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MICROBIOLOGÍA
AMBIENTAL
MICROBIOLOGÍA GENERAL
2006-2007
¿Cómo crecen los microorganismos en la naturaleza?
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¿Qué tipo de cultivo se ajusta más a las condiciones naturales?
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Rolf Daniel. 2004. The soil metagenome – a rich resource for the discovery of novel
natural products. Current Opinion in Biotechnology. Volume 15, Issue 3, Pages 199-
204
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que se produzca la fermentación
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biológico
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anaerobias
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metanógenos
arqueas
Respiración
anaerobia 4 H2 + CO2 CH4 + 2 HO2
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Raghoebarsing et al. 2006, Nature 440: 918-921
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5 CH4 + 8 NO3
- + 8 H+ 5 CO2 + 4 N2 + 14 H2O
3 CH4 + 8 NO2
- + 8 H+ 3 CO2 + 4 N2 + 10 H2O
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Microbiologia ambiental

  • 2. ¿Cómo crecen los microorganismos en la naturaleza? ¿En qué fase de crecimiento están? ¿Qué tipo de cultivo se ajusta más a las condiciones naturales? ¿Qué valores de T, aw, pH, y condición redox encontramos en la naturaleza? ¿Qué tipos de microorganismos encontramos? (Bacterias, hongos, virus)
  • 3. Tema 23.- Los microorganismos en la naturaleza. El microorganismo y su microambiente. Superficies y biofilmes. Métodos de ecología microbiana. Métodos de enriquecimiento y aislamiento. La columna de Winogradsky. Identificación y cuantificación de microorganismos usando sondas de ácidos nucleicos, anticuerpos fluorescentes y recuentos de viables. Medida de la actividad de microorganismos usando isótopos estables. Ambientes acuáticos. Ambientes terrestres. Formación del suelo. El suelo como hábitat microbiano. Microbiología de la subsuperficie profunda. Metagenomas
  • 7. Papel de aluminio Algas y cianobacterias Bacterias púrpura Bacterias del azufre verdes y púrpura Descomposición anóxica y reducción del sulfato Agua de charco o estanque Barro suplementado con nutrientes orgánicos y con CaSO4 Columna de Winogradsky Método de enriquecimiento
  • 8.
  • 9.
  • 10. Rolf Daniel. 2004. The soil metagenome – a rich resource for the discovery of novel natural products. Current Opinion in Biotechnology. Volume 15, Issue 3, Pages 199- 204
  • 11. Rolf Daniel. 2004. The soil metagenome – a rich resource for the discovery of novel natural products. Current Opinion in Biotechnology. Volume 15, Issue 3, Pages 199- 204
  • 13. (muestra 13C/12C) - (estándar 13C/12C) (estándar 13C/12C) X 1000 Uso de isótopos estables para detectar actividad biológica
  • 14.
  • 15. Ciclos biogeoquímicos. 1. Ciclo del carbono. 2. Metanogénesis y sintrofía. 3. Ciclo del nitrógeno. 1. Fijación del nitrógeno. 2. Desnitrificación. 3. Nitrificación. 4. Ciclo del azufre. 5. Ciclo del hierro. 1. Lixiviación.
  • 16. Fotosíntesis oxigénica Ciclos C y O Reservorios muy estables
  • 18. Producción de metano a partir de celulosa metano Origen biológico Condiciones anaerobias Efecto invernadero metanógenos arqueas Respiración anaerobia 4 H2 + CO2 CH4 + 2 HO2 sintrofía El consumo de H2 es necesario para que se produzca la fermentación fermentadores consumidores de H2
  • 19. Producción total de metano 350 – 800 x 108 kg/año 1. Biógena 80-85% total 1. Rumiantes 2. Termitas 3. Humedales 4. Pantanos 2. Abiógena 15 -20 % total 1. Combustión Producción de metano a partir de celulosa metano Origen biológico Condiciones anaerobias Efecto invernadero metanógenos arqueas Respiración anaerobia 4 H2 + CO2 CH4 + 2 HO2 70 %
  • 20. Ciclo del nitrógeno Alto requerimiento energético 85% del N2 fijado es biógeno 60 % terrestre 40 % mar Pérdidas a la atmósfera 15 % NH3 Compuestos muy solubles Suelos bien drenados a pH neutro Aumenta con aporte de proteínas Inhibidores de nitrificación nitrapirina
  • 21. Interconexión de ciclos biogeoquímicos Oxidación anaerobia de CH4 Raghoebarsing et al. 2006, Nature 440: 918-921 CH4 + CO2 + NH3 Celulosa y otro material vegetal Bacterias anaerobias Protozoos Arqueas metanógenas CO2 + N2 NO2 - / NO3 - Bacterias no cultivadas ni clasificadas (80%) Arqueas relacionadas con las metanogénicas (10%) CH4 CH4 CH4 CO2 Bacterias consumidoras de metano O2 O2 NH3 NO2 - NO3 - N2 Planctomyces NO2 - NO3 - O2 O2 Bacterias nitrificantes O2 O2 Aire NH3 Agua contaminada con fertilizantes Zona aerobia Interfase Zona anaerobia
  • 22. Interconexión de ciclos biogeoquímicos Oxidación anaerobia de CH4 Raghoebarsing et al. 2006, Nature 440: 918-921 5 CH4 + 8 NO3 - + 8 H+ 5 CO2 + 4 N2 + 14 H2O 3 CH4 + 8 NO2 - + 8 H+ 3 CO2 + 4 N2 + 10 H2O ∆G0’ = - 765 KJ mol-1 CH4 ∆G0’ = - 928 KJ mol-1 CH4 Ciclos del carbono y del nitrógeno Proceso llevado a cabo por un consorcio Biomasa del cultivo enriquecido Eubacteria desconocida no cultivada (80%) Arquea próxima a metanógenas (20%) ARN 16S τ > 1 mes La desaparición del metano en ambientes contaminados con NO3 - es frecuente Proceso extendido y con importancia ecológica
  • 23. Ciclo del azufreH2S HS- S2- pH bajo pH neutro pH alto hidrosoluble gas
  • 24. Interconexión de ciclos biogeoquímicos Oxidación anaerobia de CH4 Raghoebarsing et al. 2006, Nature 440: 918-921 5 CH4 + 8 NO3 - + 8 H+ 5 CO2 + 4 N2 + 14 H2O 3 CH4 + 8 NO2 - + 8 H+ 3 CO2 + 4 N2 + 10 H2O ∆G0’ = - 765 KJ mol-1 CH4 ∆G0’ = - 928 KJ mol-1 CH4 Ciclos del carbono y del nitrógeno Ciclos del carbono y del azufre CH4 + SO4 -- + H+ CO2 + HS- + 2 H2O Desnitrificación Efecto tóxico del HS-