Microbiología
Microbiología es el estudio de los
organismos de tamaño microscópico que incluyen bacterias, protozoos, virus y
ciertas algas y hongos.
IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LA MICROBIOLOGÍA
La Microbiología como ciencia tiene
aplicaciones importantes que producen impacto en nuestra vida cotidiana en las
áreas:
Médica:
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Identificación de los
diferentes microorganismos de importancia médica.
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Prevención y tratamiento de
enfermedades infecciosas causadas por microorganismos en plantas y animales, incluyendo
al hombre.
-
Industrial:
-
En procesos de fermentación en
la producción de antibióticos, ácidos orgánicos, aminoácidos, enzimas,
disolventes, combustibles (Metano, etanol y otros).
-
Recuperación de recursos
minerales, reforzada por acción microbiana.
-
Control de calidad de productos
industriales: Biodeterioro de papel, madera, textiles, pintura y corrosión de
metales.
-
De los Alimentos:
-
Deterioro microbiano de los
alimentos.
-
Métodos de conservación de los
alimentos.
-
Producción de alimentos por
métodos microbiológicos: Productos lácteos, fermentación del pan, bebidas
alcohólicas, proteína de origen unicelular.
Agrícola:
-
Fertilidad del suelo.
-
Enfermedades microbianas de las
plantas.
-
Plaguicidas microbianos.
-
Microbiología Ambiental:
-
Ciclos biogeoquímicos (Fijación
del Nitrógeno en el suelo).
-
Interacciones entre las
poblaciones: Simbiosis fijadora de nitrógeno, Micorrizas,
-
Bioluminiscencia.
-
Los microorganismos en sus
hábitats naturales: Aire, Agua, Suelo y Ambientes Extremos
-
(Aguas Termales, Lagos salados,
y otros).
-
Reducción de la Calidad y la
Contaminación Ambiental.
-
Procesos de Biorremediación.
IMPORTANCIA
DE LOS MICROORGANISMOS EN INGENIERIA AMBIENTAL
El estudio de los microorganismos en
Ingeniería Ambiental tiene gran importancia debido a que:
-
Son una de las principales
fuentes de contaminación de aire, agua y suelo, pudiendo ser algunos de ellos
patógenos para el humano y otros organismos, así como causar daño a materiales.
-
La contaminación es un problema
importante en la actualidad, ocasionado principalmente por el hombre, pero
algunos microorganismos que han sido estudiados durante mucho tiempo pueden
contribuir a resolverlo.
-
Algunos juegan un papel
importante como indicadores de contaminación.
-
Los diferentes grupos de
microorganismos participan en gran medida en el tratamiento biológico de
residuos líquidos y sólidos. Estos tratamientos pueden ser de tipo aerobio,
anaerobio o mixto.
El
uso de los microorganismos en Biotecnología
La Biotecnología se define como el empleo
de organismos para llevar a cabo procesos químicos definidos para la aplicación
industrial.
Una gran variedad de microorganismos que
incluyen bacterias, mohos, levaduras, algas y virus, son utilizados en
Biotecnología debido a sus características, ya que con ellos se obtienen
productos con propiedades de interés para el humano, con fines específicos.
La Ingeniería Genética, que usa la
Biotecnología de Recombinación del DNA, abre la posibilidad de resolver muchos
problemas de contaminación del ambiente. Debido a la enorme diversidad metabólica
de las bacterias existe un gran conjunto de genes en bacterias procedentes de
hábitats naturales. En algunos casos, estos genes codifican proteínas que
degradan agentes contaminantes del ambiente. Se ha visto que en aislamientos
naturales de bacterias existen genes para la biodegradación de muchos desechos
tóxicos y contaminantes del agua. Entre los ejemplos figuran genes para la
biodegradación de pesticidas clorados, como el ácido 2,4,5,
triclorofenoxiacético, (2,3,5-T), clorobencenos y clorofenólicos afines,
naftaleno, tolueno, anilinas y varios hidrocarburos.
Características ideales de un hospedador
para genes clonados
·
Un rápido crecimiento.
·
Capacidad de crecer en un medio
de cultivo barato.
·
No ser dañino o patógeno.
·
Ser capaz de tomar el DNA y
permanecer estable en el cultivo.
·
Debe tener las enzimas
adecuadas para permitir la replicación del vector.
·
Los hospedadores más útiles
para la clonación son microorganismos que crecen bien y de los cuales se tiene
información genética disponible.
Si el propio DNA clonado va a ser usado
terapéuticamente, para tratar una enfermedad humana, el hospedador debe ser una
persona humana.
Hospedadores procarioticos: Escherichia
coli y Bacillus subtilis.
Hospedadores eucarióticos: Saccharomyces
cerevisiae y para muchos fines, células de mamíferos.
El uso de los microorganismos en procesos
de Biorremediación
La Biorremediación es el uso de
microorganismos para degradar agentes tóxicos y desechos peligrosos, que surge
como un tratamiento para la restauración de suelos, acuíferos y subsuelos
contaminados.
Los procesos biológicos tienen gran
importancia, debido a la oportunidad natural y poderosa que representan para
restaurar los ambientes contaminados.
Algunos procesos de Biorremediación:
-
Biomineralización: Es la
completa destrucción de los contaminantes orgánicos para reducirlos a sus
constituyentes minerales básicos.
-
Biotransformación: Los
contaminantes orgánicos son parcialmente degradados formando otras sustancias
químicas menos complejas.
-
Biovolatilización: Las bacterias
y hongos pueden volatilizar metales por adición del grupo metilo, que hace al
metal muy volátil.
-
Cometabolismo: Se refiere a la
habilidad de las bacterias de romper un contaminante en la adición de un
sustrato primario, es decir que los compuestos químicos al ser metabolizados,
pueden apoyar el crecimiento y servir como fuente de carbono u otro elemento
energético.
Fuentes
de contaminación de suelos
·
Zona urbana: Tiraderos de
basura, fugas de alcantarillado, derrames accidentales.
·
Rural: Uso de plaguicidas,
descargas de letrinas, criaderos de animales, uso excesivo de fertilizantes,
canales de aguas residuales.
·
Industrial: Derrames de
combustibles, descargas de aguas residuales, ruptura de tanques y tuberías,
disposición de desechos sólidos.
·
Diversos tipos de tecnologías
de Biorremediación de suelos:
·
Bioaumentación: Adición de
microorganismos al sitio contaminando cuando la población autóctona carece de
capacidad degradadora.
·
Bioestimulación: Adición de
estimulantes en la actividad microbiana autóctona como cosustratos o aceptores
de electrones para la degradación anóxica.
·
Bioventeo: Introducción de
oxígeno a través del suelo para estimular la población microbiana netamente
aerobia.
·
Composteo: El material
contaminado se coloca sobre la superficie del terreno en forma de pilas que se
cubren para crear condiciones termófilas, periódicamente se mezcla para favorecer
la aceleración.
·
Biocultivo: Tratamiento en fase
sólida que generalmente se realiza en sitios confinados para retener los
lixiviados que se forman.
·
Biosorción: Uso de
microorganismos con afinidad para absorber metales bajo ciertas condiciones,
generalmente se aplica en fase líquida.
Microorganismos
Involucrados en la Biodegradación de Hidrocarburos
Los géneros más comunes de hongos y
bacterias que tienen la capacidad degradadora se listan en la siguiente tabla.
Estos microorganismos degradan compuestos específicos o grupos de compuestos.
BACTERIAS
Achromobacter Micrococcus
Acinetobacter Mycobacterium
Alcaligenes Nocardia
Arthrobacter Proteus
Bacillus Pseudomonas
Brevibacterium Sarcina
Chromobacterium Serratia
Corynebacterium Spirillum
Cytophaga Streptomyces
Erwinia Vibrio
Flavobacterium Xanthomonas
HONGOS
Acremonium Glicladium
Aspergillus Graphium
Aureobasidium Humicola
Beauveria Monilia
Botrytis Mortierela
Candida Paecelomyces
Chryisosporium
Penicillium
Cladosporium
Rhodotorula
Cochlobolus
Saccharomyces
Cylindrocarpon
Spicardia
Debaryomyces
Tolypocladium
Fusarium Thrichoderma
Geotrichum Verticillium
Microorganismos
Involucrados en la Biodegradación de Pesticidas
Algunos géneros de heterótrofos usan
pesticidas como sustratos ya sea cometabolizando las moléculas o usando éstas
como nutrientes.
BACTERIAS ACTINOMICETOS
HONGOS
Agrobacterium Streptomyces
Alternaria
Arthrobacter Nocardia
Aspergillus
Arthrobacter Nocardia
Aspergillus
Clostridium Fusarium
Corynebacterium Glomerella
Flavobacterium Mucor
Klebsiella Penicillium
Pseudomonas Rhizoctonia
Xanthomonas Trichoderma
Microorganismos
involucrados en la Biodegradación de Metales Pesados:
MERCURIO SELENIO
ARSENICO
Bacillus Algunas
especies de Candida
Clostridium Clostridium Mucor
Mycobacterium Corinebacterium Scopulariopsis
Pseudomonas Micrococcus
Fusarium
Aspergillus
Neurospora
Scopulariopsis
y algunas
levaduras Rhizobium Paecilomyces
MICROBIOLOGÍA
DEL SUELO
Los microorganismos del suelo
juegan un papel muy importante manteniendo la fertilidad de los suelos.
Elementos esenciales para el crecimiento, tales como oxígeno, nitrógeno,
carbón, azufre y fósforo, son reciclados por microorganismos del suelo._
El suelo contiene una gran variedad de
microorganismos:
Bacterias.
En general, el grupo más numeroso de
bacterias en el suelo son los Actinomicetos que resisten condiciones secas y
pueden sobrevivir en suelos desérticos. Los géneros más comunes son: Nocardia,
Arthrobacter y Streptomyces. Las bacterias del género Streptomyces además de
producir antibióticos, producen metabolitos llamados geosminas las cuales dan
al suelo su olor característico.
Hongos.
Los géneros de hongos varían con el tipo de
suelo y sus propiedades fisicoquímicas. Algunos son de vida libre y otros como
las Micorrizas, en forma simbiótica con las raíces de plantas.
Son comunes, especies de los géneros
Candida, Aspergillus, Penicillium, Rhizopus y Mucor.
Algunos hongos son importantes patógenos de
plantas atacando trigo y maíz entre otros.
Los hongos del suelo son extremadamente
importantes en la descomposición de materia de plantas, degradando y utilizando
macromoléculas complejas tales como celulosa y lignina.
Algas.
Debido a que las algas dependen de la luz
solar y de la fotosíntesis para proveer sus necesidades energéticas, viven
cerca de la superficie del suelo.
La población algal disminuye en períodos de
oscuridad o de baja temperatura.
Las algas son una fuente de nutrientes para
un número considerable de habitantes del suelo, incluyendo protozoarios,
hongos, lombrices de tierra y nemátodos.
En suelos áridos, son comunes los líquenes,
que son una simbiosis de alga-hongo.
Protozoarios.
Son encontrados en la mayoría de los suelos en
una densidad de 104 a 105 organismos por gramo de suelo. Generalmente se
encuentran cerca de la superficie debido a que requieren oxígeno. Los
Protozoarios son predadores de algas y bacterias del suelo.__
