Organismos empleados en biorremediación

1. CAPITULO II
MICROORGANISMOS Y
OTROS ORGANISMOS
EMPLEADOS EN
BIORREMEDIACIÓN
1

2. OBJETIVOS
 Conocer la gama de organismos empleados en
biorremediación de suelos, aguas y aire.
 Distinguir las variedades microbianas usadas en
biorremediación.
 Conocer las particularidades de otros organismos
empleados en Biorremediación
2

3. MICROORGANISMOS
1. Bacterias
2. Hongos
3. Algas
4. Cianobacterias
3

4. BACTERIAS
 Pseudomonas,
 Micobacterias
 Achromobacter,
 Micrococcus,
 Nocardia,
 Acinetobacter,
 Flabobacterium,

5. BACTERIAS
 Rhodococcus sp.
 Stenotrophomonas maltophilia
 Stenotrophomonas sp,
 Pseudomonas sp,
 Brevibacterium
5

6. CULTIVOS
6

7. Clasificación bacteriana
7

8. VARIEDADES
MORFOLÓGICAS
8
Morfología
bacteriana
Esféricas Bastonadas Curvas Filiformes
Micrococos
Diplococos
Sarcinas
Estreptococos
Tetracocos
Estafilococos
Bacterias
Bacilos
Clostridios
Vibriones
Espirilos
Espiroquetas
Sulfobacterias
Ferrobacterias
Rikettsias

9. BACTERIAS FOTOSINTÉTICAS
9
Característica Cianobacterias Bacterias rojas Bacterias
verdes
Fotosíntesis Oxigénica Anaoxigénica Anaoxigénica
Pigmentos Sin plantas Específicos Específicos
Morfología Filamentosa y
unicelular
Unicelular Bacilar y
filamentosa
Motilidad Inmóviles o por
deslizamiento
Por flagelos Bac. Inmóviles
Fil. deslizamiento
Fijación de CO2 Ciclo de Calvin Ciclo de Calvin Ciclo reductor
ATC
Heterotrofia Escasa Amplia Escasa

10. CIANOBACTERIAS
 Géneros:
 Sin heterocistes: Oscillatoria y
Spirulina
 Con heterocistes: Anabaena.
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11. BACTERIAS ROJAS
Incluidas en el phylum Proteobacteria.
Unicelulares, móviles por flagelos.
Metabólicamente
 muy versátiles
 Bacterias rojas del azufre: Chromatium
 Bacterias rojas no del azufre:
Rhodospirillum y Rhodobacter.
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12. BACTERIAS VERDES
Pequeño grupo de bacterias similares
fisiológica, nutricional y
ecológicamente a las bacterias rojas.
 Bacterias verdes del azufre
 Phylum Chlorobi. Fotoautótrofos
anaerobios. Gen. Chlorobium.
 Bacterias verdes no del azufre
 Phylum Chloroflexi. Gén.
Chloroflexus (fotoheterótrofo,
pudiendo ser fotoautótrofo o
quimioheterótrofo de forma
facultativa).
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13. BACTERIAS
QUIMIOLITÓTROFAS
 Organismos capaces de crecer en un medio estrictamente
mineral y en ausencia de luz, obteniendo su ATP y poder
reductor de la respiración de un substrato inorgánico y
utilizando el CO2 como fuente de carbono. Este tipo de
metabolismo es exclusivo de bacterias y arqueas.
 La mayoría de las bacterias se incluyen entre las
Proteobacterias.
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14. BACTERIAS
QUIMIOLITÓTROFAS
 BACTERIAS NITRIFICANTES
 Llevan a cabo la oxidación
biológica de amoniaco a nitrito y
de éste a nitrato (nitrificación).
Se subdividen en dos grupos
metabólicos:
 · NH4 + a NO2 - Nitrosomonas,
Nitrosococcus
 · NO2 - a NO3 - Nitrobacter,
Nitrococcus, Nitrospira.
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15. BACTERIAS QUIMIOLITÓTROFAS
 OXIDADORES DE AZUFRE
 Denominadas bacterias
incoloras del azufre. Dos
grandes clases:
 · Bacterias oxidadoras de H2S
con formación de depósitos
intracelulares de S V.g. :
deslizantes filamentosos, tales
como Beggiatoa y Thiothrix.
 · Bacterias oxidadoras de H2S
con formación de depósitos
extracelulares de S. Pequeño
tamaño celular V.g.:
Thiobacillus, Thiomicrospira
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16. BACTERIAS
QUIMIOLITÓTROFAS
 BACTERIAS DEL HIERRO
 Algunas bacterias oxidan Fe(II) a Fe(III) y
pueden formar precipitados pardo-rojizos
de óxidos o hidróxidos del mismo. En la
mayoría de los casos se trata de
quimioheterótrofos que no obtienen
energía del proceso (Vg. bacterias con
vaina tipo Leptothrix).
 Sólo son verdaderos quimiolitoautótrofos T.
ferrooxidans y Leptospirillum ferrooxidans
(pH ácido, aguas de minas, biolixiviación) y
Gallionella (aguas dulces, pH neutro).
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17. BACTERIAS GRAM-
AEROBIAS
 Metabolismo respiratorio aerobio (todas son catalasa +). Si
son móviles, lo son por flagelos.
 Estas bacterias pueden oxidar prácticamente cualquier tipo de
substrato orgánico como fuente de C y E. Clásicamente los
géneros se establecían en función de la morfología celular y
la inserción de los flagelos. Hoy en día están distribuidas
entre las alfa, beta y gamma Proteobacterias.
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18. BACTERIAS GRAM-
AEROBIAS
 PSEUDOMONAS Y GRUPOS AFINES.
 La antigua familia Pseudomonadaceae
(incluía a las bacterias Gram-
quimioheterótrofas aerobias que
presentan flagelos con inserción polar)
hoy está distribuida entre:
 Proteobacteria:
1. orden Burkholderiales
2. fam. Burkholderiaceae, gen.
Burkholderia, v.g. B. cepacia.
3. fam. Comamonadaceae, gen.
Comamonas.
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19. BACTERIAS GRAM-
AEROBIAS
 En esta fam. se incluyen también
las bacterias con vaina
filamentosas Sphaerotilus y
Leptothrix.
 Orden Rhodocyclales, gen.
Zooglea, v.g. Z. ramigera.
 Proteobacteria:
 Orden Pseudomonadales, fam.
Pseudomonadaceae, gen.
Pseudomonas, v.g. P. putida, P.
aeruginosa.
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20. BACTERIAS FIJADORAS
DE NITROGENO
 RIZOBIOS (Orden RHIZOBIALES)
 Bacterias quimioheterótrofas aerobias Gram- con
flagelación subpolar o, por degeneración, peritrica.
Géns. Rhizobium (V.g. R. leguminosarum:, R.
melitoti) y Bradyrhizobium. Gén. Agrobacterium
(V.g. A. tumefaciens).
 AZOTOBACTERIAS (actualmente incluidas en la
Fam. Pseudomonadaceae)
 Fijan N2 en condiciones de crecimiento aerobio y
vida libre. Frecuentes en suelos y aguas de
regiones templadas.
 Géns.: Azotobacter , Azomonas.
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21. BACTERIAS GRAM - ANAEROBIAS
FACULTATIVAS
 Existe dos familias: Fam.
Enterobacteriaceae. Fam. Vibrionaceae.
Las bacterias coliformes como índice de
contaminación fecal.
 Enterobacteriaceae, está constituido por
40 géneros entre los que podemos citar:
Escherichia, Salmonella, Shigella,
(bacterias coliformes intestinales),
Enterobacter, Serratia, Proteus (de
suelos y aguas) y Yersinia (patógeno de
animales).
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22. BACTERIAS GRAM - ANAEROBIAS
FACULTATIVAS
 Orden Vibrionales, fam.
Vibrionaceae. Muy similares a los
anteriores pero con flagelación polar,
forma curva y oxidada +.
Acuáticas. Géneros: Vibrio,
Photobacterium.
 Algunas especies de Vibrio y
Photobacterium son
bioluminiscentes, pudiendo ser
utilizadas como biosensores y en
analítica para detectar contaminación
en aguas.
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23. BACTERIAS GRAM-
ANAEROBIAS
 I. BACTERIAS
FERMENTADORAS
 Anaerobias estrictas,
metabolismo
exclusivamente
fermentativo. Grupo
filogenético
independiente (Phylum
Bacteroidetes, gen.
Bacteroides; Phylum
Fusobacteria, gen.
Fusobacterium).
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24. BACTERIAS GRAM-
ANAEROBIAS
 II. BACTERIAS REDUCTORAS
DEL AZUFRE /
SULFATORREDUCTORAS
 Anaerobios estrictos. Obtienen
su energía mediante respiración
anaerobia (utilizan SO4
2- o S0
como aceptor de e-). Incluidas
en las Proteobacterias.
 Hábitat: sedimentos anaerobios.
 Géneros: Desulfovibrio,
Desulfobacter SO4
2-. Desulfuro
monas S0
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25. BACTERIAS GRAM-POSITIVAS
 I: UNICELULARES FORMADORES DE ENDOSPORAS
 Aerobios: gen. Bacillus. La mayoría de las especies son
saprófitas y se encuentran en el suelo (mayoritarios), agua,
aire y vegetación, siendo importantes agentes
mineralizadores de la materia orgánica.
 B. subtilis, B. cereus , B. anthracis, B. thuringiensis
(insecticida biológico contra orugas y mosquitos), B.
stearothermophilus (indicador biológico esterilización
autoclave, compostaje.
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26. BACTERIAS GRAM-POSITIVAS
 Anaerobios: gen. Clostridium.
Grandes, a veces pleomorfos. Esporas
deformantes (centrales o terminales).
Habitantes del suelo, incluyendo
algunas especies patógenas
(exotoxina, sin capacidad invasiva).
 C. botulinum, C. tetani, C. perfringes,
C. pasteurianum (fija N2 atmosférico),
C. butiricum y C. acetobutilycum.
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27. BACTERIAS GRAM-POSITIVAS
 II: UNICELULARES NO
ESPORULANTES:
BACTERIAS DEL ÁCIDO
LÁCTICO
 Fam I. Lactobacillaceae
 Gen. Lactobacillus (bacilos
regulares). V.g. L.
bulgaricus, L. lactis, L.
brevis, L. salivarus
 Fam. IV. Enterococcaceae
 Gen. Enterococcus (E.
faecalis)
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28. BACTERIAS GRAM-POSITIVAS
 Fam. V. Leoconostocaceae
 Gen. Leuconostoc
 Fam. VI. Streptococcaceae
 Gens. Streptococcus (S.
pneumoniae , S. pyogenes);
Lactococcus (L. lactis, L.
 cremris)
28

29. BACTERIAS GRAM-POSITIVAS
 III: ACTINOMICETES
 ACTINOBACTERIAS Y MICROCOCOS. Escaso o nulo
desarrollo miceliar. Son saprófitas del suelo donde actúan como
importantes agentes mineralizadores (Arthrobacter) o forman
parte de la biota normal (Micrococcus, Actinomyces).
 CORINEBACTERIAS.
 C. diphteriae, agente de la difteria. Mycobacterium: M.
tuberculosis y M. leprae son los agentes causales de la
tuberculosis y la lepra.
 Nocardia. Micelio fragmentario. Saprófitas del suelo donde
degradan muchos compuestos.
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30. BACTERIAS GRAM-
POSITIVAS
30

31. BACTERIAS EMPLEADAS EN
ECUADOR
 En los trabajos desarrollados de biorremediación en el
territorio nacional se han empleado cepas de:
 Pseudomonaas
 Bacillus.
 Antramonas
 Rhodococcus.
 Serratia
 Nocardia,
 Acinetobacter,
 Flabobacterium
31

32. Características de las bacterias
 Pertenecen al grupo de los organismos extremófilos.
 Poseen grana capacidad metabólica, pueden asimilar una
amplia fuente de carbono y nutrientes.
 Su velocidad de reproducción es ideal para la
biorremediación.
 Trabajan en posta, donde el producto del metabolismo de una
cepa es la materia prima de otra.
 Son fáciles de aislar y reproducir (la mayoría)
 La mayoría empleada en biorremediación no son patógenas.
 Son cosmopolitas.
32

33. Sustratos degradados por
bacterias
 Pesticidas: organoclorados y organofosforados
 Explosivos: TNT, nitroglicerina, C4
 Metales pesados: Hg, Pb, Cd, Cr (VI), Zn, Ni, Fe.
 PCBs.
 Hidrocarburos: TPHs y HAPs.
 Pigmentos y colorantes sintéticos.
 Resinas y polímeros orgánicos.
 Lodos residuales aceitosos industriales.
 Residuos mineros.
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34. ARQUEAS
 En base a sus características fisiológicas y ecológicas se
subdividen en tres grupos:
1. Metanógenas: ocupan ambientes anaerobios y su único
modo de obtener E es mediante la formación de CH4
2. Halófilas extremas: viven en ambientes hipersalinos
3. Termófilas S-dependientes: ocupan Hábitat
extremadamente calientes y, en ciertos casos, también
muy ácidos.
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35. ARQUEAS
 METANOBACTERIAS
 Methanobacteriales, v.g.
Methanobacterium
 Methanococcales, v.g.
Methanococcus
 Methanomicrobiales, v.g.
Methanospirillum
 Methanosarcinales, v.g.
Methanosarcina, Methanosaeta
35

36. ARQUEAS
 ARQUEOBACTERIAS
HALOFILAS EXTREMAS
 Quimioorganótrofos, aerobios.
Hábitat: salinas, lagos naturales
extremadamente salinos (250-
400 g/l sal, elevada intensidad
lumínica, bajo contenido en O2).
 Orden Halobacteriales, fam.
Halobacteriaceae, gens.
Halobacterium, Halococcus,
Natronobacterium.
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37. ARQUEAS
 ARQUEOBACTERIAS
TERMOFILAS DEPENDIENTES
DEL AZUFRE.
 Todas obtienen energía reduciendo u
oxidando azufre. Son
quimiolitoautótrofas, mixótrofas o
heterótrofas.
 Thermococcus.
 Thermoproteus, Desulfurococcus.
 Sulfolobus, Acidianus.
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38. Archeas
en Biorremediación
 Tratamiento anaeróbico de residuos orgánicos (RSU y
asimilables.
 Tratamiento anaeróbico de aromáticos y poliaromáticos.
 Descontaminación de suelos con altas concentraciones de
sales, suelos ácidos y alcalinos.
 Obtención de metano a partir de materia orgánica.
 Biolixiviación de metales (biominería).
38

39. Hongos
 Son microorganismos eucariotas de naturaleza compleja, que
se caracterizan por que forman un talo ramificado (hifas) y
forman agrupamiento denominados micelios.
 Se reproducen mediante alternancia de generaciones (la
mayoría) una fase gametofítica y otra esporofítica.
 Son los principales responsables de la movilización de la
materia orgánica en los bosques. Poseen alta capacidad de
sobrevivencia y tolerancia a los factores ambientales
desfavorables.
 Existen hongos microscopios y macroscópicos. Los
empleados en biorremediación son en su mayoría
microscópicos.
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40. HONGOS
 Penicillum
 Aspergillum
 Mucor
 Candida,
 Rhodotorula
 Sporobolomyces
 Phanerochaetes
 Chrysosporium

41. HONGOS
 Hongo ligninolítico Stereum hirsutum.
41

42. Hongos en
biorremediación
 Degradación de sustancias poliméricas recalcitrantes:
1. Lignina
2. Celulosa,
3. quitina,
4. plásticos,
5. asfaltenos,
6. breas.
7. Aromáticos,
8. Resinas.
42

43. Algas
 Son organismo eucariotas, se los emplea en el tratamiento
de aguas residuales orgánicas.
 Para tratar residuos tóxicos como hidrocarburos, PCBs,
pesticidas, etc., se los emplea siempre y cuando la
concentración de los contaminantes no sea muy elevada y
no evite el ingreso de la luz solar.
 Están presentes en los ecosistema acuáticos, marinos,
lacustres, fluviales y edáficos.
 Son sensibles a la contaminación ambiental, razón por la
que pueden ser empleados en calidad de bioindicadores.
43

44. ALGAS
 Ulva
 Chlamidomonas
 Nostoc
 Anabaena

45. Plantas emergentes
 Plantas superiores, que en su mayoría están adaptadas
suelos sumergidos o semi-sumergidos (humedales), donde
cumplen la función de limpieza natural de las aguas.
 En la actualidad se emplean masivamente en la construcción
de humedales artificiales en el tratamiento de aguas
residuales industriales, orgánicas, agropecuarias , mineras y
lixiviados de rellenos sanitarios.
 Ocupan varios pisos ecológicos, existen especies y sub
especies adaptadas a la mayoría de ellos.
45

46. Plantas
 Pasto elefante
 Junquillo
 Totora
 Kikuyo
 Lenteja de agua
 Nenúfar
 Lirio de agua
46

47. Plantas acuáticas 47

48. Plantas de pantano 48

49. Ecosistemas microbianos 49

50. Conclusiones
 Los organismo vivos capaces de ser empleados en
Biorremediación son muy variados, frecuentemente
especializados en la degradación de contaminantes
específicos.
 Los microorganismos, son muy versátiles para
biorremediación por su amplia capacidad metabólica y
adaptación a condiciones ambientales extremas.
 La diversidad microbiana es muy amplia, pudiendo en
función de sus distribución (ecología) ser empleados en
biorremediación de ecosistemas específicos.
 Las plantas son depuradores naturales de las aguas
superficiales, su empleo en humedales artificiales está
dirigida a perfeccionar dichos procesos de purificación
natural.
50

51. Cuestionario
1. ¿Cómo se clasifican morfológicamente los
microorganismos?
2. ¿Por qué los microorganismos son preferentemente
empleados en Biorremediación?, explique con un ejemplo.
3. ¿A quienes llamamos microorganismos quimiolitotróficos?
Ponga un ejemplo de ellos.
4. ¿Cuál es la gama de residuos que puede ser degradada
por bacterias?
5. De las característica fúngicas mencionadas, ¿cuál es para
usted la más importante y por qué?
6. ¿Bajo qué condiciones, se pueden emplear algas en el
tratamiento de aguas residuales?
7. ¿En qué se diferencian los actinomicetos de los hongos?
51

52. Bibliografía
 Ebrahim Mohammadi Goltapeh • Younes Rezaee Danesh •
Ajit Varma Editors (2013). Fungi as Bioremediators.
Springers.
 Hideaki Nojiri, Masataka Tsuda Masao Fukuda,
Yoichi Kamagata; Editors (2014). Biodegradative Bacteria
How Bacteria Degrade, Survive, Adapt, and Evolve. Springer
Japan.
 María Julia Amoroso et all. (2013). ACTINOBACTERIA
Application in Bioremediation and Production of Industrial
Enzymes. Taylor & Francis Group, LLC.
 M. Ashraf M. Ozturk M.S.A. Ahmad Editors (2010). Plant
Adaptation and Phytoremediation. Springer Science +
Business Media B.V.
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