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Investigación sobre ciclos biogeoquímicos y los microorganismos que intervienen, Resúmenes de Microbiología

Descripción de los microrganismos en los ciclos biogeoquímicos

Tipo: Resúmenes

2020/2021

Subido el 10/03/2021

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alvaro-miguel-sanchez-gomez 🇻🇪

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE
CARRERA DE INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA
MICROBIOLOGÍA APLICADA
Nombre: Miguel Sánchez
Fecha de Entrega: 10/03/2021
NRC: 2775
Nombre del Docente: Andrés Izquierdo, Ph. D.
Tarea No: 1
Título: Investigación sobre ciclos biogeoquímicos y los microorganismos que intervienen
Los Ciclos Biogeoquímicos
Llamados también ciclos de nutrientes, son reacciones que producen nutrientes necesarios
para otros organismos del ecosistema. A menudo se le define como los cambios en uno o varios
elementos que pueden ser catalizados por medios biológicos, químicos o ambos. Los
microorganismos interaccionan con los ciclos de nutrientes durante su crecimiento y
metabolismo; llevan a cabo una función importante dentro de los ciclos de C, N, S, Fe y Mn; y
participan en las reacciones de los ciclos; aunque, en algunos casos son los únicos agentes
biológicos que intervienen (Madigan et al., 2015).
Los nutrientes, en su mayoría, pasan por reacciones de óxido-reducción que alteran sus
características físicas y químicas. Todos los ciclos se relacionan entre ya que, generalmente, las
reacciones están acopladas y por tanto los cambios en uno de los ciclos afectan a los demás ciclos
(Willey, Sherwood, & Woolverton, 2008). Siendo asi algunos de los ciclos mas importantes:
- Ciclo del carbono
El carbono se encuentra presente en el medio ambiente en su forma reducidad (CH4), materia
orgánica o en sus formas oxidadas (CO y CO2), los microorganismos que intervienen en este
ciclo son los autótrofos, especialmente fotótrofos y quimiolotótrofos. Los puntos de este ciclo
incluyen:
Fijación de CO2 para conviertirlo en materia orgánica, mediante microorganismos,
particularmente por protistas y procariotas fotosintéticos marinos como las cianobacterias
Prochlorococcus y Synechococcus y diatomeas; además por microorganismos
quimiolitoautótrofos.
La materia orgánica obtenida puede ser oxidada de regreso a CO2 mediante la respiración
aeróbica o anaeróbica y la fermentación.
Cierta cantidad del CO2 obtenido puede ser reducido a metano (CH4) por archaea como
Methanobrevibacter en los hábitats anóxicos (Madigan et al., 2015).
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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE

CARRERA DE INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA

MICROBIOLOGÍA APLICADA

Nombre: Miguel Sánchez Fecha de Entrega: 10/03/202 1 NRC: 2775 Nombre del Docente: Andrés Izquierdo, Ph. D. Tarea No: 1 Título: Investigación sobre ciclos biogeoquímicos y los microorganismos que intervienen Los Ciclos Biogeoquímicos Llamados también ciclos de nutrientes, son reacciones que producen nutrientes necesarios para otros organismos del ecosistema. A menudo se le define como los cambios en uno o varios elementos que pueden ser catalizados por medios biológicos, químicos o ambos. Los microorganismos interaccionan con los ciclos de nutrientes durante su crecimiento y metabolismo; llevan a cabo una función importante dentro de los ciclos de C, N, S, Fe y Mn; y participan en las reacciones de los ciclos; aunque, en algunos casos son los únicos agentes biológicos que intervienen (Madigan et al., 2015). Los nutrientes, en su mayoría, pasan por reacciones de óxido-reducción que alteran sus características físicas y químicas. Todos los ciclos se relacionan entre sí ya que, generalmente, las reacciones están acopladas y por tanto los cambios en uno de los ciclos afectan a los demás ciclos (Willey, Sherwood, & Woolverton, 2008). Siendo asi algunos de los ciclos mas importantes:

  • Ciclo del carbono El carbono se encuentra presente en el medio ambiente en su forma reducidad (CH 4 ), materia orgánica o en sus formas oxidadas (CO y CO 2 ), los microorganismos que intervienen en este ciclo son los autótrofos, especialmente fotótrofos y quimiolotótrofos. Los puntos de este ciclo incluyen: ▪ Fijación de CO 2 para conviertirlo en materia orgánica, mediante microorganismos, particularmente por protistas y procariotas fotosintéticos marinos como las cianobacterias Prochlorococcus y Synechococcus y diatomeas; además por microorganismos quimiolitoautótrofos. ▪ La materia orgánica obtenida puede ser oxidada de regreso a CO 2 mediante la respiración aeróbica o anaeróbica y la fermentación. ▪ Cierta cantidad del CO 2 obtenido puede ser reducido a metano (CH 4 ) por archaea como Methanobrevibacter en los hábitats anóxicos (Madigan et al., 2015).

Figura 1. Ciclo del Carbono en el Ambiente. Obtenido de: Prescott, Harley, and Klein´s Microbiology (2008), por Willey, J., Sherwood, L., & Woolverton, C. (p. 646). New York: McGraw Hill.

  • Ciclo del Nitrógeno Se encuentra compuesto por etapas: ▪ La fijación del Nitrógeno produciendo amoniaco (NH 3 ), es un proceso únicamente procariota que se puede dar en condiciones óxicas y anóxicas. Los microorganismos realizan fijación de Nitrógeno aeróbicamente, como Azotobacter y la cianobacteria Trichodesmium, y anaeróbicamente, como las bacterias del género Clostridium. Las más estudiadas son las que viven en simbiosis con las plantas leguminosas como Rhizobium y proteobacterias ( Burkholderia y Ralstonia spp. ). ▪ El amoniaco producido se incorpora a la materia orgánico como amina. ▪ Posteriormente, se da la reducción de NH 3 a amonio NH 4 en un ciclo de reacciones: 1) la formación de nitrato NO 2 a partir de NH 4 , 2) la formación de Nitrito NO 3 en el proceso de Nitrificación, 3) la repetición del ciclo. Se lleva a cabo por bacterias del género Nitrobacter, Nitrococcus y Nitrosomonas. ▪ El Nitrato NO 3 puede ser regresado al ecosistema en forma de gas Nitrógeno (N 2 ) en el proceso de desnitrificación con las bacterias Pseudomonas denitrificans (Willey, Sherwood, & Woolverton, 2008). Figura 2. Ciclo del Nitrógeno en el Ambiente. Obtenido de: Prescott, Harley, and Klein´s Microbiology (2008), por Willey, J., Sherwood, L., & Woolverton, C. (p. 648 ). New York: McGraw Hill.
  • Ciclo del Azufre Microorganismos fotosintéticos y quimiosintéticos contribuyen al ambiente por medio del ciclo del Azufre. Las etapas de este ciclo incluyen: ▪ El Azufre orgánico se convierte en Sulfuro de Hidrógeno (H 2 S) por medio de la mineralización. ▪ El H 2 S puede sufrir oxidación a Azufre Elemental o Sulfato (SO 4 ) de forma aeróbica con las bacterias del género Thiobacillus, Beggiatoa, Thiothrix y fotótrofos aeróbicos anoxigénicos; o se puede oxidar de forma anaeróbica por bacterias del género Chlorobium y Chromatium. ▪ El Azufre elemental puede sufrir una reducción disasimilatoria por las bacterias del género Desulforomonas. El Sulfito (SO 3 ) también puede sufrir una reducción por bacterias de los géneros Alteromonas, Clostridium, Desulfovibrio y Desulfotomaculum. Al igual que el Sulfato por medio de la bacteria Desulfovibrio (Willey, Sherwood, & Woolverton, 2008). Figura 5. Ciclo del Azufre en el Ambiente. Obtenido de: Prescott, Harley, and Klein´s Microbiology (2008), por Willey, J., Sherwood, L., & Woolverton, C. (p. 650 ). New York: McGraw Hill. Contaminantes recalcitrantes Los contaminantes recalcitrantes son aquellos que, por tener una estructura muy estable químicamente, se resisten al ataque de los microorganismos o de cualquier mecanismo de degradación, sea biológico o químico (Lovley, 2003). Referencias: Lovley Derek R. (2003), “Cleaning up with genomics: applying molecular biology to bioremediation”, Nature Reviews Microbiology , 1, 1, 2003, 35-44. Madigan, M., Martinko, J., Bender, K., Buckley, D., & Stahl, D. (2015). Brock. Biología de los microorganismos (14 ed.). Madrid: Pearson Educación S.A. Willey, J., Sherwood, L., & Woolverton, C. (2008). Prescott, Harley, and Klein´s Microbiology (7 ed.). New York: McGraw Hill.