BACTERIAS FIJADORAS DE

NITRÓGENO DE VIDA LIBRE

MIGUEL ANGEL GARCÍA RESTREPO

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIAUNIVERSIDAD DE ANTIOQUIAFACULTAD DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL (Microbiología)

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

El nitrógeno hace parte de los metabolismos escenciales de la vida; este comprende el 78% del aire, es inerte y sólo entra al sistema biológico cuando es fijado, es decir combinado con otros elementos en especial carbono, hidrógeno y oxígeno.

Desgraciadamente se ha abusado de él al punto de que se ha producido contaminación en el aire, suelo y agua con secuelas negativas en la cadenas tróficas y en la calidad de vida. Esto ha sucedido porque no se ha tenido en cuenta la verdadera capacidad de las plantas y microorganismos del suelo para transformar formas inorgánicas a orgánicas.

1-Nitrógeno atmosférico, 2-Entrada en la cadena alimentaria, 3-Descomposición de la materias animales (amonificación), 4-Devolución a la

atmósfera por desnitrificación, 5-Ingreso en el medio acuático por lixiviación, 6-Humus, 7-

Nitrificación. 8-Fijación del nitrógeno en las raíces por las bacterias simbióticas, 9-Absorción del

nitrógeno producido por la actividad eléctrica de la atmósfera, 10-Descomposición de las materias

vegetales (amonificación).

La Fijación Y Adquisición Del Nitrógeno Es Fundamental Para El Crecimiento Y

Desarrollo Vegetal, Superada Solo Por La Fotosíntesis.

FIJACION Del NITROGENOFIJACION Del NITROGENO

Los microorganismos Los microorganismos fijadoresfijadores de N de N

Concomitante con la aplicación de fertilizantes, ocurren la volatilización de óxidos de N a la atmósfera, el agotamiento de recursos renovables, el desbalance del ciclo global de N y la contaminación de los mantos acuíferos por exceso de nitratos.

Los microorganismos Los microorganismos fijadoresfijadores de N de N

Existen en la naturaleza tres grandes sistemas de fijación:

En forma libre

Asociaciados a una planta

Simbiosis

MICROORGANISMOTIPO DE METABOLISMO

AL FIJAR N IMPORTANCIA ECONÓMICA

BACILACEASBacillus polymyxa

Clostridium

Aeróbico,heterotrófico Beneficios marginales en agricultura

AZOTOBACTERIASAzotobacter

Azomonas insignisAzotococcus agilisBeijerinckia derxiiDerxia gummonsa

Xhantobacter flavus

 Anaeróbico,heterotrófico

 Beneficios a cosechas no

confirmados

ENTEROBACTERIASKlebsiella pneumoniae-nterobacter aerogenes-Erwinia

herbicola-Citrobacter freundii-Azospirillum brasilense

Anaeróbico o microaerófilo

 Importantes en la fijación asociativa

RIZOBIACEASRhizobium- Bradyrhizobium

Microaerófilo,heterotrófico

Muy importantes en el cultivo de leguminosas

STREPTOMICETACEASFrankia

Microaerófilo,heterotrófico

Uso potencial en bosques

METANOMONADACEASMethylocystis- Methylococcus

Microaerófilo,autotrófico

Obtención de proteína unicelular

TIOBACTERIACEASThiobacillus ferrooxidans

Microaerófilo  Minería microbiana

CIANOFICEASAnabaena- Nostoc- Gloeothece

Spirulina- Synechococcus

Anaeróbico omicroaerófilo,fotolitotrófico

Cultivo de arroz,producción de proteína unicelular

CROMATIACEASChromatium vinosum

Anaeróbico,fotolitotrófico

 

CLOROBIACEAS - Chlorobium limicola Anaeróbico,fotolitotrófico

 

RODOSPIRILACEASRhodospirillum rubrum- Rhodopseudomonas palustris

Rhodobacter capsulatusRhodomicrobium vannielli

Anaeróbico,fotoorganotrófico

Depuración de aguas residuales, abono y pienso para piscifactorías

Tabla 1. Microorganismos fijadores de nitrógeno

En la siguiente tabla se muestran algunos de los En la siguiente tabla se muestran algunos de los

organismosorganismos de vida libre de vida libre aeróbicosaeróbicos fijadores de fijadores de

nitrogeno su respectiva nitrogeno su respectiva fuente de energíafuente de energía::

Fuente de energía

Organismo

Fototrofos Cianobacterias (no todas )

Litotrofos Alcaligenes, thiobacillus (algunas especies),

Organotrofos

Bacterias: Azobacter spp, Klebsiella, Beijerinckia, bacillus, polymyxa, Mycobacterium, Azopirillum,Citrobacter Freundii. Metilotrofos (algunos)

GENERO AZOTOBACTER

•Fija nitrógeno aeróbicamente •Tamaño de 2-4 micras, forma oval o bacilar. •Colonias de aspecto mucoso(cápsula polisacárida). •Alta tasa de respiración. •Forma quistes, aunque su tasa metabólica no se reduce a cero. •A. chrococcum, tiene una nitrogenasa con cofactor vanadio-hierro, en vez de molibdeno-hierro.

FAMILIA AZOTOBACTERIACEAE

•Son proteobacterias, aerobias y fijadoras de nitrógeno de vida libre. •Presentan NITROGENASA y evitan el contacto con el oxígeno. Si fijan nitrógeno aeróbicamente parece ser que la nitrogenasa se asocia con proteínas o bien mantiene una alta tasa respiratoria.

caracteristcas y funciones de las bacterias

Género Característica Habitat

Azotobacter Bacilo grande, produce quistesmesófilos

Suelos neutros o alcalinos PH 6-8.5

Derxia Bacilos, colonias gruesas y rugosas temp. del suelo

Suelos húmedos

Beijerinckia

Bacilos en forma de pera , colonias, Temp suelo

Suelos ácidos

Aclostridium cl paste

urinum

Anaerobio esporulado cilíndrico msófilos

Suelo PH 5-8.5 (hasta 4)

 

 

Colonia de azotobacter aislada y cultivada en placa Colonia de azotobacter aislada y cultivada en placa de agarde agar

Tamaño: 1-5 milímetros de diámetro Forma: circular Pigmentación: color amarillento cremoso y tonalidad

blancos, similares como el agar Elevación :pulvinate, levantado Borde: liso Superficie: liso Características Ópticas  Bajo Luz Transmitida: opaco

Colonia de azotobacter aislada y cultivada en placa Colonia de azotobacter aislada y cultivada en placa de agarde agar

Bajo Luz Reflejada: opalescente, relucienter, brillante Estructura: amorfo Consistencia: viscoso Olor: musky Otro áreas grandes funcionan en asociaciones de colonias

que parecen una colonia grande Otras Colonias No había otros tipos de la colonia visibles.

Morfología Morfología de la de la Celula Celula de de las bacterias del las bacterias del azotobacterazotobacter en coloracion de grahm en coloracion de grahm

Forma las barras rectangulares, y sobre todo barras ovales Eje : derecho Extremos :redondeado Cociente del tamaño (ancho:largo) :1:2 El agrupación: solos, la mayoría era extremo apareado al

terminar Coloración de grahm: negativo

Morfología Morfología de la de la celulacelula de de las bacterias del las bacterias del azotobacterazotobacter en coloración de grahm en coloración de grahm

Otro :membranas externas oscuras , puntos púrpuras minúsculos dentro de la célula, de la densidad que disminuye de puntos más cercano al centro, pero de ninguna vacuola clara y distinta en el centro

las células mostraban como estaban en diversas etapas de la división:

algunos tenían centros más estrechos algunos habían pellizcado cerca de los centros algunos parecían extremo de dos barras oval para terminar

Obtienen su energía de:

Hemicelulosas, almidón, azucares, alcoholes, ácidos orgánicos, molibdeno-

hierro.

Se desarrollan mejor en presencia de materia orgánica no nitrogenada accequible.

Fijan el nitrógeno libre en forma de proteínas

Fuente de alimentosFuente de alimentos

Ecologia BacterianaEcologia Bacteriana

, los microbiólogos del suelo y los ecologistas microbianos han tendido para distinguir microorganismos del suelo como beneficiosos o dañosos según sus funciones y cómo afectan calidad del suelo, crecimiento vegetal y la producción, y la salud de planta

Ecologia BacterianaEcologia Bacteriana

los microorganismos beneficiosos son los que pueden fijar el nitrógeno atmosférico, descomponer basuras orgánicas y residuos, desintoxicar pesticidas, suprimir enfermedades de planta y patógeno llevados del suelo, realizar completamente un ciclo nutriente, y producir compuestos bioactivos tales como vitaminas, hormonas y enzimas que estimulen el crecimiento vegetal

Ecologia BacterianaEcologia Bacteriana

Los microorganismos dañosos son los que pueden inducir enfermedades de planta, estimular patógenos llevados del suelo, inmovilizar los alimentos, y producir las sustancias tóxicas y putrescentes que afectan negativamente el crecimiento vegetal y salud.

Ecologia BacterianaEcologia Bacteriana

Los ingenieros han procurado a menudo solucionar los problemas del suelo usando métodos químicos y físicos establecidos. Sin embargo, han encontrado generalmente que tales problemas no pueden ser solucionados sin usar métodos y tecnologías microbianos en coordinación con la producción agrícola

APLICACIÓN SANITARIAAPLICACIÓN SANITARIA

•Es poca en sentido positivo debido a al baja eficiencia comparativa.

•En la lagunas de estabilización donde halla compuestos nitrogenados, controlando la cantidad de nitrógeno, si excede los valores apropiados se produce eutroficación.

•En los suelos se puede hacer un buen manejo de ellas y evitar el exceso de fertilizantes nitrogenados que causan contaminación.