MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL

MICROBIOLOGIA INDUSTRIAL

Universidad Nacional Pedro Ruz GalloFacultad de Ciencias BiolgicasEscuela Profesional de BiologaALUMNOS:DIAZ MALDONADO, KevinJARA FARFN, JavierROMERO FLORES, ErnestoTORO RIOJAS, Yarixs

DOCENTE: Blgo. CARLOS VILLANUEVA AGUILARBACTERIAS SULFATO REDUCTORASDEFINICIN :REDUCTORAS DE SULFATOSon las bacterias que tienen la facultad de reducir sulfato, sulfito o tiosulfato de manera no asimilatoria, utilizandolos como aceptores de electrones, produciendo como desecho metablico cido sulfhdrico.

Observadas al microscopio, las BRS presentan distintas formas: curvadas (en forma de medialuna) o sigmoideas, bastones rectos, ovales (forma de "limn"), esfricas, filamentosas, etc.Su tamao celular oscila en 0,5-2 micrones de dimetro y su longitud de 1 a 5 micrones; en gneros como Desulfonema se alcanzan dimensiones celulares mayores.CARACTERSTICASMuchas BRS son actualmente mviles debido a que poseen flagelos. No obstante, existen cepas inmviles y otras que muestran un movimiento deslizante. Respecto a la coloracin de Gram, la mayora son Gram negativas, excepto algunas especies de Desulfonema y cultivos muy jvenes de Desulfotomaculum que a veces presentan una porcin de clulas Gram positivas.Varios tipos de BRS tienden a crecer agrupadas o en agregados celulares que se adhieren a superficies. Su distribucin en la naturaleza puede esperarse en cualquier lugar donde se encuentre materia orgnica descomponible, disponibilidad de sulfatos y ausencia de oxgeno.Las BRS estas representadas tanto por microorganismos hetertrofos, por ejemplo Desulfovibrio Desulfuricans, como auttrofos, por ejemplo Desulfobacterium Macestii.Por ser anaerobias obligadas, se deben usar tcnicas anaerbicas estrictas en su cultivo.

HABITATEstas bacterias se encuentran ampliamente distribuidas en ambientes anxicos tanto acuticos como terrestres.Se encuentran en el nivel superficial de los ambientes acuticos como sedimentos o aguas profundas que se vuelven anxicas En lodos y sedimentos de platas industriales petrolferas

En biofilms metlicos de conducciones industriales donde producen procesos de corrosin. En heces del hombre y animales.En frutas en estado de descomposicin.Ocasionalmente en ambientes hipersalinos y termfilos.

FUENTES DE ENERGA Y NUTRICINBRS no oxidantes de acetato: las fuentes de energa que utilizan son el malato, formiato y alcoholes como metanol, etanol, propanol y butanol, oxidandolos hasta acetato como producto final y excretan cido graso.

BRS oxidantes de acetato: oxidan lactato, succiato e incluso benzoato para producir CO2. BR de Azufre: pueden reducir azufre, sulfito, tiosulfato y nitrato como fuente de carbono.

GNEROS : BRS.

Actualmente se han reconocido 18 gneros, subdivididos en dos grandes grupos segn si oxidan o no el acetato como fuente de carbono y energa

1. GNEROS Desulfovibrio, Desulfomonas, Desulfomaculum, Desulfobulbus.Utilizan fundamentalmente lactato, piruvato y etanol como fuente de energa y de carbono, reduciendo el sulfato a sulfuro de hidrgeno.

2. GNEROS Desulfobacter, Desulfococcus,Desulfosarcina y Desulfonema.Estan particularmente especializados en la oxidacin de acetato, reduciendo el sulfato a sulfuro.

ORGANISMOS ASOCIADOSEn la degradacin de la materia organica actuan varios organismos en estrecha simbiosis, entre estos tenemos: Desulfovidrio, Clostridium, Lactobacillus, Escherichia, Bacillus, Pseudomonas, y la Sarcina, entre otros.Las bacterias Desulfuromonas acetoxidans y Chlorobium o tambin Desulfovibrio y Chromatium. El reductor de sulfato formador de esporas Desulfotomaculatum se agrupa con la rama Clostridium de las eubacterias Gram-positivas.

En el lodo del fondo marino, las Desulfuromonas acetoxidans coopera para obtener acetato a partir de compuestos orgnicos ms complejos. Despus, la Geobacterias generan energa elctrica. Un gusano marino del grupo animal Oligochaeta, que carece de boca y depende de sus simbiontes para su nutricin. Cultiva bacterias que oxidan sulfuros, que provienen de bacterias reductoras de sulfatos. Luego, el simbionte principal, los oxida para convertirlo en un producto no txico.

En los sistemas anaerbicos el sulfato (SO4-), la forma ms oxidada del azufre, se usa como aceptor de electrones para generar energa y reducirlo finalmente a sulfuro (H2S) para luego excretarlo

Depuracin de aguas residuales. El H2S causa problemas en la depuracin anaerobia de aguas residuales: reduce la cantidad de metano producido, puede ser txico para las metanobacterias, contamina el biogs lo que dificulta su combustin, corroe los reactores. Han sido utilizadas como una alternativa a la eliminacin de sulfato y ciertos metales en aguas residuales procedentes de minas e industrias con alto contenido de metales en las cuales aumentan el Ph generando sulfuros insolubles.Biocorrosin: contribuyen a la corrosin de tuberas de metal y hormign en suelos y aguas anaerobios.

IMPORTANCIA INDUSTRIAL DE BACTERIAS SULFATO REDUCTORASBACTERIAS HOMOACETOGENICASACETOGNESISHOMOACETOGNICAS2 GRUPOS DE BACTERIASACETOGNICASCARACTERISTICAS GENERALESANAEROBIOS ESTRICTOSEL ACETATO ES SU PRINCIPAL PRODUCTO DE METABOLISMOSON AUTOTROFOS INCLUYEN VARIEDAD BACTERIAS GRAM (+) Y GRAM (-) FORMADORAS DE ESPORAS COMO : Clostridium aceticum, Clostridium formicoaceticum y Acetobacterium wooddi

MICROORGANISMOS Y VAS METABLICAS

NO3-S2O32-CO2VA DEL ACETIL-CoAVa de Ljungdahl-Wood

Pueden crecer de forma quimioorganotrfica:1. Fermentacin de azcares

Pueden crecer de forma quimiolitotrfica:2. Reduccin del CO2 por acetato con H

Fermentan la glucosa por va glucoltica :

GLUCOSA -> 2 PIRUVATO + 2NADH

PRODUCCIN GLOBAL DE ACETATO:

REACCIONES DE LA VA DEL ACETIL-CoA

La CO deshidrogenasa:

METANGENOSArchaea productoras de metanoMETANGENOSArchaea productoras de metanoMETANGENOSHABITAD:Sedimentos anxicos: fangos pantanosos y sedimentos de lagos. Suelos apretados con alta humedad.Tracto digestivo de animales: a) rumen de vacas, ovejas, camellos, ciervos, etc. b) caballos o conejos. c) intestino grueso de animales monogstricos. d) intestino de insectos celulolticos (terminita).Fuentes hidrotermales de H2 + CO2: fuentes hidrotermales submarinas.Digestores de fangos activados.Endosimbiontes de varios protozoos anaerobios.

CLASIFICACINClaseOrdenFamilia GneroMethanobacteriaMethanobacterialesSin clasificarCandidatus, Methanoregula, MethanocalculusMethanobacteriaceaeMethanobacteriumMethanobrevibacterMethanosphaeraMethanothermobacterMethanotermaceaeMethanotermusDominio: Archaea (Woese, et al 1990)ClaseOrdenFamilia GneroMethanococciMethanococcalesMethanocaldococcaceaeMethanocaldococcusMethanotorrisMethanococcaceaeMethanococcusMethanothermococcusMethanopyralesMethanopyraceaeMethanopyrusMethanopyriMethanomicrobiaClaseOrdenFamilia GneroMethanomicrobialesMethanocorpusculaceaeMethanocorposculumMethanomicrobiaceaeMethanoculleusMethanofollisMethanogeniumMethanolaciniaMethanomicrobiumMethanoplanusMethanosarcinalesMethanomicrobiaceaeMethanospirillumMethanosaetaceaeMethanosarcinaceaeMethanosaetaMethanohalophilusMethanohalobiumMetthanococcoidesMethanosarcinaMethanosalsumDIVERSIDAD MORFOLGICA Gran variedad de tipos morfolgicos Diversos tipos de pared celular Pseudomurena MethanobacteriumMetanocondroitina MethanosarcinaGlicoprotenas Methanococcus y Methanoplanus

(a) Methanobrevibacter ruminantium, dimetro 0,7 m(b) Methanobrevibacter arboriphilus, dimetro 1 m(c) Methanospirillum hungatil, dimetro 0,4 m(d) Methanosarcina barkeri, dimetro 1,7 m BIOQUMICA & FISIOLOGA Fisiolgicamente: Anaerobios estrictos Mayor parte son mesfilos y tambin hay extremotermfilosMETANOGNESIS- Produccin biolgica de metano mediante una serie de reacciones con intervencin de coenzimas complejas.- Ligada a la Fuerza Motriz Protnica para la sntesis de ATP.SUSTRATOSCOENZIMAS3 ClasesCO2Sustratos metlicosAcetatoPortadores de C2 ClasesTransportan CReaccin RedoxI. Sustratos de tipo CO2CO2 (con e- detrivados del H2, ciertos alcoholes o el piruvato), Formato HCOO-, CO

II. Sustratos metlicosMetanol CH3OHMetinlamina CH3NH3+Dimetilamina (CH3)2NH2+Metilmercaptano CH3SHSulfuro de dimetilo (CH3)2S

III. Sustratos acetotrficosAcetato CH3COO-Piruvato CH3COCOO-

Sustratos metanolizables por varias Archaea metanognicasCO2 + H2 CH4 + 2 H20 CH3OH + H2 CH4 + H20 4CH3OH3CH4 + CO2 + 2 H20 CH3COO- + H2O CH4 + HC03- CO2 CH4CO2 CH4CH3 CH4Complejo enzimtico metilreductasaDonadores de e- (metanognesis)Coenzima F430Coenzimas nicas para las arqueas metangenas (Madigan et al., 1998)

MetanofuranoTransportador de e-Transportador de C142MetanopterinaCoenzimas nicas para las arqueas metangenas (Madigan et al., 1998)Coenzima M

Transportador de C1Transportador de C143

2 H+2 e-Coenzima F420Coenzimas nicas para las arqueas metangenas (Madigan et al., 1998)Transportador de e-44CO2FORMILO MP C H OMF C H OMPMETILENO METILO METIL - CoM METANO MPMFH2H2OMP CH3 CH2H2OF420 redF420 oxH2F420 redBomba de Na +CoM-S CH3 CoM-SH CH4HS-CoB CoM-S-S-CoBMetilo Reductasa Complejo F430Fuerza Motriz ProtnicaATPCOMPUESTOS METILADOSACETATO Metanol

Grupos metiloProtena corrinoideCH3 - CORRINOIDECH3 - CoMMetanoAcetil CoAMonxido deshidrogenasaActivadoInteraccionarGrupos metiloEnzima corrinoideCH3 - CORRINOIDETransfiereProduce

Mtodos convencionales para la identificacinDeterminacin del nmero y actividad de la poblacin microbiana

Tcnica de cuantificacin NMP Actividad deshidrognica Actividad metanognica especfica Conteo en placas Deteccin de Coenzima F420 (Autofluorescencia en baja luz de UV)

Medios de cultivo Medios minerales suplementados con H y CO2 (Depende de la especie) Medios son complejos Importancia de los metangenos a nivel industrial Los organismos metanognicos son los responsables de la descomposicin de la materia orgnica.

Tambin pueden ser utilizados beneficiosamente, para el tratamiento de residuos orgnicos, para producir compuestos tiles, y el metano puede ser recogida y usada como biogs, un combustible. Es la principal va el cual la materia orgnica ms tirar por los vertederos se descompone.El control de la polucin xenobitica, el mejoramiento del rendimiento crnico en la industria ganadera, la distincin entre la generacin biolgica y termocataltica del petrleo, y la distribucin del metano en la atmsfera dela tierra.

Lasbacteriasmetanognicastambinsehanempleadoenbioremediacindemateriales peligrosos. GRACIAS!