para deshacer la estructura pctica de los vegetales, celulasas, enzimas lipolticas y proteolticas.Frecuentemente las especies as dotadas lo que hacen es preparar el terreno para otros grmenes.Tanto los glcidos como los lpidos y protenas pueden servir como fuente de energa; frecuentemente en los alimentos ricos en glcidos, las alteraciones se inician por una fermentacin y el descenso del pH, que resulta por la formacin de cidos, lo cual inhibe los microorganismos proteolticos e impide o retarda la putrefaccin.Entre los factores indispensables del crecimiento, estn sobre todo las vitaminas del grupo B y los aminocidos, que algunas especies son incapaces de sintetizar.e) Compuestos Antimicrobianos NaturalesAlgunos alimentos contienen de forma natural compuestos antimicrobianos: por ejemplo, el cido benzoico de ciertas bayas, lisozimas en la clara del huevo, ciertos cidos grasos o ciertos aldehdos; por otro lado, las alteraciones qumicas, tales como la rancidez de las grasas o el pardeamiento no enzimtico dan origen a compuestos dotados de propiedades antimicrobianas. No obstante, se trata de substancias de espectro bacteriosttico muy limitado, incluso muy lbiles, por tanto poco eficaces, de tal forma que su importancia prctica es secundaria, por no decir insignificante.2.2. Tratamientosa) Modificacin de las Caractersticas Fsicas o Qumicas de los AlimentosTodo tratamiento que modifique los caracteres qumicos o fsicos de un alimento va a influir sobre la flora microbiana, susceptible de provocar alteraciones.As ocurre con los cambios de aw que resultan de una desecacin, adicin de sal o de azcar o de una humidificacin, lo mismo que las variaciones de pH por adicin de un cido o fermentacin.La coccin, independientemente de la accin directa del calor sobre los microorganismos, determina modificaciones qumicas; por ejemplo, origina hidrlisis de polisacridos como el almidn, extraccin despues de hidrlisis de protenas como la gelatina, coagulacin de protenas como la ovoalbmina, que influyen sobre el desarrollo de los grmenes presentes. De esta forma, el calentamiento puede representar modificaciones poco aparentes y adems imperfectamente conocidas, que confieren al medio propiedades inhibidoras frente a los grmenes. El ahumado de carnes y pescados une los efectos del calor, al secado y compuestos antispticos presentes en el humo de la madera.Algunos procesos como el corte, pelado de frutas y legumbres, triturado, prensado, la adicin de agentes emulsionantes o estabilizantes, etc., presuponen cambios de estructura fsica, que no cabe duda que afectan a la flora microbiana.b) Tratamiento TrmicoEl factor ms importante en la resistencia al calor es la presencia o la ausencia de las esporas; estas resisten mucho ms que las formas vegetativas y es conveniente resaltar que las especies termo-resistentes se encuentran entre las capaces de formar esporas.Con relacin a los mohos, cuyas esporas son morfolgica y fisiolgicamente muy diferentes de las formas resistentes llamadas "esporas" de bacterias, hay que resaltar que presentan mnima resistencia al calor. Las mayores resistencias(del orden de 10 min. a 95C a pH 4,0 para 106 esporas ml.) se observaron con Byssochlamys sp. La resistencia al calor no depende solamente de la temperatura y de su tiempo de actuacin, sino tambin del nmero de microbios presentes; su mejor expresin es la reduccin decimal D, que indica el tiempo necesario para destruir, a una temperatura dada, el 90% de los grmenes; sin embargo, esta expresin implica que la curva de destruccin trmica sea logartmica, lo que no siempre ocurre.El tratamiento trmico afecta a las clulas de las bacterias, aun cuando no sea suficiente para destruirlas; quedan entonces ms sensibles a los agentes inhibidores presentes en el medio.El pH tiene una gran influencia sobre la resistencia al calor, con un mximo que se sita en torno a pH 7; por lo tanto, desde el punto de vista bacteriolgico, los productos de pH ms bajo son los ms fciles de conservar tanto en razn a la menor resistencia de los microorganismos al calor, como por el hecho de que a pH bajo, ya no proliferan muchas especies de bacterias.

c) Otros TratamientosResulta conveniente recordar otros tratamientos tales como la irradiacin U.V., las radiaciones ionizantes, las vibraciones ultrasnicas, etc., que pueden, al igual que el calor (aunque de una manera cualitativa y cuantitativa distinta), modificar selectivamente la flora microbiana.2.3. Condiciones Ambientalesa) Temperatura de AlmacenamientoCada especie bacteriana prolifera nicamente entre ciertos lmites de temperatura y tiene, para su desarrollo, una temperatura ptima. Por eso la temperatura de almacenamiento va a tener una influencia considerable sobre la alteracin que pueda padecer un alimento. Se encuentran especies para las cuales el carcter termfilo, mesfilo o psicrfilo es estricto y otras para los que es facultativo; asimismo los lmites de temperatura son ms o menos amplios; ciertos Streptococcus se desarrollan entre 0 y 30 grados.En el caso de productos almacenados en frigorficos, se observa una proliferacin de psicrfilos, especialmente de los gneros Stretococcus, Pseudomonas y Achromobacter; igualmente, numerosos mohos se acomodan a temperaturas muy bajas y proliferan rpidamente entre 5 y +5 0C. Los termfilos se encuentran sobre todo entre los Bacillus y los Clostridium, esporulados dotados frecuentemente de una fuerte resistencia al calor; tienen importancia especial para las conservas.b) Humedad RelativaLa humedad relativa del ambiente interviene sobre todo en la proliferacin de microorganismos en la superficie de los productos alimenticios; pero no hay olvidarse que vara en funcin que la temperatura y que por otra parte hay tendencia a establecerse un equilibrio entre la humedad relativa del ambiente y la actividad de agua del producto. Es por tanto un factor que no puede considerarse independientemente de los otros. Los productos que tienen tendencia a cubrirse de mohos o de levaduras que proliferan en su superficie se conservan mejor cuando la humedad relativa es baja, pero al mismo tiempo se desecan.c) Atmsfera AmbientalAdems del vapor de agua, tambin intervienen otros gases de la atmsfera tales como el oxgeno, nitrgeno y anhdrido carbnico, los cuales afectan a la flora bacteriana susceptible de alterar un alimento.La presin parcial del oxgeno influye sobre el potencial de oxido-reduccin que tiene un alimento; sin embargo, el que ms interviene sobre la flora de alteracin es el potencial del alimento, porque, por lo general, resulta poco afectado por las variaciones moderadas de la presin de oxgeno. A veces, por ejemplo en los trozos de carne cruda, se observa un desarrollo de flora aerobia en la superficie y una flora anaerobia en la profundidad.Los mohos y los otros microorganismos aerobios estrictos no se desarrollan en una atmsfera privada de oxgeno; no obstante, con algunas especies se necesita descender a presiones de oxgeno muy bajas para impedir todo crecimiento.Tanto el nitrgeno como el anhdrido carbnico reemplazan al oxgeno, pero el segundo posee adems una accin bacteriosttica propia.2.4. Naturaleza y Caractersticas de las Especiesa) Velocidad de crecimiento. Cuando estn presentes diversas especies (lo cual ocurre normalmente), las clulas que proliferan ms rpido aventajan a las especies lentas, incluso en su medio favorable. As, en los alimentos donde ni el pH ni la aw u otros caracteres inhiben el crecimiento de bacterias son stas las que preceden a las levaduras y mohos.b) Simbiosis y antagonismos. La influencia recproca, en su sentido favorable o desfavorable, de una especie microbiana sobre otra, reulta de diversos mecanismos. As tenemos el acondicionamiento, para otros microorganismos, por hidrlisis de glcidos o de protenas o la produccin de factores de crecimiento, especialmente vitaminas del grupo B. En el sentido opuesto, est la competencia ante el uso de nutrientes indispensables, efectos antagnicos por modificaciones del pH por produccin o consumo de cidos o incluso por protelisis.3. BIBLIOGRAFIA1. Cheftel, J. y Cheftel, H. 1986 Introduccin a la Bioqumica y Tecnologa de los Alimentos. Vol.I. Edit. ACRIBIA, S.A. Zaragoza-Espaa.2. Hayes, P. 1 993 Microbiologa e Higiene de los Alimentos. Edit. ACRIBIA, S.A. Zaragoza-Espaa.3. Sinell, H. 1981 Introduccin a la Higiene de los Alimentos. Edit. ACRIBIA, S.A. Zaragoza-Espaa.

ENFERMEDADES INFECCIOSAS1. LA TEORA MICROBIANA DE LA ENFERMEDAD.Louis Pasteur estableci la relacin entre el desarrollo de ciertas enfermedades y la presencia de microorganismos en el enfermo. Robert Koch observ al microscopio sangre de enfermos y comprob que siempre estaba presente una bacteria.Para poner a prueba su teora tomo una muestra de sangre de un ratn enfermo de carbunco y se la inyect a un ratn sano, que al poco tiempo enferm y muri.Repiti el experimento 20 veces y en todos los casos los resultados fueron los mismos y debido a la misma bacteria.Complet su trabajo aislando la bacteria y cultivndola en el laboratorio. Lleg a la conclusin de que la bacteria segua causando la misma enfermedad. Koch repiti el mismo experimento con otras enfermedades obteniendo los mismos resultados. Cada enfermedad est producida por un microorganismo determinado, y cada microorganismo genera una enfermedad diferente.2. AGENTES INFECCIOSOS2.1 Virus:Parsitos celulares necesitan introducirse en las clulas para reproducirse. Son los agentes infecciosos de menor tamao y son difciles de eliminar sin destruir las clulas donde viven. Ej: Gripe, resfriados, sida.2.2 Bacterias:Son organismos unicelulares procariotas y pueden reproducirse sin invadir otras clulas. Tienen forma alargada. Ej: Tuberculosis, carbunco, clera. >Protozoos y hongos: Los protozoos son unicelulares eucariotas y los hongos unicelulares o pluricelulares. Se les suele denominar parsitos. Ej: Malaria y pies de atleta3. FORMAS DE TRANSMISINTransmisin directa o contagio: Se produce por contacto directo entre una persona enferma y una sana. Puede ser fsica o a travs de partculas inhaladas. Transmisin indirecta: Los grmenes pasan al medio (tierra, agua, aire) y de all se transmiten a la persona sana. Tambin pueden transmitirse a travs de animales (vectores).4. LA RESPUESTA INMUNITARIA.Nuestro organismo tiene barreras naturales que dificultan la entrada de agentes infecciosos. Estas barreras no son infranqueables. Si los agentes infecciosos logran superar estas barreras debern enfrentarse al sistema inmunitario. El sistema inmunitario est formado por un conjunto de rganos, tejidos y clulas repartidos por todo el organismo para proteger al organismo de infecciones y de cuya ejecucin se encargan los glbulos blancos. La respuesta inmunitaria logra eliminar los grmenes de la enfermedad y esta se supera. 5. MEMORIA INMUNITARIA E INMUNIDAD.Cuando una persona se expone a un agente infeccioso aumentan los anticuerpos y los linfocitos. Durante unos aos o toda la vida nuestro sistema inmunitario recuerda ese germen y en el segundo encuentro reacciona de forma ms rpida y se dice que la persona es inmune. Gracias a la capacidad de memoria del sistema inmunitario: La recuperacin de algunas enfermedades proporcionan una inmunidad natural y solo se padecen una vez en la vida. Podemos protegernos mediante la inmunidad artificial, introduciendo patgenos de dicha enfermedad que han perdido su capacidad de infeccin pero que an as estimulan el sistema. Se trata de la vacunacin.6. MEDICAMENTOS CONTRA LAS INFECCIONES5.1 ANTIBITICOS:Son sustancias qumicas de origen biolgico o sinttico que matan a las bacterias o impiden su multiplicacin.Alexander Fleming observ que la placa de cultivo de una bacteria haba sido contaminada por un hongo libre de bacterias. Ese hongo impeda el crecimiento de la bacteria. Fue el primer antibitico, la Penicilina. Tambin se han descubierto nuevos antibiticos producidos por seres vivos o por molculas fabricadas en laboratorio que tienen un efecto similar. Son los conocidos como antibiticos sintticos.5.2 ANTIVIRALES:Son medicamentos que se utilizan para enfermedades infecciosas como virus, hongos o protozoos. Los virus no son clulas y se reproducen dentro de clulas. Los antivirales que existen sirven para evitar que el virus entre en las clulas y evitar que se reproduzca.7. RESISTENCIA A LOS MEDICAMENTOS:Las bacterias adquieren resistencia a un antibitico de dos formas: Por mutacin: Cuando la informacin gentica cambia al azar y le proporciona a la bacteria resistencia al antibitico. Por intercambio de genes: Cuando la capacidad de resistencia de una bacteria se traspasa a otra. Estos procedimientos de resistencia de bacterias son naturales e inevitables, pero lo que si es evitable es la propagacin de bacterias resistentes que se crean como consecuencia de: Tratamientos inadecuados: Consumo de antibiticos excesivo o insuficiente. Utilizacin de antibiticos en plantas y otros animales: Al utilizar antibiticos de humanos para plantas y animales se corre el riesgo de que se produzca un intercambio de genes que brinde resistencia a la bacteria.8. NUEVOS MEDICAMENTOS.Antes de comercializar un nuevo medicamento el compuesto debe pasar por una serie de pruebas: Etapa preclnica: De investigacin y desarrollo. Se seleccionan sustancias naturales o disean molculas que las someten a pruebas para comprobar si la sustancia funciona. Se realizan experimentos in vitro (cultivos) e in vivo (con animales). Etapa clnica: Las pruebas se realizan con personas voluntarias y se compone de tres fases: Fase 1: Se prueba el medicamento con personas voluntarias sanas para comprobar que no hay ningn efecto que pueda ser perjudicial. Fase 2: Se prueba con un pequeo grupo de pacientes enfermos para comprobar la eficacia y la dosis adecuada. Fase 3: Se prueba en un gran grupo de enfermos y se comparan los resultados con otros medicamentos y con placebos. Si el medicamento cumple todos los requisitos entra en el mercado. Cuando las empresas farmacuticas descubren nuevos medicamentos lo patentan para garantizar la exclusividad y recuperar los costes de inversin. Una vez superado el tiempo de la patente el compuesto puede ser fabricado por otras empresas. 9. MEMORIA INMUNITARIA E INMUNIDAD.Cuando una persona se expone a un agente infeccioso aumentan los anticuerpos y los linfocitos. Durante unos aos o toda la vida nuestro sistema inmunitario recuerda ese germen y en el segundo encuentro reacciona de forma ms rpida y se dice que la persona es inmune. Gracias a la capacidad de memoria del sistema inmunitario: La recuperacin de algunas enfermedades proporcionan una inmunidad natural y solo se padecen una vez en la vida. Podemos protegernos mediante la inmunidad artificial, introduciendo patgenos de dicha enfermedad que han perdido su capacidad de infeccin pero que an as estimulan el sistema. Se trata de la vacunacin.3. UTILIZANDO LA COLUMNA DE WINOGRADSKY, HAGA UN ANLISIS DE ESA EXPERIENCIA COMO MODELO DE ECOSISTEMA MICROBIANO. (5 PUNTOS)

MICROBIOLOGA AMBIENTAL Y ECOLOGA MICROBIANA EN EL ESTUDIO DE MICROORGANISMOS EN AMBIENTES EXTREMOS

INTRODUCCIN Los procariotas muestran una impresionante variedad de procesos metablicos. Dentro de ellos, las reacciones degradativas o catablicas, suministran la energa necesaria para las funciones celulares mientras que las reacciones anablicas o biosintticas, llevan a cabo la sntesis de componentes celulares a partir de los nutrientes del medio externo De acuerdo a la fuente a partir de la cual obtengan el carbono, se definen dos grupos: Auttrofos; organismos que son capaces de obtener todo el carbono que necesitan a partir de fuentes inorgnicas. Reduca (Biologa). Serie Microbiologa. 5 (5): 94-109, 2012. ISSN: 1989-3620 95 Hetertrofos; a los organismos que obtienen el carbono de fuentes orgnicas. De acuerdo a cmo los organismos produzcan energa (metabolismo energtico) se pueden establecer dos grandes categoras: Quimiosintticos o quimitrofos; aquellos en que la fuente de energa es un compuesto qumico. Quimiorganotrofos si obtienen energa por oxidacin de un compuesto orgnico (glucosa u otros). Quimiolitotrofos, si obtienen energa a partir de oxidaciones de compuestos inorgnicos (S, NO2-, Fe2+, NH3) Fotosintticos o fottrofos; aquellos en que la fuente de energa es la luz. En el medio ambiente, estos complicados metabolismos bacterianos se encuentran relacionados y contribuyen a generar ecosistemas complejos siendo protagonistas fundamentales de los ciclos biogeoqumicos.Estos metabolismos pueden ser evidenciables y estudiados mediante el empleo de un dispositivo instrumental simple denominado Columna de Winogradsky (Fig. 1). Lleva este nombre por el cientfico Sergei Nikolaievich Winogradsky, microbilogo y ecologista ruso quien introdujo el concepto del ciclo de la vida y descubri el proceso biolgico de la nitrificacin. Fue uno de los fundadores de la ecologa microbiana y de los ciclos biogeoqumicos a finales del siglo XIX y principios de siglo XX. La columna Winogradsky es un instrumento til para estudiar las relaciones entre diferentes tipos de microorganismos en comunidades mixtas, y constituye una forma de diferenciar microorganismos con metabolismos energticos muy variables, adems de ser una estupenda prctica para comprobar cmo se establece un ecosistema microbiano, ya que se puede reproducir en el laboratorio, un ecosistema natural correspondiente a un sedimento con contenido orgnico de diferente origen (restos de races de plantas, hojarasca etc.). Esta columna es un sistema completo y autnomo de reciclaje, mantenido slo por la energa lumnica. La columna aqu descrita se enfoca sobre todo al ciclo del azufre, pero se podra desarrollar igualmente la reproduccin de otros ciclos biogeoqumicos equivalentes para nitrgeno, carbono y otros elementos. La construccin de una Columna de Winogradsky es sencilla; se realiza a partir de un cilindro de vidrio o plstico transparente mediante la adicin de sedimento rico en materia orgnica, una fuente de carbono y energa para la cadena trfica microbiana, que bien puede ser tiras de papel de filtro o de papel peridico, una base de sulfato (sulfato de calcio, anhidrita o yeso) y un agente tamponador del pH (carbonato de calcio o fragmentos de piedra caliza), cubierto todo por arena de color claro y agua de la propia fuente de donde se recogi el sedimento o bien agua destilada.

A lo largo de la Columna de Winogradsky (Fig. 1) se presentan zonas de estratificacin con diversos organismos. En la zona inferior (zona anaerobia) se desarrollan organismos que desempean procesos fermentativos produciendo alcohol y cidos grasos como subproductos de su metabolismo. Estos productos metablicos son a su vez el sustrato para el desarrollo de bacterias reductoras de sulfato. Como resultado se liberan productos sulfurados que difunden a la zona superior creando un gradiente de sulfuro de hidrgeno ascendente, donde bacterias prpuras y verdes se estratifican segn su tolerancia al sulfuro de hidrogeno. En la zona media (zona microaerfila) se disponen bacterias sulfo-oxidadoras aerobias y bacterias fotosintticas que utilizan el azufre. Por encima de esta zona pueden desarrollarse aquellas bacterias prpuras que no utilizan el azufre. En la zona superior (zona aerobia) crecen algas eucariotas y cianobacterias que liberan oxgeno manteniendo aerobia esta zona.

ESTRATIFICACIN DE LA COLUMNA DE WINOGRADSKY Entre cuatro y seis semanas despus de su instalacin, la columna debe estabilizarse en tres ambientes bsicos distintos en los que se desarrollarn comunidades microbianas especficas en funcin de sus requisitos medioambientales, las cuales pueden identificarse macroscpicamente visualizando una seria de parmetros, tales como produccin de gases (en la zona aerobia ser oxgeno producto de la fotosntesis y en la zona anaerobia ser metano producto de la metanognesis o cido sulfhdrico producto de los reductores) y la coloracin resultado del metabolismo de diferentes organismos (Tabla. 1).ZONA ANAEROBIA Hay dos tipos de organismos que pueden crecer en condiciones anaerobias: los que fermentan la materia orgnica o los que realizan la respiracin anaerobia. La fermentacin es un proceso en el que los compuestos orgnicos son degradados de forma incompleta (por ejemplo, las levaduras fermentan los azcares a alcohol). La respiracin anaerbica es un proceso en el que los sustratos orgnicos son completamente degradados a dixido de carbono, pero usando una substancia distinta del oxgeno como aceptor terminal de electrones; algunas bacterias, por ejemplo, utilizan nitratos o iones sulfato en vez del oxgeno. En el nivel ms bajo de la columna, en un ambiente con alta concentracin de sulfuro de hidrgeno, aparecen varios grupos diferentes de bacterias: en el fondo de la columna, dependiendo del tipo de barro utilizado, puede aparecer una capa de color rosado formada por bacterias prpura del azufre portadoras de vesculas de gas. Una especie caracterstica es Amoebobacter. En esta misma zona, en condiciones estrictamente anaerobias al cabo de unas semanas, y utilizando la carga de celulosa aportada por los restos de papel incorporados en el sedimento como fuente primaria para su metabolismo, aparecen las bacterias del gnero Clostridium. Todas las especies de este gnero son anaerobias estrictas porque, aunque sus esporas pueden sobrevivir en condiciones aerobias, las clulas vegetativas mueren si estn expuestas al oxgeno. Por eso no empiezan a crecer hasta que ste desaparece del sedimento. Estas bacterias degradan la celulosa a glucosa y, a continuacin, fermentan la glucosa para obtener la energa que necesitan, produciendo una serie de compuestos orgnicos simples (etanol, cido actico, etc.) como productos finales de esa fermentacin. Un poco por encima, las bacterias reductoras del azufre, que se visualizan como una profunda capa negra y estn representadas por Desulfovibrio, pueden utilizar estos subproductos de la fermentacin para su respiracin anaerobia, usando sulfato, u otras formas parcialmente oxidadas de azufre como el tiosulfato, generando grandes cantidades de sulfuro de hidrgeno en el proceso. Este sulfuro de hidrgeno reaccionar con cualquier compuesto frrico presente en el sedimento, produciendo sulfuro ferroso, que da color negro. Es por esto que los sedimentos acuticos son frecuentemente negros. Sin embargo, no todo el sulfuro de hidrgeno es utilizado, sino que ciertas cantidades difunden hacia arriba a lo largo de la columna de agua y son utilizados por otros organismos que crecen en las zonas superiores. Este crecimiento se visualiza bajo la forma de dos bandas estrechas, brillantemente coloreadas, inmediatamente por encima del sedimento: en una primera franja, las bacterias verdes del azufre (como Chlorobium) procesan los sulfatos a azufre y aparecen en una franja verdosa. En otras zonas cercanas, bacterias como Gallionella procesan el hierro formando una capa negra que se forma justamente por debajo de la anterior. Un poco ms arriba, algo ms alejadas por tanto de las altas concentraciones de sulfuro de hidrgeno se desarrolla una zona de bacterias prpuras del azufre, como Chromatium, caracterizada por su color rojo-prpura. Estas bacterias del azufre, verdes y prpuras, producen sus materiales celulares a partir de dixido de carbono. En gran medida, de manera muy similar a cmo lo hacen las plantas aunque, sin embargo, no producen oxgeno durante la fotosntesis porque no utilizan agua como elemento reductor sino sulfuro de hidrgeno. Un poco por encima de esta zona nos encontramos una franja de bacterias prpuras no del azufre, como Rhodospirillum y Rhodopseudomonas, que adquiere un color rojoanaranjado. Su mayor o menor abundancia depender de la cantidad de sulfuro de hidrgeno que se haya producido y de la cantidad que, no utilizada por otros organismos, difunda hacia arriba, ya que su presencia inhibe a estas bacterias. Son anaerobios fotoorgantrofos que slo pueden realizar la fotosntesis en presencia de una fuente de carbono orgnico. ZONA AEROBIA La parte superior de la columna de agua puede contener abundantes poblaciones de bacterias de diferentes tipos. Son organismos aerobios que se encuentran habitualmente en los hbitats acuticos ricos en materia orgnica (estanques poco profundos, arroyos contaminados, etc.). Suelen ser flagelados, lo que les permite moverse y establecerse en nuevas reas. Puede desarrollarse tambin microorganismos fototrficos variados procedentes directamente del agua o del barro utilizado originalmente en el montaje de la columna. La superficie del barro puede presentar en esta zona un ligero color castao. Esta es la parte de la columna ms rica en oxgeno y ms pobre en azufre. Sin embargo, tambin aqu llegarn por difusin, procedentes del barro de zonas inferiores, ciertas cantidades de H2S que ser oxidado a sulfato por bacterias que oxidan azufre (como Beggiatoa y Thiobacillus). Estas bacterias obtienen energa oxidando el sulfuro de hidrgeno a azufre elemental y sintetizan su propia materia orgnica a partir de dixido de carbono. Por esto se les llama organismos quimioauttrofos. En las zonas superiores pueden crecer tambin cianobacterias fotosintticas, lo que se visualizara cmo un tapete de csped de color verde. Estas bacterias se caracterizan por ser las nicas que realizan una fotosntesis similar a la de las plantas. Adems, en esta zona podemos encontrar algas eucariotas, como clorofitas y diatomeas, las cuales junto a las cianobacterias mantienen elevada la concentracin de oxgeno en la parte superior de la columna.PIGMENTOS MICROBIANOS Los carotenoides y las clorofilas son los pigmentos ms ampliamente distribuidos en la Naturaleza y en los organismos vivos. Especficamente, a los carotenoides se los encuentra en todo el Reino Vegetal, tanto en tejidos fotosintticos como no fotosintticos (siendo responsables del color amarillo, naranja y rojo de la mayora de frutos), en bacterias, algas, hongos y animales. Estos ltimos no son capaces de sintetizarlos y los incorporan a travs de la dieta. Se estima que la produccin anual en la Naturaleza es de 108 toneladas, y en la actualidad se conocen cerca de 700 carotenoides. Propiedades fsico-qumicas de los carotenoides Los carotenoides o tetraterpenoides son una clase de pigmentos terpenoides con 40 tomos de carbono derivados biosintticamente a partir de dos unidades de geranil-geranilpirofosfato, en su mayora son solubles en solventes apolares y de coloraciones que oscilan entre el amarillo (por ejemplo el -caroteno) y el rojo (por ejemplo el licopeno). Los carotenoides se clasifican en dos grupos: carotenos y xantofilas. Los carotenos solo contienen carbono e hidrgeno (por ejemplo el - caroteno, el licopeno, etc.), mientras que las xantfilas contienen adems oxgeno (por ejemplo la lutena). La presencia del extenso sistema de dobles enlaces conjugados de la cadena polienoica de los carotenoides conforma un cromforo (parte de la estructura responsable de la absorcin de luz visible y por tanto del color del compuesto) cuya capacidad de absorcin de luz da lugar a los llamativos y caractersticos colores de estos pigmentos. El nmero de dobles enlaces conjugados y la presencia de diferentes grupos funcionales determinar en ltima instancia las caractersticas espectroscpicas propias de cada pigmento. Cuando se extraen para su estudio, se los debe manejar con mucha precaucin para evitar su degradacin ya que debido a la alta conjugacin de enlaces dobles presentes en sus molculas se descomponen por efecto de la luz, la temperatura y el aire. La luz favorece reacciones fotoqumicas que cambian la estructura original del carotenoide (por ejemplo, isomerismo cis y trans) y es un factor a considerar al momento de realizar su extraccin. El calor favorece reacciones trmicas de degradacin mientras que aire debido al oxgeno favorece la oxigenacin de los enlaces dobles a funciones epxido, hidroxilos y perxidos, entre otros. Por estas razones la extraccin de carotenoides se debe realizar preferentemente en condiciones de ausencia de luz, a temperatura ambiente o menor, y en ausencia de oxgeno (por ejemplo con una atmsfera artificial de nitrgeno). Adems se debe realizar lo ms rpido posible, y a partir de tejidos frescos, para evitar la degradacin por la accin conjunta de estos factores adversos. Debido a que los carotenoides en su mayora son solubles en solventes apolares como ter etlico, benceno, cloroformo, acetona, acetato de etilo, entre otros; y a que se deben extraer de cultivos frescos, los cuales presentan un alto contenido de agua la cual dificulta una extraccin eficiente, es conveniente eliminar dicho agua. Un procedimiento recomendable es la liofilizacin, la cual resulta ventajosa porque se realiza a baja temperatura y al vaco, eliminando la posibilidad de degradacin por altas temperaturas y presencia de aire. Una vez obtenido el extracto de carotenoides, estos se pueden separar y analizar por cromatografa en capa fina, en papel o en columna. El mtodo ms usado es la cromatografa en capa fina con varias clases de fases estacionarias que incluyen: xido de magnesio activado, slica gel, hidrxido de calcio y fosfato de magnesio entre otros. Cromatografa Se denomina cromatografa a un conjunto de tcnicas de separacin basadas en la competencia entre dos fases, una fija y otra mvil. La muestra aplicada en la fase estacionaria es adsorbida en la superficie del material por la accin de fuerzas electrostticas (fuerzas de Van der Waals, puentes de Hidrgeno, efectos inductivos, etc.) para su posterior liberacin de acuerdo a la constante de afinidad de los constituyentes de la muestra por la fase mvil. La cromatografa (chromo= color y graphie=escritura) fue inventada a principios del siglo XX por el botnico ruso Mikhail Tswett. Unas dcadas ms tarde, Ismailov y Scraiber describieron el uso de la capa fina de alumina extendida para caracterizar extractos vegetales mientras que en 1956, Egon Stahl le di el nombre de cromatografa de capa fina, estandariz los procedimientos, equipos y adsorbentes dando un auge a esta tcnica simple, econmica y eficiente. Terminologa Fase Estacionaria (Adsorbente) Es una de las dos fases que forman un sistema cromatogrfico. Puede ser un slido, un gel o un lquido. Si es un lquido, puede estar distribuido en un slido, el cual puede o no contribuir al proceso de separacin. El lquido puede tambin estar qumicamente unido al slido (Fase Ligada) o inmovilizado sobre l (Fase Inmovilizada). Los adsorbentes ms utilizados son: Slica gel (se utiliza en el 80% de las separaciones). xido de Aluminio Almina (cida, neutra bsica). Tierra Silcea Kieselguhr. Celulosa (Nativa o micro-cristalina). Poliamidas. Estos adsorbentes varan en tamao de partcula, dimetro del poro, homogeneidad y pureza. Fase Mvil (eluente) Es el fluido (solvente o mezcla de solventes) que se filtra a travs o a lo largo del lecho estacionario (fase estacionaria), en una direccin definida. Puede ser un lquido (Cromatografa Lquida), un gas (Cromatografa de Gases) o un fluido supercrtico (Cromatografa con Fluido Supercrtico). Cuando se utiliza un lquido como fase mvil mediante una serie eluotrpica se escoge la mejor combinacin de solventes miscibles para una buena separacin cromatogrfica de una muestra en sus componentes.Serie eluotrpica de solventes: Hidrocarburos ligeros (ter de petrleo, hexano, heptano. etc.) Ciclohexano Tetracloruro de carbono Tricloroetileno Tolueno Benceno Diclorometano Cloroformo Eter etlico Acetato de etilo Acetona n-Propanol Etanol Metanol Agua Muestra Mezcla consistente en cierto nmero de componentes, cuya separacin se pretende en el lecho cromatogrfico al ser arrastrados o eluidos por la fase mvil. Componentes de la muestra Los constituyentes qumicamente puros de la muestra. Pueden no ser retenidos por la fase estacionaria (es decir, no retardados), retenidos parcialmente (es decir, eluidos a tiempos diferentes) o retenidos permanentementeCromatografa en Capa Fina (CCF) Es la tcnica de separacin en la que la fase estacionaria est sobre un plano formando una capa de partculas slidas extendida sobre un soporte, tal como una placa de vidrio o aluminio (Thin Layer Chromatography, TLC), la muestra es aplicada en puntos o en banda, para posteriormente ser eluda dentro de un tanque cromatogrfico como se ilustra en la figura 2.

Si los componentes de la muestra (manchas) no son coloreados, se requiere de mtodos que nos permitan visualizarlos componente presentes (Lobasso, S. et al 2008). Este procedimiento tambin se conoce como revelado de la placa. Mtodos de revelado de placa Mtodo qumico (por inmersin o rociado de reactivos colorantes). Se obtienen derivados coloreados o fluorescentes de los componentes de la muestra. Mtodo fsico (pticos). Generalmente se utiliza mediante la radiacin con luz UV a la placa cromatogrfica a 254nm y/o 365nm. La cromatografa en capa fina como mtodo cualitativo y cuantitativo, siempre requiere contar con un estndar de referencia para comparar su valor de factor de retardo (Rf) y el color de la mancha del estndar al ser revelada con agentes qumicos, con los datos experimentales obtenidos. El factor de retardo (Rf) es un valor relativo para cada sustancia y depende de las condiciones cromatogrficas con que se haya trabajado (fase mvil, fase estacionaria y el tiempo de saturacin). Se define como el cociente entre la distancia recorrida por el centro de la mancha y la distancia re corrida simultneamente por la fase mvil como se ilustra en la figura 3, donde Rf para la mancha 1 = a / X, Rf para la mancha 2 = b / X y Rf para la mancha 3 = c / X. Los valores de Rf siempre son menores o iguales a uno (Rf = 1).

La cromatografa de capa fina, en la separacin de sustancias lipfilas, es mucho ms ventajosa que la cromatografa de papel, cuyo principio es el mismo (DSouza S.E., et al 1997). Se emple este mtodo tambin, unos aos ms tarde para la separacin de combinaciones hidrfilas y en algunos casos fue comparado sistemticamente con la cromatografa de papel, demostrndose que empleando sustancias apropiadas, es tan buena o mejor que aquella. Las ventajas ms importantes de la cromatografa de capa fina son: excelente nitidez, alta sensibilidad, rapidez en la obtencin del producto final. Ciertas mezclas, que sobre papel necesitan muchas horas para separarse, se pueden discriminar sobre una capa apropiada en pocos minutos. En caso de que las diferencias de las velocidades de desplazamiento sean pequeas, se aumenta el trayecto o otras tcnicas de CCF que permiten una buena separacin. El trayecto debe ser lo ms corto posible, pues de lo contrario se producir efecto de difusin, disminuyendo la sensibilidad. Caracterizacin espectral Como se anot anteriormente, aunque es relativamente fcil identificar la mayora de los carotenoides por comparacin de muestras y estndares mediante la CCF y la CLAE, cuando se tienen carotenoides que no es posible identificar por tales mtodos, es necesario recurrir a los mtodos espectrales como UV-visible, IR (Infrarrojo), EM (espectrometra de masa) y RMN (resonancia magntica nuclear). El espectro visible de los carotenoides es bastante caracterstico en el rango de 400 a 500 nm. En el trabajo de Asker y col., (2002), se observa un mximo alrededor de 450 nm y generalmente se aprecian dos mximos u hombros a cada lado, (Figura 4)

El espectro IR generalmente no es muy til para la caracterizacin de la mayora de carotenoides, sin embargo puede servir para el reconocimiento de carotenoides raros, pues proporciona informacin sobre la presencia de otros grupos funcionales como grupos carbonilo y enlaces triples C-C. Debido a la baja volatilidad de los carotenoides, sus espectros de masas de impacto electrnico son de difcil interpretacin y no proporcionan el ion molecular, por lo cual prcticamente no se usan. Sin embargo, gracias al desarrollo de las tcnicas de ionizacin suave, se obtiene informacin estructural muy valiosa. Como en la gran mayora de metabolitos secundarios, en lo correspondiente a la caracterizacin qumica, la mejor tcnica para la elucidacin estructural de los carotenos es la RMN en sus diferentes modalidades mono- y bidimensionales.

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4. DESCRIBA DETALLADAMENTE UN CASO EN DONDE SE APRECIE LA APLICACIN DE LOS CONCEPTOS DE LA MICROBIOLOGA AMBIENTAL EN EL DESARROLLO DE PROCESOS BIOTECNOLGICOS DE APLICACIN AMBIENTAL. (5 PUNTOS)

APLICACIN DE LOS CONCEPTOS DE LA MICROBIOLOGA AMBIENTAL EN EL DESARROLLO DE PROCESOS BIOTECNOLGICOS DE APLICACIN AMBIENTAL

1. MBITOS DE ACTUACIN DE LA BIOTECNOLOGA AMBIENTALLos mbitos de actuacin de la biotecnologa ambiental se relacionan con la gestin del medio ambiente y con el aprovechamiento de los recursos naturales.Las distintas acciones se realizan en los sistemas biolgicos con un objetivo final de prevenir, mitigar o eliminar la presencia de compuestos contaminantes en el medio ambiente. Evidentemente se pueden utilizar, en ciertos casos, otras herramientas tecnolgicas, como pueden ser tratamientos de tipo fsico o qumico, pero hay una ventaja diferencial en la utilizacin de tratamientos biolgicos viables, ya que stos presentan un coste relativamente ms bajo y comportan una menor alteracin del medio ambiente. El principio bsico de actuacin de los mtodos biolgicos se basa en una degradacin de los compuestos orgnicos contaminantes en compuestos inorgnicos, que en los casos ideales resultan inocuos por ejemplo, CO2, H2O, Cl, etc. Adems, estos procesos biotecnolgicos procuran realizarse en la medida de las posibilidades en el mismo lugar donde se ha producido el impacto contaminante y se evitan los costes asociados al desplazamiento del material contaminado a plantas de tratamiento especficas, a vertederos controlados o a otras ubicaciones. Esta caracterstica tambin resulta diferencial respecto de los procedimientos fsicos y/o qumicos que a menudo simplemente transfieren el contaminante a una ubicacin diferente con el fin de mitigar y/o controlarlo ms adecuadamente.Tradicionalmente, las actividades biotecnolgicas relacionadas con el medio ambiente se han fundamentado principalmente en la capacidad degradadora de los compuestos contaminantes por parte de la actividad metablica de los microorganismos presentes en los ecosistemas naturales. Esta necesidad de utilizar la biodegradacin microbiana ha hecho que durante mucho tiempo el esfuerzo tecnolgico y de investigacin de la biotecnologa ambiental se orientara a aislar microorganismos del medio ambiente, clasificarlos y caracterizarlos fisiolgicamente, analizar las capacidades enzimticas degradadoras para desarrollar procesos tecnolgicamente aplicables a gran escala e intentar, en determinados casos, una mejora gentica de los microorganismos utilizados con el fin de obtener cepas ms eficientes en la degradacin de compuestos orgnicos contaminantes. Se ha observado que a menudo los microorganismos aislados no presentan las mismas capacidades degradadoras de los contaminantes que el conjunto de poblaciones microbianas tal como las encontramos en el medio natural. Este limitado conocimiento de la ecologa microbiana y de las relaciones metablicas entre los microorganismos constituyentes de estos consorcios microbianos ha hecho que los consideremos como cajas negras. En los ltimos aos, el desarrollo y la adaptacin de nuevos mtodos moleculares en los estudios de ecologa microbiana nos han permitido constatar que las poblaciones microbianas del medio ambiente son mucho ms diversas que los microorganismos aislados y estudiados en condiciones de cultivo puro en el laboratorio.

2. ACTIVIDADES DE INTERS ACTUAL EN LA BIOTECNOLOGA AMBIENTALSe diferencian cinco grandes mbitos de aplicacin de la biotecnologa ambiental, en la que probablemente veremos las contribuciones ms destacables durante los prximos aos:2.1 EL CAMBIO CLIMTICO: El control de las emisiones de CO2 por el suelo as como la posibilidad de secuestrar cantidades importantes de carbono en el suelo mediante cambios significativos en las prcticas agrcolas rutinarias pueden convertirse en una de las contribuciones de la biotecnologa ambiental, y en particular de la biotecnologa microbiana, a la regulacin del cambio climtico que tal vez nos podra afectar durante las prximas dcadas. Otro aspecto relacionado con este mbito es el control o la prevencin de las emisiones de metano procedente de residuos, de prcticas agrcolas y de sistemas naturales. Aunque estn en fase de estudio, existen algunas metodologas para intentar eliminar metano atmosfrico a travs de bacterias metanotrficas del suelo.2.2 ENERGAS ALTERNATIVAS: La disponibilidad de nuevas fuentes energticas renovables se est convirtiendo en uno de los objetivos tecnolgicos ms destacables del siglo xxi, tal como hemos indicado anteriormente. Hay que indicar que hasta ahora las posibles contribuciones por parte de microorganismos son limitadas. Muchas de las propuestas se han quedado a escala experimental de laboratorio o como mucho en ensayos de planta piloto. No obstante, no podemos despreciar algunas aportaciones potenciales, como por ejemplo la sntesis de hidrgeno por parte de nuevas cepas de arqueobacterias o la produccin de la llamada bioelectricidad mediante los generadores microbianos de energa dentro de una escala muy modesta. 2.3 PROCESOS DE RECICLAJE: El reciclaje efectivo de muchos elementos y compuestos en los ecosistemas nos determina la sostenibilidad medioambiental de determinadas actividades humanas. La comprensin de la estructura y de las funciones de los consorcios microbianos nos puede proporcionar herramientas para la descontaminacin de suelos y sedimentos, la eliminacin de contaminantes en el aire y la degradacin de compuestos recalcitrantes procedentes de diferentes actividades humanas. Podemos destacar en este mbito la biodegradacin microbiana de compuestos aromticos derivados de las actividades industriales que resulta esencial para mantener el ciclo del carbono en el planeta. Muchos de los procesos de degradacin de los compuestos aromticos se han basado en la utilizacin de cepas del gnero Pseudomonas, aunque no exclusivamente, ya que no podemos descartar el uso de otros grupos bacterianos.2.4 LOS RECURSOS HDRICOS: El aprovechamiento y la gestin optimizada de los recursos hdricos resultan un elemento clave en el desarrollo social y econmico de las sociedades actuales. Por un lado, existe una estrecha relacin entre el crecimiento econmico y la demanda de agua y, por otro lado, los recursos hdricos en trminos cualitativos y/o cuantitativos de que se dispone no siempre pueden satisfacer la demanda de nuestras sociedades. El resultado es que la calidad en el suministro de agua potable con continuidad y de manera sostenible, el saneamiento de las aguas residuales por procesos eficientes y de bajo consumo energtico y su potencial regeneracin se estn convirtiendo en un reto primordial para poder garantizar este recurso con la calidad adecuada que requieren las distintas actividades humanas en muchas zonas del planeta con recursos hdricos limitados o muy variables. La regeneracin de aguas es un factor ambiental estratgico en muchos territorios, como por ejemplo en los casos de recuperacin de acuferos, la gestin integral de cuencas fluviales o zonas costeras, o el abastecimiento de recursos hdricos alternativos en las aguas potables de suministro para diferentes actividades industriales y de ocio. Resulta cada vez ms importante la identificacin de las contaminaciones de las aguas en su origen. Las aportaciones de materia orgnica se encuentran entre las contaminaciones ms importantes que reciben las aguas y, dentro de esta aportacin, tiene una proporcin muy importante la contaminacin fecal, que llega proveniente principalmente de las aguas residuales urbanas, los lixiviados y las escorrentas de actividades ganaderas, de efluentes de mataderos y de plantas de procesamiento y manufactura de alimentos de origen animal. En los ltimos aos se estn haciendo esfuerzos importantes en el desarrollo de metodologas por detectar el origen de la contaminacin fecal en las aguas superficiales deteccin del origen microbiano o microbial source tracking y poder detectar, contener y eliminar este tipo de contaminacin fecal estrechamente ligado a las enfermedades de transmisin hdrica. 2.5 SALUD Y MEDIO AMBIENTE: El gran xito del uso clnico de los antibiticos de manera universal, sobre todo en los pases desarrollados, hizo que algunos analistas pensaran durante la dcada de los aos setenta del siglo xx que en pocos aos conseguiramos la erradicacin de las enfermedades infecciosas. Estas expectativas se han quedado sin cimiento en los ltimos aos, ya que se ha constatado la aparicin de cepas microbianas resistentes a antibiticos por un uso intensivo o inapropiado de stos en la medicina humana y veterinaria para el tratamiento y la prevencin de enfermedades, o bien por usar los antibiticos como promotores de crecimiento en la produccin ganadera. El uso excesivo de antibiticos ha dado como resultado la seleccin de resistencias a algunos de ellos por parte de algunas poblaciones bacterianas en el trato intestinal de los animales que se utilizan en la cadena alimenticia humana. Eso ha contribuido a la aparicin de cepas de patgenos resistentes a los antibiticos en la medicina humana. En consecuencia, el conocimiento y la gestin de las poblaciones bacterianas intestinales tanto de los humanos como de los animales relacionados con la cadena alimenticia y de otras poblaciones microbianas extra intestinales, ya sean simbiontes o comensales principalmente en mucosas y en la epidermis, que estn directamente o indirectamente relacionadas con el estado sanitario, estn adquiriendo un papel esencial. 3. APLICACIONES DE LA BIOTECNOLOGA AMBIENTAL

3.1 BIORREMEDIACIN Cualquier proceso que utilice microorganismos, hongos, plantas o las enzimas derivadas de ellos para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condicin natural. La Biorremediacin puede ser empleada para atacar contaminantes especficos del suelo, por ejemplo en la degradacin bacteriana de compuestos organoclorados o de hidrocarburos.

3.1.1 TRATAMIENTO DE SUELOS Y AGUAS: Uso de microorganismos naturales (levaduras, hongos o bacterias) existentes en el medio para descomponer o degradar sustancias peligrosas en sustancias de carcter menos txico o bien inocuas para el medio ambiente y la salud humana. Se usa, por ejemplo, la bacteria cupriavidus metallidurans que elimina metales pesados en aguas y suelo y se utilizan como biosensores

3.1.2 COMPOSTAJE: Descomposicin de materiales biodegradables, normalmente mezclas de compuestos orgnicos para la estabilizacin de residuos orgnicos en el suelo. Esta degradacin se debe a una intensa actividad microbiana. Ventajas: enriquecimiento del suelo, remediacin de la contaminacin, prevencin de la contaminacin y beneficios econmicos.

3.4 INDUSTRIACompaas industriales estn desarrollando procesos en el rea de prevencin, con el fin de reducir el impacto ambiental como respuesta a la tendencia internacional al desarrollo de una sociedad sostenible.

3.4.1 PRODUCCIN DE BIOMATERIALES: Se producen todo tipo de nuevos materiales, biodegradables o no, y ms eficientes. Tal es el caso de los bioplsticos, nuevos tejidos, materiales para la construccin (como tela de araa), etc.

3.4.2 PRODUCTOS DE CONSUMO HUMANO: La biotecnologa puede aumentar del rendimiento de los cultivos al manipular positivamente el material gentico de los alimentos: reduciendo los pesticidas y mejorando la nutricin. 3.4.3 BIOMINERA: Es el uso de microorganismos en diferentes aspectos de la explotacin de los minerales, abarcando desde la concentracin de las especies de inters (a travs de la bioflotacin), la recuperacin de los elementos presentes en ellas (biolixiviacin y biooxidacin), hasta su accin en tareas de remediacin ambiental. La biolixiviacin es una tecnologa que usa bacterias especficas para extraer (lixiviar) metales de los minerales. Las ventajas de la tecnologa microbiana (biominera) Poca inversin de capital. Bajos costos de operacin necesarios para las operaciones hidrometalrgicas. Relativa ausencia de polucin o contaminacin ambiental durante el proceso. Permite el tratamiento de minerales con bajo contenido de metal en las minas, los que no pueden ser econmicamente procesados por los mtodos tradicionales y habitualmente se acumulan sin ningn tipo de tratamiento. Permite explotar los recursos mineros en forma ms limpia y ms econmica siendo esta otra ventaja competitiva.3.5 BIODEGRADACION DE MATERIALES

3.5.1 LA BIODEGRADACIN: Es la caracterstica de algunas sustancias qumicas de poder ser utilizadas como sustrato por microorganismos, que las emplean para producir energa (por respiracin celular) y crear otras sustancias como aminocidos, nuevos tejidos y nuevos organismos. Puede emplearse en la eliminacin de ciertos contaminantes como los desechos orgnicos urbanos, papel, hidrocarburos, etc. No obstante en vertidos que presenten materia biodegradable estos tratamientos pueden no ser efectivos si nos encontramos con otras sustancias como metales pesados, o si el medio tiene un pH extremo. En estos casos se hace necesario un tratamiento previo que deje el vertido en unas condiciones en la que las bacterias puedan realizar su funcin a una velocidad aceptable.

La degradacin de estos compuestos puede producirse por dos vas:Degradacin aerobia: degradacin de organismos que necesitan oxgeno diatmico para vivir o desarrollarse.Degradacin anaerobia: degradacin de organismos que no necesitan oxgeno en su metabolismo.

3.6 DEPURACIN DE AGUAS RESIDUALESLas aguas residuales se generan como consecuencia del uso domstico del agua y de diferentes actividades agrcolas e industriales. Mediantes drenaje y el acantilado estas aguas alcanzan los ros, lagos y ocanos.La contaminacin del agua puede ser de naturaleza muy diversa, orgnica e inorgnica, y alteran la sanidad, el pH, la oxigenacin o la temperatura del agua. Las aguas naturales tienen cierta capacidad de "amortiguacin" ya que pueden auto purificarse: los microorganismos hetertrofos mineralizan los nutrientes orgnicos, el aminio se nitrifica y junto con los nutrientes inorgnicos son inmovilizados por las algas y las plantas superiores acuticas. Las poblaciones bacterianas patgenas se rehsen hasta q desaparecen por fenmenos de competencia y depuracin. La consecuencia principal de una contaminacin por las aguas residuales es el considerable descenso de oxgeno por la actividad de organismos hetertrofos en presencia de sustratos orgnicos abundantes. Esta falta de oxgeno mata a los organismos aerbicos y se reduce la diversidad biolgica.

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1TA20133DUED