sábado, 18 de julio de 2009
Objetivos
*Determinar la actividad de poblaciones mineralizadoras de compuestos orgánicos de azufre y reductoras de sulfato en sedimentos de la columna de Winogradski.
*Determinar la actividad microbiana de las plobaciones mineralizadoras de compuestos orgánicos de azufre y reductoras de sulfato presentes en los sedimentos de suelo en la columna de winogradsky,para poder observar los cambios que experimenten las poblaciones de acuerdo a los sustratos utilizados y de este modo interpretar su crecimiento.
*Determinar la actividad microbiana de las plobaciones mineralizadoras de compuestos orgánicos de azufre y reductoras de sulfato presentes en los sedimentos de suelo en la columna de winogradsky,para poder observar los cambios que experimenten las poblaciones de acuerdo a los sustratos utilizados y de este modo interpretar su crecimiento.
Introducción
Desde 1880, Sergei Winogradsky propuso un sistema de estudio de los microorganismos del suelo y de ecosistemas acuáticos,que en la actualidad nos sirve como modelo para estudiar una o varias comunidad(es) microbiana(s).
En particular este trabajo se refiere a las transformaciones del azufre en sedimentos de ecosistemas acuáticos.La importancia del azufre radica primordialmente en que se encuentra principalmente formando grupos sulfhidrilo (—SH) en los aminoácidos y sus polímeros.Las plantas,las algas y muchos microorganismos heterotrofos,asimilan el azufre en forma de sulfato.Para poder ser incorporado como radical sulfhidrilo(-SH) a la císteina y metionina.Una gran proporción del azufre en la naturaleza se encuentra en forma orgánica , generalmente no es asimilable por las plantas y debe ser transformado por los microorganismos a formas inorgánicas asimilables (mineralización) para ser utilizado.En ambientes anaerobios,como los sedimentos de ecosistemas acuáticos la mineralización del azufre orgánico se realiza por un gran número de especies bacterianas reductoras del sulfato como Desulfovibrio y Desulfotomaculum. Las transformaciones del azufre se encuentran muy ligadas a las del carbono,sobre todo en ecosistemas anaerobios donde la oxidación de la materia orgánica se acopla a la reducción de imporatantes cantidades de sulfato(repiración anaerobia).El sulfato es el segundo anión más abundante en el agua de mar; el SO42- de los ambientes marinos representa un gran reservorio de azufre que se recicla lentamente. La materia orgánica viva y muerta constituye un reservorio menor de azufre, pero de reciclado más rápido.
El azufre se puede encontrar con diferentes estados de oxidación,desde -2 como sulfuros hasta +6 en los sulfatos,por lo que puede actuar como importante aceptor o donador de electrones en el metabolismo de distintas poblaciones microbianas.
Tabla
Estados de oxidación de diversos compuestos del azufre
En los ambientes marinos, uno de los principales productos de la descomposición de los compuestos orgánicos de azufre es el dimetilsulfuro (DMS). Este producto se origina a partir del dimetilsulfoniopropionato (DMSP), uno de los principales metabolitos de las algas marinas, que participa en la osmorregulación. El dimetilsulfuro se desprende cuando el zooplancton ingiere el fitoplancton y durante el proceso de descomposición de las algas (Dacey y Wakeham 1986). El DMS volátil se escapa hacia la atmósfera; según algunos cálculos, el 90 por ciento del flujo total de azufre de los ambientes marinos hacia la atmosfera se da en forma de DMS. Otro de los principales compuestos de azufre que pasan a la atmósfera es el H2S. Cuando el DMS, el H2S y los mercaptanos se escapan hacia la atmósfera, experimentan reacciones de fotooxidación cuyo producto final es algún sulfato. El H2S también reacciona con el O2 atmosférico.
Materiales y Métodos
Este consistió en tres etapas fundamentalmente
1. Preparacíon de los medios de Cultivo
2. Inoculación de los medios de cultivo
3. Evaluación de Poblaciones y Actividades Microbianas
1. Preparacíon de los medios de Cultivo
2. Inoculación de los medios de cultivo
3. Evaluación de Poblaciones y Actividades Microbianas
Resultados
Se obtiene las muestras de la columna de Winogradski
Esta foto es la que representa la imagen de un frotis in vivo de la columna de Winogradski
Nuestros resultados cuantitativos se presentan en la siguiente Tabla:
Tabla 1 Resultados de los distintos tratamientos tanto con azufre orgánico como los de sulfatos
y mostramos los siguientes gráficos
Grafico 1 Muestra como es que se obtiene el Número de microorganismos por mililitro tanto en Azufre Orgánico como en Sulfatos
Grafico 2 Muestra como es que se obtiene el Número de microorganismos por gramo tanto en Azufre Orgánico como en Sulfatos
También podemos observar como se compara por medio de las cajas de petri si existen poblaciones microbianas
Muestra Sulfato
Blanco
Muestra Azufre Orgánico
Blanco
Luego se muestra como se ven al microscopio:
Para el Azufre Orgánico
Para el Sulfato
Discusión de Resultados
Al observar y al hacer comparaciones en los tubos y en las cajas petri se observó que en el tratamiento de control no presento un crecimiento significativo
Luego en la muestra en el microscopio:
Para el no se pudo observar microorganismos ya que probablemente
- Se hizo una mala realización de la tinción,
- Mal enfoque del microscopio
- La columna era el control y por lo tanto no hay muchos microorganismos que observar.
Sobre los resultados con el tramiento de papel se puede observar cómo las poblaciones anaerobias si se muestran, aunque en el azufre orgánico en la caja de petri se muestra un problema porque se muestran otras poblaciones extrañas, si hubo una muy pequeña que con ella si vimos las poblaciones de poblaciones que a partir de un sustrato de carbono se logró observar poblaciones en el microscopio con la tinción de gram, o sea si vimos thiobacillus.
La columna de Winogradski por éste análisis realmente no hubo demasiados cambios, debido a que es con celulosa, tal vez hizo falta algo más, pero entre esas cosas lo más seguro es que falto más tiempo.
En cuanto a la de poblaciones con sustrato de almidón se puede observar que la columna si tiene una cantidad considerable de microorganismos sulfato reductores, y algunos de ellos pueden ser desulfovibrio o desulfomonas.
De acuerdo a los resultados obtenidos con el tratamiento con harina de frijol podemos decir que las condiciones del medio favorecieron el crecimiento de bacterias mineralizadoras y reductoras de sulfatos ya que la harina de frijol contiene proteinas y carbohidratos que enriquecen el medio logrando que se lleve a cabo la respiracion anaerobia de manera eficiente.(Como se logra apreciar en las imagenes de resultados)
Luego en la muestra en el microscopio:
Para el no se pudo observar microorganismos ya que probablemente
- Se hizo una mala realización de la tinción,
- Mal enfoque del microscopio
- La columna era el control y por lo tanto no hay muchos microorganismos que observar.
Sobre los resultados con el tramiento de papel se puede observar cómo las poblaciones anaerobias si se muestran, aunque en el azufre orgánico en la caja de petri se muestra un problema porque se muestran otras poblaciones extrañas, si hubo una muy pequeña que con ella si vimos las poblaciones de poblaciones que a partir de un sustrato de carbono se logró observar poblaciones en el microscopio con la tinción de gram, o sea si vimos thiobacillus.
La columna de Winogradski por éste análisis realmente no hubo demasiados cambios, debido a que es con celulosa, tal vez hizo falta algo más, pero entre esas cosas lo más seguro es que falto más tiempo.
En cuanto a la de poblaciones con sustrato de almidón se puede observar que la columna si tiene una cantidad considerable de microorganismos sulfato reductores, y algunos de ellos pueden ser desulfovibrio o desulfomonas.
De acuerdo a los resultados obtenidos con el tratamiento con harina de frijol podemos decir que las condiciones del medio favorecieron el crecimiento de bacterias mineralizadoras y reductoras de sulfatos ya que la harina de frijol contiene proteinas y carbohidratos que enriquecen el medio logrando que se lleve a cabo la respiracion anaerobia de manera eficiente.(Como se logra apreciar en las imagenes de resultados)
Conclusiones
Por medio de éste trabajo hacemos notar la importancia de los microorganismos no es menor que en los del carbono y nitrógeno, ya que las transformaciones sólo son estudiadas por separado por conveniencia, pero en si, pues es claro que en la naturaleza se producen en forma simultánea y dinámica. Con base a los resultados obtenidos concluiremos que si se efecúan las reacciones de las poblaciones anaerobias en este análisis, también deberemos decir que es un método semicuantitativo porque nos proporciona un resultado aproximado que podemos interpretar por medio de está técnica (NMP). Las observaciones en el microscopio dan evidencia de que hubo crecimiento de las poblaciones mineralizadoras y reductoras de sulfatos por lo tanto los objetivos propuestos de ésta investigación fueron satisfactorios.
Elementos Adicionales
Glosario
Sedimento:geol. depósito o acumulación de materiales arrastrados mecánicamente por las aguas o el viento: el río ha dejado un profundo sedimento en la desembocadura.
Anaerobio:Se llama anaerobios a los organismos que no necesitan oxígeno (O2) para desarrollarse, a diferencia de los organismos aerobios.Pueden dividirse en: organismos anaerobios estrictos, que mueren en presencia de oxígeno; organismos anaerobios facultativos, que pueden usar el oxígeno si está presente; y organismos aerotolerantes, que pueden vivir en presencia de oxígeno pero no hacen uso de él en forma alguna.
Redox:Las reacciones de reducción-oxidación (también conocidas como reacciones redox) son las reacciones de transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno oxidante y uno reductor (una forma reducida y una forma oxidada respectivamente).
Para que exista una reacción redox, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte:
El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir; oxidándose.
El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir; reducido.
Columna de Winogradski: Es una demostración clásica de cómo los microorganismos ocupan "microespacios" altamente específicos de acuerdo con sus tolerancias medioambientales y sus necesidades vitales (requerimientos de carbono y energía) y que, además, ilustra cómo diferentes microorganismos desarrollan sus ciclos, y la interdependencia que llega a existir entre ellos (las actividades de un microorganismo permite crecer a otro y viceversa). Esta columna es un sistema completo y autónomo de reciclamiento, mantenido sólo por la energía de la luz.
La columna aquí descrita se enfoca sobre todo al ciclo del azufre, pero se podría desarrollar igualmente la reproducción de otros ciclos biogeoquímicos equivalentes para nitrógeno, carbono y otros elementos.
Ciclo del Azufre: El azufre forma parte de proteínas. Las plantas y otros productores primarios lo obtienen principalmente en su forma de ion sulfato (SO4 -2). Estos organismos lo incorporan a las moléculas de proteína, y de esta forma pasa a los organismos del nivel trófico superior. Al morir los organismos, el azufre derivado de sus proteínas entra en el ciclo del azufre y llega a transformarse para que las plantas puedan utilizarlos de nuevo como ion sulfato.
NMP:es una estrategia efeciente de estimación de densidades poblacionales especialmente cuando una evaluación cuantitativa de células individuales no es factible. La técnica se basa en la determinación de presencia o ausencia (pos o neg) en réplicas de diluciones consecutivas de atributos particulares de microorganismos presentes en muestras de suelo u otros ambientes. Por lo tanto, un requisito importante de este método es la necesidad de poder reconocer un atributo particular de la población(es) en el medio de crecimiento a utilizarse. El estimado de densidad poblacional se obtiene del patrón de ocurrencia de ese atributo en diluciones
seriadas y el uso de una tabla probabililística.
Videos Relacionados
Bibliografía
R. Campbell, Ecología Microbiana, México D.F., Limusa Noriega Editores, 1987, 1a. Edición, p.p. (93-100)
M. Atlas, Ronald.Ecología Microbiana y Microbiología Ambiental, México D.F., Pearson Addison Wesley, 2002, 2a Edición, p.p.(422-433)
Prescott, Lansing M., Microbiología, México, Mc Graw Hill, 2004, 5a Edición, p.p. (226,662-663)
Sedimento:geol. depósito o acumulación de materiales arrastrados mecánicamente por las aguas o el viento: el río ha dejado un profundo sedimento en la desembocadura.
Anaerobio:Se llama anaerobios a los organismos que no necesitan oxígeno (O2) para desarrollarse, a diferencia de los organismos aerobios.Pueden dividirse en: organismos anaerobios estrictos, que mueren en presencia de oxígeno; organismos anaerobios facultativos, que pueden usar el oxígeno si está presente; y organismos aerotolerantes, que pueden vivir en presencia de oxígeno pero no hacen uso de él en forma alguna.
Redox:Las reacciones de reducción-oxidación (también conocidas como reacciones redox) son las reacciones de transferencia de electrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementos químicos, uno oxidante y uno reductor (una forma reducida y una forma oxidada respectivamente).
Para que exista una reacción redox, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte:
El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir; oxidándose.
El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir; reducido.
Columna de Winogradski: Es una demostración clásica de cómo los microorganismos ocupan "microespacios" altamente específicos de acuerdo con sus tolerancias medioambientales y sus necesidades vitales (requerimientos de carbono y energía) y que, además, ilustra cómo diferentes microorganismos desarrollan sus ciclos, y la interdependencia que llega a existir entre ellos (las actividades de un microorganismo permite crecer a otro y viceversa). Esta columna es un sistema completo y autónomo de reciclamiento, mantenido sólo por la energía de la luz.
La columna aquí descrita se enfoca sobre todo al ciclo del azufre, pero se podría desarrollar igualmente la reproducción de otros ciclos biogeoquímicos equivalentes para nitrógeno, carbono y otros elementos.
Ciclo del Azufre: El azufre forma parte de proteínas. Las plantas y otros productores primarios lo obtienen principalmente en su forma de ion sulfato (SO4 -2). Estos organismos lo incorporan a las moléculas de proteína, y de esta forma pasa a los organismos del nivel trófico superior. Al morir los organismos, el azufre derivado de sus proteínas entra en el ciclo del azufre y llega a transformarse para que las plantas puedan utilizarlos de nuevo como ion sulfato.
NMP:es una estrategia efeciente de estimación de densidades poblacionales especialmente cuando una evaluación cuantitativa de células individuales no es factible. La técnica se basa en la determinación de presencia o ausencia (pos o neg) en réplicas de diluciones consecutivas de atributos particulares de microorganismos presentes en muestras de suelo u otros ambientes. Por lo tanto, un requisito importante de este método es la necesidad de poder reconocer un atributo particular de la población(es) en el medio de crecimiento a utilizarse. El estimado de densidad poblacional se obtiene del patrón de ocurrencia de ese atributo en diluciones
seriadas y el uso de una tabla probabililística.
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Bibliografía
R. Campbell, Ecología Microbiana, México D.F., Limusa Noriega Editores, 1987, 1a. Edición, p.p. (93-100)
M. Atlas, Ronald.Ecología Microbiana y Microbiología Ambiental, México D.F., Pearson Addison Wesley, 2002, 2a Edición, p.p.(422-433)
Prescott, Lansing M., Microbiología, México, Mc Graw Hill, 2004, 5a Edición, p.p. (226,662-663)
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