Característica generales del este grupo de Quimiolitoautrotrofos, Clasificación, Bioquímica, Aislamiento e Importancia industrial.

1. BACTERIAS OXIDANTES
DEL HIERRO Y DELAZUFRE
Universidad Nacional Pedro Ruíz Gallo
Facultad de Ciencias Biológicas
Escuela Profesional de Microbiología y Parasitología
Contreras Mogollón Hans J.

2. Características Generales
Autótrofos
Quimiolitotrofos: Fe2+ y/o compuestos reducidos de
azufre (SH, S°, S2O3
2−
)
La mayoría Acidófilos: pH ~2
Aerobios
Tolerancia a los metales pesados

3. CARACTERISTICAS
Bacterias Oxidantes del Hierro
• Usan el hierro reducido como única fuente de energía
• Algunos son capaces de usar también azufre: Acidithiobacillus ferrooxidans.
• pH neutro: Gallionella ferruginea, Leptothrix ochracea, Sphaeritillus natans.
• pH acido: Acidithiobacillus ferrooxidans
• Bacilos Gram negativos o filamentosos
Acidithiobacillus ferrooxidans Gallionella ferruginea

4. CARACTERISTICAS
Bacterias Oxidantes del Azufre
• Usan compuestos reducidos de azufre como fuente de energía : HS-, S°, S2O3
2−
• pH neutro o alcalino: Thioalkalispira sp. Thioalkalivibrio sp. Thioalkalimicrobium sp.
• pH acido: Sulfobacillus thermotolerans, Acidithiobacillus sp., Beggiatoa, Sulfolobus
• Gránulos de azufre: Beggiatoa sp., Thiothrix sp., Thioploca sp.
• Bacilos Gram negativos, algunos Gram positivos (Sulfobacillus)
• Filamentosos
Thioalkalivibrio sp. Beggiatoa sp. Sulfolobus sp.

5. Clasificación
Bacterias Oxidantes del Hierro
Phylum
Proteobacterias
Clase
Gammaproteobacterias
Gallionella
Leptothrix
Sphaeritillus
Acidithiobacillus

6. Alphaproteobacteria
Betaproteobacterias
Gammaproteobacteria
Dominio
Archaea
Dominio
Bacteria
Bacterias Oxidantes del Azufre
Orden Sulfolobales Sulfolobus sp.
Phyllum
Firmicutes
Clase Bacilli Sulfobacillus sp.
Phylum
Proteobacterias
Acidiphilum sp.
Thiobacillus thioparus
Acidithiobacillus sp.
Thioalkalimicrobium
Thioalkalivibrio

7. Bioquímica
Bacterias Oxidantes del Hierro
• Sustrato: Hierro Ferroso (Fe2+
)
pH neutro: Oxidación espontanea
pH ácido: Bacterias oxidantes del hierro
• Enzima: Rusticianina
• Producto: Hierro Férrico (Fe3+
) ambiente ácido

9. Bacterias Oxidantes del Azufre
• Sustrato: Compuestos reducidos de azufre (HS-, S°, S2O3
2−
)
• Producto intermediario: Sulfito (SO3
2−
)
• Enzima: APS reductasa ó Sulfito oxidasa
• Producto Final: Sulfatos (SO4
2−
)
HS- S°sulfuro oxidasa
Gránulos de azufre
azufre oxidasa
𝐒𝐎 𝟑
𝟐−

11. rodonasa
Complejo
multienzimatico
Enzima
reductor
Vía tetrationato

12. CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS
BACTERIAS OXIDADORAS DEL AZUFRE:
• Donadores de electrones: H2S, S0 y S2O3
2-.
• Producto final de la oxidación: SO4
2-.
• La oxidación del H2S, ocurre por etapas:
• Los productos de azufre mencionados, hacen que aumente la concentración de protones por lo que reduce el
pH y acidifica el medio. El ácido formado es el ácido sulfúrico (H2SO4).
Primero produce S°, que algunas bacterias lo depositan en forma de gránulos de reserva energética
Segundo cuando se agotan las fuentes externas de H2S, utilizan este azufre elemental almacenado
Tercero en aquellas situaciones donde el azufre elemental está disponible mediante fuentes exógenas, el
organismo crece adherido a partículas de azufre, dada la alta insolubilidad del S°.

14. BACTERIAS OXIDADORAS DE HIERRO POR
QUIMILITOTROFOS AEROBIOS
• El paso de Fe2+ a Fe3+, sin embargo, a pH neutro y
en presencia de O2, el Fe2+ reacciona
químicamente (sin intervención bacteriana),
transformándose en Fe3+. De ahí que la mayoría de
bacterias del hierro sean acidófilas.
• Cadena respiratoria, oxidación de hierro ferroso
(Thiobacillus ferrooxidans)
• La elevada electropositividad del potencial de
reducción del par Fe3+/Fe2+ (+0.77 V a pH ácido 2),
hace que la vía de transporte de e- hacia el O2 será
muy corta, presentando sólo 2 cyt.
• Pese a que exista un gradiente natural en el paso
de H+ del medio exterior al interno a través de las
ATPasas, dichos H+ han de consumirse
rápidamente en la formación de H2O a partir de O2,
para mantener el pH interno bacteriano entre 6.5 -
7.
• Estas bacterias, gastan la mayor parte del ATP
producido en las reacciones del transporte inverso
del e- para obtener el poder reductor necesario en
la fijación de CO2 (de ahí su autotrofía).

16. APLICACIONES INDUSTRIALES
Las bacterias del hierro
• Tiene su parte relevante en la oxidación del mineral pirita (FeS2), tiene lugar en las minas de carbón,
cuando las rocas que contienen pirita se someten a movimiento, la pirita entra en contacto con las
bacterias, éstas acidifican el medio, provocando el fenómeno de "drenaje ácido de las minas“.
• Thiobacillus ferrooxidans: Se desarrollan cuando la temperatura oscila entre 20-30ºC y el pH es
moderadamente ácido (entre 2-4). Son termófilos y acidófilos. Es el tipo más común de bacteria en los
depósitos residuales de minas. Incrementan la proporción de pirita en los depósitos de carbón. El
proceso de oxidación que realizan, aparte de ser perjudicial para el medio colindante, puede ser
beneficioso para el ser humano, ya que permite la separación de materiales como el cobre y el uranio
(biolixiviación).
• Leptospirillum ferrooxidans: Se desarrollan cuando la temperatura oscila entre 30-50ºC y pH entre 1-2.
Se encuentran en las aguas profundas de las minas, envueltas en un biofilm rosado que flota sobre la
superficie del agua que surge de la mina. Son utilizados para la extracción de metales de los minerales
(biooxidación).

17. Las bacterias del azufre:
• Presentan gran importancia biotecnológica y ecológica, ejemplo de ello
puede ser la biominería o la biolixiviación de minerales como el uranio y el
cobre. (Los metales se liberan del mineral por solubilización con el ácido
sulfúrico derivado de la oxidación del azufre en la membrana de las bacterias
oxidadoras del azufre como Acidithiobacillus).
• Participan también en la desulfuración del carbón ayudando a separar el
azufre inorgánico de éste. Lo transforman en un compuesto soluble en agua
para evitar que en la combustión se produzca SO2, un gas contaminante, que
en la atmósfera da lugar a lluvia ácida.

18. BIOMINERÍA
• Inicia con el descubrimiento de la bacteria Acidithiobacillus
ferrooxidans, a mediados de la década del cuarenta.
• Las investigaciones iniciales mostraron que las bacterias fueron
eficaces en la biooxidación de la pirita y la biolixiviación de sulfuros
de cobre como la calcopirita, enargita y covelina.
• Biolixiviación, La recuperación de metales base (como cobre,
cobalto, níquel, zinc, uranio entre otros), allí la bacteria cataliza el
proceso de disolución del metal
• Biooxidación, Empleo de las bacterias es para eliminar la
interferencia del sulfuro que contiene ocluido el oro y/o plata, ya que
los metales (hierro y arsénico entre otros) que acompañan al sulfuro
no tienen valor comercial en este tipo de procesos.

19. TÉCNICAS DE AISLAMIENTO
Medios de
Cultivo
Recogida y
procesado de
muestra
Enrequicimiento
y aislamiento de
microorganismos

20. • Medio Fierro
• Medio Azufre
• Medio Pirita
Medios
de
Cultivo
Solución Mínima de Sales (SMS)
(NH4)SO4 0,2 g.
MgSO4x7H2O 0,4 g.
KCl 0,1 g.
PO4HK2 0,1 g.
H2O bidestilada 1000 ml.

21. • Medio Agarosa - Hierro
• Medio Agarosa - tiosulfato
• Medio Agarosa – Extracto
de Levadura
Medios
de
Cultivo
Solución mínima de sales reducida
Solución Sulfato Ferroso
Solución de tiosulfato

22. RECOLECCIÓN Y PROCESADO
DE LA MUESTRA
Toma de Muestra
• Muestras de
drenajes ácidos
de las minas.
• Sedimento o
agua.
Análisis de las
muestras
• Acidez y
Potencial.
• Concentración
de hierro (II).
• Concentración
de metales.
Recuento de
Microorganismos
• Emplea una
cámara de
Thoma y se
observa al
microscopio.

23. ENRIQUECIMIENTO Y AISLAMIENTO
Enrequecimiento
• Medio 9K de
Silverman y
Lundgren.
• Medio Fe.
• Medio Py.
Aislamiento
• Medio FeEL.
• Medio EL.
• Medio GI
• Ellos con pH
2,5.
Mantenimiento y
almacenamiento
• Medio Fe; a
4°C;
resiembras
periódicas cada
mes.
• Medio líquido S;
pH 3,5; 4°C al
menos 1 vez al
mes resiembra.