Microbiología Ambiental

Practica 1
Modelos de relleno sanitarios versus vertederos
¿Qué es la basura?
Conjunto de desperdicios, barreduras, materiales, entre otros, que se desechan como
residuos, comida, papeles y trapos viejos, trozos de cosas rotas y otros desperdicios que
se producen en casa diariamente.
¿Qué son los residuos?
Parte o porción que queda de un todo después de quitar otra parte. También se considera
residuo a la materia que resulta de la descomposición o destrucción de una cosa.
Los residuos que desechamos se pueden clasificar según su composición en residuos
orgánicos e inorgánicos:
Residuo orgánico: Son los materiales que fueron parte de un ser vivo. Ejemplo de ello son
las cascaras de frutas, comida, alimentos, entre otros.
Residuo inorgánico: Son materiales de origen industrial o de algún otro proceso sintético,
como los platicos, telas sintéticas, papeles, entre otros.
Residuos peligrosos: Es basura de origen biológico o industrial (orgánico o inorgánico),
que constituye un peligro potencial para los seres vicos y debe ser tratada de forma
especial. Por ejemplo, materiales médicos infecciosos, residuos radiactivos, ácidos,
sustancias químicas, entre otros.
Clasificación internacional de los residuos
Puede ser considerado su:
 Naturaleza química
 Estado físico
 Origen o actividad emisora

1. Según naturaleza química

Residuos orgánicos
a. Residuos con una relación C/N alta, ejemplo paja, aserrín, lignocelulosa, siendo
estos aportes importantes de energía y carbono.
b. Residuos con una relación C/N baja, ejemplo leguminosas, subproductos
animales, residuos verdes, estos tienen interés por su riqueza en compuestos
nitrogenados.
Residuos minerales
a. Cenizas (material calcinado), calcáreos, sales residuales, fosfato, sulfato, entre
otros.
 2. Según estado físico
a. Residuos sólidos: Rastrojos de cosechas, pajas, excretas animales.
b. Residuos semi-solidos: lodos (estructura inestable), estiércoles.
c. Residuos líquidos: purines agrícolas (mucha agua), efluentes agroindustriales.

3. Según su origen o actividad emisora

a. Silvoagropecuario: Rastrojos de cosechas, pajas, malezas, forraje en mal estado,
excretas animales, estiércoles, purines, camas, ramas, cortezas, serrín, viruta.

b. Agroindustriales: Industrias de alimento, plantas de tratamientos, destilería fabricas

de papel, de azúcar entre otras.

c. Urbanos: Domiciliarios domésticos, comerciales, institucionales, aguas residuales

y lodos de depuradora, limpieza de calle, parques, poda de árboles.

d. Residuos municipales: Compuestos principalmente, de los materiales resultantes

de la limpieza de calles, el retiro de basuras provenientes de las ferias libres y los
residuos resultantes de las podas con fines de mantención de parques y jardines.

Residuos orgánicos
Según sector
a. Residuos sector primario
Son producto de actividades agrícolas y forestales (poda, rastrojos, producción de
cultivo, entre otros) y actividades ganadeas (estiércoles, purines, entre otros).
b. Residuos sector secundario
Corresponde a industrias de transformación (agroalimentarias, papeleas, entre otros).
Alta variabilidad en el tipo de residuos.
c. Residuos sector terciario
Sector urbano (residuos sólidos urbanos y lodos de EDAR)
Residuos sólidos urbanos
Son generados por cualquier actividad de centros urbanos y donde predomina el
componente orgánico de estos residuos.
 ¿Qué es un vertedero?
Es un lugar adonde o por donde se vierte basura o escombro. Son de tipo abierto.
Además, son un conducto por el que se arrojan a un depósito situado a nivel inferior
basuras, desechos, ropa sucia, entre otros.

¿Qué es un relleno sanitario?

Es una instalación de eliminación de residuos solidos en la cual se disponen residuos
domiciliarios y asimilables, diseñada, construida y operada para minimizar molestias y
riesgos para la salud y la seguridad de la población y daño para el medio ambiente, en la
cual las basuras son compactadas en capas al mínimo volumen practicable y son
cubiertas diariamente, cumpliendo con las disposiciones del presente reglamento.

Dato: se paga por tonelada, y esto se verifica al entrar el camión con los residuos
este lleva un peso determinado, y al salir otro. Por lo que, se determina la
diferencia y eso se debe costear.
 Introducción a la microbiología ambiental
La definición de microbiología ambiental se entiende como el estudio y análisis de la
diversidad y función de los microorganismos en sus entornos naturales e incluso
artificiales.
Esta ciencia se centra en las relaciones existentes entre el medio ambiente, agua, aire y
suelo, y los microorganismos que en el habitad, ya sean como agentes contaminantes o
su participación como descontaminante ambiental.
Habitualmente, hablar de microorganismos es dar crédito a su participación en el
desarrollo de enfermedades infecto contagiosas como los agentes causales de estas. Sin
embargo, tan solo el 5%, efectivamente poseen este carácter patógeno.
El resto de los microorganismos, presentan beneficios para el desarrollo de: Industria,
alimentación, medicina, agricultura; así como en el desarrollo de procesos biológicos de
descontaminación de agua, aire y suelo.
Microbiología
 Micro: pequeño
 Bio: vida
 Logos: ciencia
Esta es la ciencia que estudia los organismos que no se pueden ver a simple vista y que
constituyen el mundo microscópico: Bacterias – hongos unicelulares – cianobacterias –
protozoos – virus.
Dato:
Generalmente se estudian poblaciones enormes y se sacan promedios, es muy raro
estudiar un individuo a la vez.
Células procariotas: Se caracteriza por no poseer núcleo celular, por lo tanto, sus
ribosomas son mas pequeños y su material genético mas simple. En su mayoría son
bacterias siendo los primeros organismos vivos.
Células eucariotas: Presentan núcleo definido, cubierto por el citoplasma y protegido por
una envoltura que se constituye como membrana celular.
1876: Koch y su teoría infecciosa de la enfermedad. Postulados de Koch.
1883: Koch utiliza medios solidos para el aislamiento y cultivo de bacterias.
Postulados de Koch
 Debe estar presente en todos los casos de la enfermedad. El patógeno.
 El patógeno debe ser aislado en un medio de cultivo puro.
 El patógeno aislado en el medio de cultivo, al inocularse en un hospedante
susceptible y sano, debe producir la enfermedad.
 El patógeno debe ser aislado nuevamente y corresponder al que se inoculo.
El uso de nuevas técnicas de biología molecular para estudiar la composición del ARN
ribosómico permitió revelar que hay dos tipos de células procariotas (arqueas y
bacterias) y un tipo de células eucariotas.

Carl R. Woese (1978)

Propuso elevar los tres tipos de células a un nivel por encima del reino, llamado dominio y
de ahí surgió el sistema de clasificación de tres dominios, que corresponde:
a. Bacterias (procariotas unicelulares cuya pared celular contiene peptidoglucano)
b. Arquea (procariotas unicelulares cuya pared celular no contiene peptidoglucano)
 c. Eukarya (todos los eucariotas)
Los virus no son asignados a ningún reino, ya que, ellos son microorganismos
acelulares que comparten solo unas pocas características se seres vivientes. Es una
molécula de proteína (ARN) cubierta por una capa protectora de lípido (grasa)

Clase 2: Bacterias
Uso de nuevas técnicas de biología molecular para estudiar la composición del ARN
ribosomatico permitió revelar que hay dos tipos de células procariotas (arqueas y
bacterias) y un tipo de eucariota.
Carl R. Woese (1978): propuso elevar los tres tipos de células a un nivel por encima del
reino, llamado dominio y de ahí surgió el sistema de clasificación de tres dominios, que
comprende:
a. Bacteria (procariotas unicelulares cuya pared celular contiene peptidoglucano)
b. Arquea (procariotas unicelulares cuya pared celular no contiene peptidoglucano)
c. Eukarya (todos los eucariotas)

Bacterias
Unicelulares que pertenecen al grupo de moneras (inferiores o procariotas). Son células
de tamaño variable cuyo limite inferior esta en los 0.2 micras y el límite superior 50 micras,
la media esta entre 0.5 y 1 micra.
Grupos bacterianos
Arqueobacterias
Son fósiles vivientes pues viven en habitad primitivos de la Tierra. Viven en ambientes
termales donde la temperatura alcanza el punto de ebullición (Pyrococcus furiosus),
también en medios halófilos siendo estos ambientes muy salados (Halobacterium).
Básicamente se presentan en ambientes extremos.
Eubacterias
Son bacterias típicas (Escherichia coli) siendo organismos unicelulares procariotas cuyo
tamaño oscila entre 1 y 10 micras. Al ser tan pequeñas no necesitan citoesqueleto. Estas
se adaptan a vivir en cualquier ambiente que NO sea extremo. Las hay de dos tipos:
Autótrofas: fotosintéticas y quimiosintéticas
Heterótrofas: saprofitas, simbióticas y parasitarias.
Clasificación según su forma
 Cocos
 Bacilos
 Vibrios
 Espirilos
Otras formas son: Filamentos, anillos casi cerrados, con prolongaciones (prostecas).
Agrupaciones de cocos

Cocos y Bacilos

Relación entre forma y el modo de vida

Cocos
 Forma redondeada
 Poca relación con el exterior
 Viven en medios ricos en nutrientes
  Se transmiten por el aire
 Muy resistentes
 Suelen ser patógenas
Bacilos
 Forma alargada y cilíndrica
 Obtienen nutrientes de manera más eficaz
 Viven en medios pobres en nutrientes (suelo, aguas)
 Menos resistentes
 Suelen ser saprofitas
Espirilos y Vibrios
 Forma de hélice y de coma
 Viven en medios viscosos
 Pequeño diámetro
 Atraviesan fácilmente las mucosas
 Patógenas por contacto directo o mediante vectores

Elementos de una bacteria

1. Capsula
Se presenta en muchas bacterias, sobre todo patógenas. Es una estructura viscosa
compuesta por sustancias glucídicas. Tiene función protectora de la desecación, de la
fagocitosis o del ataque de anticuerpos.
2. Pared bacteriana
Formada por peptidoglucanos y otras sustancias. Es una envoltura rígida que soporta las
fuertes presiones osmóticas a las que este sometida la bacteria. Por la estructura de su
pared se distinguen las bacterias Gram + y Gram -.
3. Membrana plasmática
Similar en estructura y composición a la de las células eucariotas. Presenta unos
repliegues internos llamados mesosomas.
4. Mesosomas
Repliegues de la membrana con importantes funciones ya que ocurren procesos
metabólicos como el transporte de electrones, fotosíntesis o la replicación del ADN.
5. Ribosomas
Similares a las células eucariotas, Intervienen en la síntesis de proteínas.
6. Flagelo
Estructuras filamentosas con función motriz, formados por fibrillas proteicas.
7. Cromosoma bacteriano
Formado por una sola molécula de ADN de doble hélice, circular y no asociado a
histonas.
8. Plásmidos
Moléculas de ADN extracromosomico también circular.
9. Fimbrias o Pili
Filamentos largos y huecos con funciones relacionadas con el intercambio de material
genético y la adherencia a sustancias.
10. Inclusiones
Depósitos de sustancias de reserva

Bacteria Encapsulada
Es una capsula viscosa compuesta por
sustancias glucídicas. Esta envoltura que se
presenta en casi todas las bacterias patógenas, las protege de desecación y de la
fagocitosis.
La presencia de la capsula NO es un carácter diferenciador, ya que, determinadas
bacterias pueden o no formarla en función del medio de cultivo utilizado.

Pared bacteriana
Esta presente en todas las bacterias. Es una envoltura rígida, exterior a la membrana. Da
forma a la bacteria y según su composición confiere ciertas particularidades a las
bacterias, lo que permite la clasificación en Gram+ y Gram-. El color que toma la pared
bacteriana determina que tipo de Gram es, asimismo indicando la densidad de esta. Si es
Gram – es débil (delgada) o tiene poca resistencia antibiótica. En cambio, la Gram + es
fuerte y gruesa.
Gram+
En las bacterias Gram+, la pared
externa de la envoltura celular tiene
como base química fundamental el
peptidoglicano el que junto al resto de
sus componentes forman una malla
llamada sáculo de mureína. Esta es
fundamental para mantener la forma y
estructura de la bacteria.
Por otro lado, otra función de la pared bacteriana es la regulación del potencial hídrico de
la célula. Si no existiera, la célula podría reventar, debido a su gran potencial osmótico.

Gram-
La pared casi no contiene peptidoglicano; presenta lipolisacáridos, lipoproteínas y
proteínas. Esta tiene en su estructura 2 membranas, una externa y otra interna. Entre
ambas membranas existe un espacio periplasmatico. Esta tiene la función de ser filtro
(porinas) y gracias a esta selectividad se sustancias, las bacterias Gram- son menos
susceptibles a los antibióticos.

¿Qué es un peptidoglucano?
Los peptidoglucanos de la pared bactriana están formados por anillos de un polisacárido
complejo enlazados por un oligopéptido.
Pared bacteriana (continuación)
En las Gram – hay una sola capa de peptidoglucanos sobre la que se dispone una
membrana externa constituida por una capa de fosfolípidos y otra de glicolípidos.
En las bacterias Gram+ la red de peptidoglucanos origina varias capas superpuestas, es
gruesa y homogénea y no hay membrana externa.

Cromosoma Bacteriano
El ADN de la bacteria esta constituido por una sola molécula en doble hélice (molécula
grande), circular, super enrollada y asociada a proteínas no histonas. Suele estar unida a
los mesosomas.

Plásmidos
En las células bacterianas puede haber también una o varias moléculas de ADN extra
cromosómico de menor masa molecular que el cromosoma denominadas plásmidos.
Estas pueden tener genes que las protegen de los antibióticos o también genes que
intervienen en los procesos de reproducción (Plásmido F).

Flagelo
Son apéndices filiformes de mayor longitud que la bacteria, estas permiten la locomoción.
Se presentan en número y disposición variable, están formados por fibrillas proteicas
(flagelina).

Fimbrias o Pili ente bacterias

Son filamentos huecos, delgados y rectos, donde tiene la función de adherencia a los
sustratos y el intercambio de ADN durante la conjugación. Ojo, no está relacionada con
la locomoción.

Funciones de relación de las bacterias

Las bacterias responden a un numero elevado de estímulos ambientales diversos
mediante modificaciones de su actividad metabólica o de su comportamiento. Ciertas
clases, ante los estímulos adversos del ambiente, provocan la formación de esporas de
resistencia, que, al ser intracelulares, se denominan endosporas. Estas ultimas son
estructuras destinadas a proteger el ADN y el resto del contenido protoplasmático, cuya
actividad metabólica se reduce a vida latente. Estas pueden resistir hasta 80 Cº
soportando acciones de agentes físicos y químicos.
Pero la respuesta mas generalizada consiste en movimientos de acercamiento o
distanciamiento respecto a la fuente de los estímulos (taxias) que pueden ser varios tipos:
flagelar, de reptación o flexuosos.

Tecnologías de uso de microorganismos edáficos u aplicaciones en agro sistemas

✓COMPOSTAJE - LOMBRICULTURA- BIOGAS. ✓ESTABILIZACIÓN DE ESTRUCTURA
Y RESERVAS HÚMICAS DEL SUELO.

✓FIJACIÓN BIOLÓGICA DE N2 E INCORPORACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA

ENRIQUECIDA EN NITRÓGENO. ✓PROBLEMAS DE CONTAMINACIÓN CON
PRODUCTOS SINTÉTICOS.

✓RESERVAS DE MICROORGANISMOS USADOS EN PRODUCCIÓN DE HORMONAS,

VITAMINAS, ENZIMAS, ANTIBIÓTICOS, ETC. ✓HONGOS PRODUCTORES DE
MICORRIZAS.

✓PURIFICACIÓN DE BIOGÁS Y CONVERSIÓN DE DIOXIDO DE CARBONO A

METANO (GAS NATURAL), MEDIANTE PROCESOS BACTERIANOS.

✓DESARROLLO DE UNA TECNOLOGÍA ALTERNATIVA A LA QUEMA DE RASTROJOS

DE CEREALES MEDIANTE INOCULANTES PROVENIENTES DE BIODIGESTORES

Clase 3
Crecimiento microbiano
Aeróbico
Que suministra o facilita la entrada de oxígeno.
Anaeróbico
“Sin oxígeno”, Las bacterias anaeróbicas son microorganismos que son capaces de
sobrevivir y multiplicarse en ambientes que no tienen oxígeno.
Dato: El biogás se hace mediante biodigestores con carga permanente con función
anaeróbica.
El crecimiento es el incremento ordenado de todos los constituyentes celulares que
condice a un aumento de masa y finalmente a un aumento del número de células. Para
que el crecimiento bacteriano tenga lugar es necesario un aporte de nutrientes. Todos los
microorganismos necesitan Carbono, Nitrógeno, Azufre, Fosforo, y diversos minerales
para crecer. Muchos requieren además nutrientes especiales.
Los microorganismos catan estos nutrientes mediante diversos mecanismos de transporte
a través de la membrana. En el caso de los macroorganismos se considerará:
 El crecimiento individual que equivale al crecimiento celular
 El crecimiento colectivo o crecimiento poblacional
Ambos presentan fases similares en su crecimiento.

Crecimiento microbiano: Bacterias

Reproducción asexuada, división binaria, esta puede generar metabolitos siendo esto
toxico en condiciones cerradas.
Una célula se divide en dos células hijas idénticas mediante fisión binaria (crecimiento
logarítmico en condiciones ideales con una cantidad optima de nutrientes, bacterias
aeróbicas (oxigenadas). Tiempo de generación depende del tiempo de cultivo, las
necesidades, entre otros.
Fisión binaria (crecimiento logarítmico)

Multiplicación bacteriana por fisión binaria. Durante la fase logarítmica de crecimiento

(exponencial) cada bacteria da origen a dos bacterias idénticas a dividirse en forma
asexual.

Fases del crecimiento bacteriano

Rezago, latencia o letargo: Se están adaptando a las condiciones ambientales para
iniciar el crecimiento, lo que requiere de la síntesis de nuevas enzimas y proteínas
específicas.
Exponencial: Las bacterias se dividen ilimitadamente, porque las condiciones
ambientales son óptimas y no existe ningún tipo de limitación para su desarrollo.
Estacionaria: El crecimiento experimenta una reducción por le agotamiento de los
nutrientes y por la acumulación de desechos metabólicos producto de las propias
bacterias. Por lo que, el crecimiento de las bacterias se detiene por completo, alcanzando
la fase estacionaria, y luego comienza a disminuir.
Declinación o muerte: La mortalidad de la población aumenta sostenidamente, lo que
determina su extinción.
Constantes y expresión de crecimiento
Tiempo de generación (G): Tiempo necesario para tener el doble de la población
bacteriana. Esto corresponde a la fisión binaria (n), donde una célula madre se divide en
dos células en un periodo determinado (t).
G=t/n
Tasa de crecimiento (u): Representa el numero d divisiones o fisiones celulares por
unidad de tiempo.
U = n / dt
Donde dt es unidad de tiempo y n es fisión binaria
Dato: Recuerda trabajar en minutos.
 Crecimiento de poblaciones: Concepto y tipos
El crecimiento de una población bacteriana viene definido por el aumento de la masa
bacteriana o del numero de individuos.
Velocidad de crecimiento: Cambio en la masa celular o en el numero de células,
experimentado por unidad de tiempo.
Tiempo de generación: Tiempo requerido para que la población se duplique. Durante cada
generación se duplican, por tanto, la masa y el número de células. Este parámetro es muy
variable para los diferentes microorganismos.
Modalidad de crecimiento poblacional:
 Crecimiento exponencial
o Crecimiento sin limitaciones de nutrientes y son productos tóxicos de
desechos. Aumento de bacterias base 2.
 Crecimiento cerrado
o Se entrega alimento 1 vez. Se mantiene el sistema hasta que el medio de
agota. Se da cuando no hay aporte continuo de alimentos, ni se retira los
productos tóxicos de desechos. Por lo que el medio no se renueva.
o En estos sistemas cerrados se obtiene una corva de crecimiento típica que
se divide en varias fases (latencia, exponencial, estacionaria y muerte)
 Crecimiento de cultivo continuo (biodigestor)
o Se entrega alimentos continuamente mediante un regulador (quimiostato)
que está en función de lo que entra y sale.
o Produce metano
 Crecimiento diauxico
o Combinación de nutrientes esenciales, donde 1 es el mas apetecible
consumiendo ese primero, para luego en la etapa estacionaria consumir el
otro alimento.
 Reproducción bacteriana
Cuando las bacterias se dividen por fisión o bipartición, están usando una forma de
división asexual, por la que se obtiene dos bacterias hijas que son iguales a la bacteria
madre de la que provienen. Si las condiciones del medio en las que viven dichas bacterias
cambian, toda esa población bacteriana moriría, ya que son clones.
Las bacterias pueden cambiar, este hecho puede deberse a dos fenómenos diferentes.
Por un lado, a la gran cantidad de mutaciones que pueden darse sobre su material
genético. Por otro, los cambios en las bacterias pueden también darse por un fenómeno
llamado procesos parasexuales; donde pueden intercambiar genes entre ellas,
adquiriendo nuevos rasgos heredables.
Reproducción bacteriana
Reproducción asexual
Generalmente las bacterias se multiplican por bipartición o división binaria, tras la
replicación del ADN, que están dirigida por la ADN polimerasa de los mesosomas, la
pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal que separa las dos nuevas
bacterias (simple división).

Mecanismos parasexuales
 Transformación
o Una bacteria receptora capta una molécula o un fragmento de ADN
desnudo que se encuentra libre en el medio donde vive, y lo incorpora a su
cromosoma de forma heredable.
o
 Conjugación
o El paso de material genético se realiza, a través de los Pili o fimbrias, de
una bacteria donadora a otra bacteria, receptora.
 Transducción
o La transferencia de material genético de una bacteria a otra se realiza a
través de un virus bacteriófago.
 Transformación

Consiste en el intercambio genético producido cuando una bacteria

es capaz de captar fragmentos de ADN de otra bacteria que se
encuentran dispersos en el medio donde vive. Solo algunas
bacterias pueden ser transformadoras. Las que pueden serlo se
dice que son competentes.

Conjugación

Es un mecanismo mediante el cual una bacteria donadora, bacteria F+ por tener un

plásmido llamado F transmite a través de las fimbrias o Pili el plásmido F o también
fragmentos de su ADN a otra bacteria receptora, a la que llamaremos F-, por no tener un
plásmido F. La bacteria F- se convertirá así en F+ al tener el plásmido F e incluso podrá
adquirir genes de la bacteria F+ que hayan pasado junto con el plásmido F.
Transducción
En este caso la transferencia de material
genético de una bacteria a otra, se realiza a
través de un virus bacteriológico que por azar
lleva un trozo de ADN bacteriano y se
comporta como un vector intermediario entre
las dos bacterias. El virus, al infectar otra
bacteria, le puede transmitir parte del genoma
de la bacteria anteriormente infectada.
 Resumen

Mutaciones
Una de las fuentes usuales de biodiversidad son las denominadas “mutaciones”. Estas
consisten en cambios en la secuencia de nucleótidos del ADN. En las bacterias también
puede ocurrir.
Si las mutaciones se producen en un sector no codificante o regulador del genoma, esta
no tendrá transcendencia. Si afecta en cambio a un codón de una secuencia codificante,
puede significar un cambio estructural o funcional de la misma y afectar en forma negativa
o positiva, la funcionalidad y competencia de la misma.
Las mutaciones pueden ser causadas por agentes físicos, químicos y biológicos.
Relación bacterias y antibióticos
El balance del cuerpo entre la salud y la enfermedad se llama homeostasis. Que
depende de la relación del cuerpo y las bacterias con que vive. Comúnmente las bacterias
invasoras son destruidas por las células de sangre y por diversas acciones del sistema
inmune. Cuando hay demasiadas bacterias como para ser manejadas por el sistema, o la
persona infectada tiene una resistencia baja a la infección, resulta la enfermedad y se
necesitan los antibióticos para ayudar a restaurar la homeostasis. Ver mapa:

Diferencias
Técnica del antibiograma
Se observan los resultados midiendo el diámetro de los Halo de inhibición de cada uno
de los antibióticos sobre la superficie de la cepa correspondiente. La medida de Halo
corresponderá a una bacteria sensible, intermedia o resistente.
Síntesis
Las bacterias pueden cambiar, como consecuencia de dos fenómenos diferentes. Por un
lado, a la gran cantidad de mutaciones que pueden darse sobre su material genético. Por
otro, los cambios en las bacterias pueden también darse por un fenómeno llamado
procesos parasexuales; donde pueden intercambiar genes entre ellas, adquiriendo
nuevos rasgos heredables.
Existen tres mecanismos parasexuales en las bacterias: a)Transformación (una bacteria
receptora capta una molécula o un fragmento de ADN desnudo que se encuentra libre en
el medio donde vive, y lo incorpora a su cromosoma de forma heredable); b) Conjugación
(el paso de material genético se realiza, a través de los pilis o fimbrias, de una bacteria
donadora a otra, receptora); c) Transducción (la transferencia de material genético de una
bacteria a otra se realiza a través de un virus bacteriófago).
Las mutaciones pueden ser causadas por agentes físicos, químicos y biológicos. Estas
consisten en cambios en la secuencia de nucleótidos del ADN. Si se produce en un sector
no codificante o regulador del genoma, esta no tendrá trascendencia. Si afecta un codón
de una secuencia codificante, puede significar un cambio estructural o funcional de la
misma y afectar en forma negativa o positiva, la funcionalidad y competencia de la misma.
La antibiosis es la relación general entre un antibiótico y un organismo infeccioso. Los
antibióticos actúan a través de dos mecanismos principales: Acción Bactericida (matan
microorganismos existentes) y Acción Bacteriostática (impide su reproducción).

Métodos de medición de biomasa celular y numero de células (Clase 4)

El crecimiento microbiano se subdivide en 2:
 Biomasa celular
 Número de células
Métodos para medir la biomasa celular:
1. Determinación física de peso seco, peso fresco o volumen de células luego de una
centrifugación.
2. Determinación química de algún componente de células de células, por ejemplo,
contenido de nitrógeno total o proteína total.
3. Determinación indirecta de alguna actividad bioquímica, por ejemplo, producción
de CO2 o consumo de O2.
4. Determinación de turbimetria o densidad óptica de células.
Métodos para medir número de células:
1. Conteo directo por microscopio, de cuenta del número total de células, sin
diferenciar células vivas de muertas.
2. Conteo de células viables
a. Recuento en placas: Diluciones seriadas
b. Recuento sobre filtros de memoria
Método turbimetricos
Se basan en la capacidad de las células para dispersar la luz que incide sobre ellas. Dado
que el tamaño de las células en cultivo puro permanece casi constante, el grado de
dispersión es directamente promocional a la biomasa presente.
Se mide en términos de TURBIDEZ, disminución de la luz transmitida a través del tubo
(transmitancia), lo que equivale a mayor cantidad de luz absorbida (absorbancia).
Al aumentar la masa microbiana, aumenta la turbidez y la absorbancia. Ambos
parámetros se miden con un espectrofotómetro (espectrofotometría), que mide unidades
de densidad óptica (DO).

Recuento en placa
Para medir el número de células se utiliza este método, siendo directo.
Es un método de recuento de células viables (células viables es aquella capaz de dividirse
y originar descendencia). Se encuentran células de una muestra que son capaces de
formar colonas cuando se inoculan en un medio de cultivo solido adecuado.
Hay dos modalidades de siembre:
1. En superficie (siembra por extensión): Un volumen de la muestra (0.1 ml) se
coloca sobre la superficie de la placa que contiene el medio y se extiende con
ayuda de un asa de extensión.
2. En profundidad (siembra por vertido en placa): La muestra se mezcla con el
medio de cultivo y se vierte en la placa estéril. Permite inocular volúmenes
mayores de la muestra.
En la mayoría de los casos antes de realizar la siembra las muestras tienen que diluirse
(diluciones seriadas).
 Una vez inoculadas, las placas se incuben a la temperatura adecuada y cuando
aparecen, se cuentan las colonias.
 Normalmente, una célula origina una colonia, pero con el fin de evitar errores a la
hora de dar el resultado se suele hablar de unidades de fomento de colonias
(UFC), en lugar de células.
Placa Petri: Siembra en estría
 Factores que afectan el crecimiento microbiano (Clase 5)
Factores que afectan el crecimiento microbiano
 pH
 Temperatura
 Oxigeno
 Presión osmótica
 Disponibilidad del agua
 Factores nutricionales
Consideraciones:
 El [H+] = [OH]
 El pH bajo va desde 7 a 1 y el pH
alto va desde el 7 al 14.
 A pH más bajo, [H+] sube. Aumenta
la concentración de H+.
 Cada organismo en un rango
diferenciado de pH.

Cada organismo crece en un rango determinado de pH y tiene un pH óptimo de

crecimiento:
Según el pH optimo los microorganismos pueden ser:
 Acidófilos: Rango aproximado 0 – 5.5
o Thiobacillus ferroxidans (rango pH: 2-4)
o Sulfolobus, Thermoplasma, Ferroplasma (2-4)
o Picrophilus (pH optimo: 0.7)
 Neutrófilos: Rango aproximado 5.5 – 8
o La mayoría de las bacterias.
 Al calofilos: Rango aproximado 8.5 – 11.5
o Bacillus alcalophilus (pH optimo: 10.6)

Escala de pH: Aunque algunos microorganismos pueden crecer a pH extremos, el pH

intracitoplasmático siempre se mantiene próximo a la neutralidad.
Valores de pH mínimo, máximo y óptimo para el crecimiento de algunos procariotas
 Efecto de la temperatura
Es uno de los principales factores que afectan el crecimiento y la supervivencia de los
macroorganismos. Cada microorganismo tiene sus temperaturas cardinales- Que son:
 Temperatura mínima: por debajo de la cual no hay crecimiento.
o Por gelificación de la membrana.
o Por detenerse prácticamente el transporte de nutrientes / gradiente de
protones.
 Temperatura máxima: Por encima de la cual no existe crecimiento.
o Por desnaturalización proteica.
o Por colapso y rotura de la membrana (lisis celular)
 Temperatura optima: A la que se da el crecimiento optimo.
o Porque las reacciones enzimáticas alcanzan su máxima velocidad.

Los valores son muy variables de unos de los otros microorganismos. Entre las
temperaturas mínimas y máximas suele existir una diferencia de unos 40 grados C. La
temperatura optima suele estar próxima a la máxima.
 Clases de microorganismos en relación a la temperatura
Lo

Los más comunes son los que se encuentran entre los 20 a 60 grados Celsius.
Tiempo térmico letal: Es el tiempo necesario para destruir todas las bacterias a cierta
temperatura determinada.
Punto térmico letal: Es la temperatura menor que se requiere para matar a un
microorganismo en un tiempo definido.
Términos usados para describir a los microorganismos con relación a los
requerimientos de temperatura para su crecimiento
 Efecto del oxigeno
 Aeróbicos obligados: requieren de O2 para crecer y lo usan como aceptor final
de electrones en la respiración aeróbica.
 Anaeróbicos obligados: no utilizan O2 como un nutriente, ya que es toxico para
ellos. Crecen por respiración anaeróbica, fermentación, fotosíntesis bacteriana,
procesos de metanogénesis.
 Facultativos: son organismos que pueden pasar de un tipo de metabolismo
aeróbico a anaeróbico y viceversa.

Donde se ubican los microrganismos según tipo:

 Osmosis
 Movimiento de agua a través de una membrana permeable selectiva en respuesta
a una gradiente de concentración.
 El movimiento de agua es hacia la zona de mayor concentración de solutos.
 La presión asociada con el movimiento del agua se denomina presión osmótica.
 La presión osmótica esta directamente relacionada con la disponibilidad del agua.
 La disponibilidad del agua (agua libre) se mide por un parámetro llamado
“actividad de agua o potencial de agua” (aw) cuyos valores oscilan entre 0 y 1.
Solución isotónica
La concentración del soluto es la misma en ambos lados de la membrana plasmática.
Aquí el movimiento del agua es igual en ambas direcciones.
Solución hipotónica
La concentración del soluto es mayor dentro de la célula. Aquí el movimiento del agua es
hacia el soluto de mayor concentración. El agua se mueve hacia dentro de la célula
(plasmoptisis). En un medio hipotónico, con baja concentración de sales, la actividad del
agua es alta.
Solución hipertónica
La concentración del soluto es mayor fuera de la célula. Aquí el movimiento del agua es
hacia afuera de la célula (plasmólisis), por lo tanto, en un medio hipertónico (con mayor
concentración de sales) la actividad del agua (aw) baja.
Efectos de la disponibilidad de agua
 El agua es el solvente en el cual las moléculas se disuelven y la disponibilidad del
agua es un factor critico que afecta el crecimiento de todas las células.
 La ausencia total de humedad impide el crecimiento microbiano, por esta razón
no se desarrollan sobre objetos completamente secos y por lo tanto no se
descomponen.
 La disponibilidad de agua de una célula depende de su presencia en la atmosfera
(humedad relativa) o su presencia en una solución o en una sustancia (actividad
del agua).
 La actividad del agua (Aw), agua pura es de 1.0 (100% agua). Luego, la actividad
del agua se ve afectada por la presencia de solutos tales como sales o azucares,
que se disuelven en agua. A mayor concentración del soluto de una sustancia,
menor es la actividad del agua y viceversa.
 El único soluto abundante en la naturaleza es la sal común (NaCl) y los
microorganismos se pueden clasificar de acuerdo con su crecimiento obtenido en
función del nivel salino del medio.
o Halófitos: Requieren bajos niveles de sales para crecer (1 - 6%).
o Halófitos moderados: requieren niveles medios de sales (6 - 15%).
o Halófitos extremos: requieren entre 15 - 30% de sal.
o Halotolerantes: microorganismos que pueden crecer en ausencia de sales
o niveles moderados.
 Factores nutricionales
El metabolismo se divide en:
 Anabolismo (síntesis)
o Es una reacción de síntesis donde se consume energía. Su fuente de
energía es el carbono.
 Catabolismo (descomposición)
o Es una reacción de descomposición donde se libera energía. Estas son
fuentes de energías, participando la luz, compuestos orgánicos e
inorgánicos, ciclos del nitrógeno donde va desde N-3 a N+5. Se genera
energía que el mismo organismo utiliza, donde esta esta en forma de
fotosíntesis y quimiosíntesis. También participan los procesos de
respiración y descomposición aeróbica.
Fuentes de carbono

Biosíntesis celular
Los diferentes elementos que hay en el medio constituyen los nutrientes que permiten
cumplir con tres funciones básicas:
 Proporcionar los materiales que se requieren para la síntesis protoplasmática.
 Entregar la energía necesaria para le crecimiento celular y reacciones
biosintéticas.
 Servir como aceptadores de electrones que se generan en las reacciones que
producen energía para el organismo.
 Clasificación de procariotas según tipo nutricional

Factores de crecimiento
El optimo crecimiento de algunos microorganismos, depende de ciertos compuestos
orgánicos, denominados factores de crecimiento, los cuales cumplen roles específicos en
la biosíntesis celular. Se reconocen tres categorías:
1. Bases purinas y pirimidinas: requeridas para la síntesis de ácido nucleicos (DNA
y RNA).
2. Amino ácidos: requeridos para la síntesis de proteínas.
3. Vitaminas: utilizadas como coenzimas y grupos funcionales de ciertas enzimas.
Medio de cultivo básico para el crecimiento de Bacillius megaterium, una bacteria
heterótrofa (quimiorganotrofa):
Medio de cultivo enriquecido para el crecimiento de Thiobacillus thiooxidans, una bacteria
quimiolitotrofica (Quimio autótrofa).

Medio de cultivo complejo para el crecimiento de fastidious bacteria. Bacteria

quimiorganotrofo, requiere de factores de crecimiento.
Medio selectivo enriquecido para el crecimiento de halófitas extremas. Bacteria
quimiorganotrofo, requiere medio salino y factores de crecimiento.
Clase: 6
Flujo de energía en procariotas

Existen bacterias que pueden realizar procesos de fotosíntesis en condiciones

anaeróbicas. Por otro lado, desde el sol hasta el proceso metabólico a los
descomponedores es un proceso aeróbico. Este proceso de respiración es similar en toda
la cadena (Ver imagen).

Procesos opuestos
La respiración es relevante en los procesos metabólicos. La glucosa puede ser degradada
transformadose en energía calórica y mecánica. Cabe mencionar que esto se produce en
la respiración aeróbica.
Los microorganismos procariotas fotosintético (anaeróbica) pueden ser bacterias
fotosintéticas o cianobacterias o algas azules (aeróbicas).

Las bacterias fotosintéticas todas son anaeróbicas, utilizando como fuente el carbono
inorgánico (CO2). Además, las bacterias fotosintéticas sulfurosas deben tener luz solar,
H2S, ausencia de oxígeno. Por otro lado, las bacterias fotoorganotrofas deben tener luz
solar, compuestos orgánicos y estar en ausencia de oxígeno.
Las Cianobacterias o Cianofíceas o algas azules verdes son todas aeróbicas, donde
tienen un proceso de fotosíntesis similar a las plantas superiores (cualquier planta común
con hojas verdes). Estas NO PROCUEN OXIGENO. También, tienen como dador de
electrones (elemento que absorben para transformar) fotosintéticos el H2S Sulfuro de
hidrogeno, siendo este un compuesto toxico corrosivo fatal, acumulándolo dentro de la
bacteria como azufre, en su defecto expulsando agua.

Fotosíntesis (aeróbica)

Aquí utilizan el agua y el CO2 liberando glucosa y oxigeno (aceptor final).

Respiración

Aquí ante la utilización de alguna glucosa + oxigeno liberan CO2 +Agua y

energía.
La respiración es el sistema que caracteriza las reacciones que producen energía.
Según la naturaleza del aceptor de electrones en la cadena mitocondrial.
 La respiración aeróbica: Aceptor final oxigeno.
 La respiración anaeróbica. Aceptor final compuestos minerales como nitrato,
sulfatos.
 Fermentación: aceptor final compuesto orgánico (proceso anaeróbico).
Aceptores de electrones en procariotas según sistemas de respiración
Este ultimo ejemplo, el CH3 (acetato) es el sustrato más abundante donde en presencia
de oxígeno libera CO2. Por otro lado, el CH4 siendo un gas combustible es realmente
CH4 + CO2, cabe mencionar que el CO2 baja el poder calorífico al metano. El metano,
como combustible tiene la capacidad de combustión, donde al quemar el metano, se
libera CO2 al no ser este último combustible. Las diferencias es el grado de degradación,
donde el metano se degrada aproximadamente en 20 años, mientras que el CO2 entre 20
a 100 años.
Aceptores de electrones en procariotas según sistemas de respiración
 Procariotas litógrafas según grupo fisiológico

Mecanismos de producción de energía a partir de sustratos orgánicos

DBO5: Demanda bioquímica de oxigeno

Es la cantidad de oxigeno requerido por los microrganismos para descomponer toda la
porción biodegradable de una muestra en condiciones definidas. 5 días de incubación a
20C de temperatura. Es utilizado en cauces de agua, en agua potable y residuos en
lodos. El material bovino tiende a incubar a una temperatura de 20C entre 5 y 15 días.
DQO: Demanda química de oxigeno
Es la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar completamente la materia orgánica.

Se consume entre 1 y 4 gramos de oxígeno por cada gramo de materia orgánica seca
oxidada: ejemplo la celulosa.

En laboratorio se han aislado cepas de microorganismos obtenidas de una muestra de

suelo, cuyos requerimientos para su optimo desarrollo son:
En el laboratorio ha aislado cinco cepas de microorganismos, cuyos requerimientos para
su optimo desarrollo son:

Interrelaciones entre especies microbianas en el medio natural:

 Neutralismo: Las especies son independientes.
 Simbiosis: Los simbiontes se relacionan y se benefician mutuamente.
 Protocooperación: Asociación de mutuo beneficio, pero no es obligatoria.
 Comensalismo: Sólo una especie deriva beneficios, sin afectar a la otra.
 Competición: Supresión de una especie, porque el medio presenta factores
nutricionales limitados.
 Amensalismo: Supresión de una especie, por producción de toxinas.
 Parasitismo: Adaptación para vivir en o dentro de otro organismo.
 Saprofitos: La alimentación deriva de la materia no viva.
 Predacion: Ataque directo de un organismo sobre otro.

Medio físico – Componente biótico (Clase 7)

Tipos de medio físico y factores que influyen

Dato:
 El 50% del agua-aire
 El 45% es mineral
 El 5% es materia orgánica, donde de este 5%:
o El 85% es materia orgánica estable (humus).
o El 10% es materia orgánica Lábil (primer alimento para los
microorganismos; rápida descomposición de 6 a 9 meses).
o El 5% es metería orgánica biótica (microorganismos; las poblaciones
microbianas bacterianas en suelo agrícola y en los bosques predominan
los hongos).
 Donde de este:
o El 40% son hongos y algas
o El 40% son bacterias (actinomiceto, se alimenta de
lignina)
o El 20% son micromesofauna (microfauna (3%) y
macrofauna (5%)) y lombrices (12%)
Ambientes terrestres (Los suelos)
 Los suelos son sistemas dinámicos que tardan mucho tiempo en formarse y son
resultados de la interacción de procesos físicos, químicos y biológicos.
 No están saturados de agua, esta forma películas finas sobre la superficie de
partículas.
 La difusión de oxígeno es rápida (4.000 veces más que en el agua) y, por lo tanto,
muy accesible para los microorganismos.
 Existen 10^8 a 10^9 c/g suelo (bacterias + hongos). Solo se han cultivado el 10%.
 Posee gremios que interactúan.
 Proceso que pasa de aeróbico a anaeróbico.
Perfil suelo maduro
 Organización de los macroorganismos en la naturaleza

Microorganismos presentes en ambientes terrestres

Aquí las componen las bacterias en un 97%, entre ellos también están los hongos,
protozoos, virus, entre otros.
A. En superficie de partículas o poros de granos de arena o de materia orgánica
 Bacterias Gram+, ramificaciones o con crecimiento micelial.
o Colineformes
o Mycobacterium
o Actinomicetos
 Cianobacterias
 Mixobacterias
 Pseudomonadales
  Arqueas
 Hongos filamentosos

B. Asociados a superficie de plantas

 Filosfera: Sphingomonas
 Rizosfera: alrededor y/o dentro de las raíces (bacterias y hongos: degradación,
Endo y ectomicorrizas)

C. En el subsuelo
Microorganismos anaeróbicos facultativos, microaerófilos o anaeróbicos estrictos.
 En subsuelo poco profundo donde se filtran el agua y los nutrientes
 En regiones donde la materia orgánica se transforma: producción de carbón,
kerogeno, petróleo, gas
 Zonas donde se sintetiza metano a partir de hidrogeno y hay CO2

D. A grandes profundidades (300 m)

Anaeróbicos estrictos
 Sulfaorreductores
 Metanogenos
 Homoacetogenos

Ambientes acuáticos
 Existen flujos de materiales (gases, solidos en solución) = gradientes de
nutrientes.
 Muy variados en canto a superficie, volumen, localización y propiedades: ríos,
lagos, mares, océanos, fluidos corporales, entre otros.
 Gran diversidad en cuanto a temperatura, luz y presión se refiere.
 Mala difusión del oxígeno (salvo en la superficie), se crean zonas de
anoxia/hipoxia.
 También difunden y se disuelven mal otros gases: CO2, H2, CH4.
 Las aguas dulces representan el 3%, las saladas el 97% restante.
Agua dulce (3%)
Ríos, lagos, estanques y subsuelo
 Bacterias
 Algas, fuente de Carbono para quimioorganotrofos.
 Protozoos, se alimentan de otros microorganismos y favorecen la circulación de
nutrientes.
 Hongos
o Microscópicos: productores de zoosporas que descomponen la materia
orgánica.
o Filamentosos: Hongos ingoldianos, esporulan bajo agua y llevan a cabo el
procedimiento de materia orgánica vegetal.
Estratificación de un lago
Ambiente marino (97%)
 En el conjunto de los océanos exigen 3.1X10^28 bacterias y 1.3X10^28 arqueas.
 pH oscila entre 6.5 -8.5.
 Temperatura media entre 0 – 44ºC.
 Concentración de cloruro sódico entre 3.3 y 3.75%.
 La mayor parte del agua esta por debajo de los 100m a temperatura contante de
3ºC. La zona mas profunda 11.000 metros. La presión aumenta 1 atmosfera cada
10 metros.
 Existe estratificación:
o Zona fótica: hasta los 300m (llega luz). Se producen los nutrientes y crece
el fitoplancton que cae a modo de nieve marina hasta el fondo (tarda un
mes o más). Solo el 1% llega sin descomponerse (factor limitante).
o Zona intermedia: 300-1.000 metros gran actividad biológica.
o Profundidades marinas: 1.000-6.000 metros (organismos especialmente
adaptados).
Otras:
 Mar abierto (zona fótica e intermedia. Desde superficie hasta más de 1.000m);
procariotas, eucariotas, virus.
 Profundidades marinas (1.000-6.000)
 Fuentes hidrotermales submarinas
Mar abierto
A. Virus: virus/fagos ADN dc.
a. Control del florecimiento de algas
b. Contribuyen a los ciclos del carbono y nitrógeno porque producen la muerte
de grandes cantidades de bacterias
c. Aceleran el flujo de genes entre bacterias
B. Bacterias
a. Zonas fóticas: fitoplancton
1. Cianobacterias
2. Prochorales
3. Bacterias con proterrodospina
4. Quimiolitotrofos
5. Nanobacterias
6. Quimioorganotrofos
7. Arqueas
b. Por debajo de los 1.000m
1. Arqueas
c. En aguas más profundas
1. Crenarchaeota
Medio marino profundo

Aire
 La atmosfera no tiene microbiota, es un medio para la dispersión de los
macroorganismos.
 El número de microorganismos de la atmosfera cambia según la altura, densidad
de población, clima y estaciones.
 El tiempo que permanecen los microorganismos en el aire depende de a forma,
tamaño y peso del microorganismo y de la existencia y potencial de las corrientes
aéreas que los sostengan y los eleven.
 La mayoría sobreviven en ella durante un breve periodo de tiempo. Las bacterias
Gram + son mas resistentes que las Gram -. Las esporas son las que resisten.
 La supervivencia depende de: la humedad relativa, temperatura, oxigeno, materia
orgánica y radiaciones.
 Los microorganismos dispersados por el aire tienen gran importancia biológica y
económica:
o Producen enfermedades en las plantas, animales y humanos
(respiratorias), causando alteración de alimentos y materiales orgánicos
contribuyendo al deterioro y corrosión de monumentos y metales.
 Actividad biológica del suelo
Un suelo pobre en microorganismos es
pobre en tierras fértiles. Es imprescindible
la conservación y producción del suelo.
1 cm^3 de suelo fértil = 10^8
microorganismos.

1. Análisis de la microfauna
2. Medio ambiente y biomasa microbiana
3. Características del sustrato orgánico
4. Actividades metabólicas en el suelo

Análisis y clasificación de la microfauna del suelo

A. Sistemática: bacterias - hongos - algas - virus.
B. Según grupos fisiológicos. Actividad en los diferentes ciclos (C - N - P - S).
C. Según origen de fuente energética: fotótrofos - quimiotrofos.
D. Según fuente de carbono: inorgánico (lito) - orgánico.
E. Según variables ambientales: temperatura - humedad – aireación – acidez –
materia orgánica.
Autóctona: utiliza compuestos bioquímicos internos para sus reacciones.
Zimógena: utilizan compuestos bioquímicos externos para sus reacciones.
 Funciones de la microflora en el ecosistema suelo - planta

Tecnologías de uso de microorganismos del suelo y aplicaciones en agrosistemas

 Compostaje – lombricultora – biogás
 Estabilización de estructura y reservas humedad del suelo
 Fijación biológica de N2 e incorporación de materia orgánica enriquecida en
nitrógeno.
 Problemas de contaminación con productos sintéticos.
 Reservas de microorganismos usados en producción de hormonas, vitaminas,
enzimas, antibióticos, entre otros.
 Hongos productores de micorrizas.
 Clasificación de las fracciones orgánicas abióticas del suelo (biomasa edáfica)
 Materia orgánica fresca
 Materia orgánica lábil
 Materia orgánica unificada
La biomasa al realizar mineralización siempre produce CO2 y H2O, nutrientes, minerales.
Los compuestos más resistentes son sintetizados por los microorganismos y forma
metería orgánica estable o humus. En cuanto a carbonizar petróleo o hulla, este proceso
dura millones de años.
 Dinámica de la materia orgánica del suelo
Mineralización humificación  Si: K1 >>K2, se favorece la formación de humus.

Efectos adversos en el suelo por la disminución de la materia orgánica

Los organismos presentes en el suelo son un reflejo de su fuente de alimentación. En

cuanto a la relación hongos/bacterias características del tipo de sistema, se tiene las
praderas y suelos agrícolas, en las cuales hay rees alimentarias dominadas por bacterias.
En ellas, los suelos agrícolas son altamente productivos debido a su relación 1:1 o algo
menos (C: N). Las turberas o turbas son grandes fijadoras de carbono.
Los bosques son redes alimentarias dominadas por hongos, acá la hoja caduca es de 5:1
a 10:1. Las coníferas son de 100:1 a 1000:1.
Prácticas de manejo como las quemas de rastrojos y residuos provocan:
 Destrucción del nivel superficial de la metería orgánica
 Esterilización de macroorganismos
 Desnaturalización de proteínas
 Aumento de oxidación química de la materia orgánica con gran producción de
CO2
 Perdidas de N y S asociados a la materia orgánica, por lo tanto perdida de
estructura y peligro de erosión.
“La pérdida gradual de la cobertura vegetal, materia orgánica y fertilidad natural,
reducen la capacidad productiva del suelo”.

¿Por qué estabilizar los residuos orgánicos antes de incorporarlos al suelo?

Para que la degradación de los aportes orgánicos lábiles y la síntesis de fracciones más
estables se realicen fuera del sistema suelo. Esto minimiza la inmovilización transitoria de
nitrógeno, lo que podría provocar deficiencias temporales de este elemento. Al estabilizar
los residuos orgánicos antes de incorporarlos, se obtiene un producto orgánico más
estable, enriquecido en compuestos que favorecen la formación de sustancias y libre de
patógenos.
Criterio para evaluación global de residuos orgánicos:

Para ello se debe considerar:

 Porcentaje de humedad de los residuos orgánicos.
 Porcentaje de materia orgánica (fuente de carbono y de energía).
 Porcentaje de nutrientes disponibles o asimilables en el año de aplicación.
 Porcentaje de nutrientes totales.
Ciclos biogeoquímicos
1. Ciclos del carbono
2. Metanogénesis y sintrofia
3. Ciclo del nitrógeno
a. Fijación del nitrógeno
b. Nitrificación
c. Desnitrificación
4. Ciclo del azufre
5. Ciclo del hierro
a. Lixiviación
 Actividad microbiana – Ciclos biogeoquímicos (clase 9)
El material orgánico al aporte continuo de desechos sufrirá mineralización primaria
(velocidad primaria de degradación) o secundaria (degradación lenta; material humus en
degradación) – la degradación puede ser aeróbica o anaeróbica -. De metería orgánica,
liberando CO2.
El ciclo del carbono, nitrógeno, azufre y fosforo van enlazados. La importancia principal es
en la relación donde debe ser 1N: 30 C.
Biosfera

Manejo de material natural provienen de los volcanes e incendios.

Ciclo de oxidación reducción del carbono
La inmovilización del nitrógeno al haber bajo carbono, deja material inmovilizado.
Dato: “lito” es iguala fuente de carbono CO2.
Metanotrofos: Abundan suelos forestales  Utilizan el metano y liberan CO2 en proceso
aeróbico.
Metanógenos: Participan en la fermentación, anaeróbica y fotosíntesis anaeróbica.
En el tema de energía biogás:
Acetato  Acetogenos  Terminan el proceso de biogás
Metanogénesis
Se describen como el proceso por el cual microorganismos conocidos como metanógenos
(principalmente arqueas) utilizan el CO2 como su aceptador final de electrones para
producir metano.
La reducción del dióxido de carbono a metano usualmente depende del hidrogeno
molecular (H2), pero otros compuestos como acetato y monóxido de carbono, entre otros,
también pueden actuar como donadores de electrones para la reducción del CO2.
Las arqueas: ¿Primeras formas de vida?
Son microorganismos que tienen metabolismos diversos, pero son capaces de adaptarse
a ambientes muy extremos, tales como:
 Salinidad elevada (halófilos)
 Altas temperaturas (hipertermofilos); Primeras formas de vida.
 Bajo pH (acidófilos)
 Ausencia de oxígeno (anoxia o anaerobiosis)
Todas las condiciones predominantes cuando emergió la vida.
Las hipertermofilos a parte de ser las primeras formas de vida, son reductores de azufre y
oxidadores de H2 o metanogénicos.
La tierra primitiva habría sido mucho más caliente que en la actualidad: sobre 100oC. Así
las primeras formas de vida habrían sido hipertermófilas. • De acuerdo a las secuencias
rRNA 16S, las Arqueas evolucionaron más lentamente que las bacterias y los eucariotas.
Esto podría deberse al ambiente extremo en el cual se desarrollaron. Los genes
especiales para su supervivencia deben ser más estables. Por lo que las Arqueas
termofílicas serían las primeras formas de vida.
Probablemente los microorganismos hipertermofílicos, reductores de azufre y oxidadores
de H2, o metanogénicos (Methanopyrus) estarían entre los primeros tipos de células que
aparecieron en la tierra. Los halófilos extremos, los más evolucionados habrían surgido de
los metanogénicos. El metabolismo del H2 es muy común entre los organismos primitivos,
dado que el oxígeno era un elemento escaso en el planeta primitivo.
Los halófilos extremos evolucionaron de los metanogénicos.

El metano es el segundo gas de efecto invernadero más importante después del CO2,
pero 21 veces más potente, y contribuye con un 17% al calentamiento global. Sin
embargo, es más difícil de detectar que el CO2 porque está más difuso. Aunque las
emisiones de metano son medidas desde 2003 por un satélite especializado, hasta ahora
no se había realizado un balance mundial de su actividad, tal como se ha hecho con el
dióxido de carbono. Lo que establece este primer balance mundial es que el 60% de las
emisiones de metano que se envían a la atmósfera procede de las actividades humanas y
que el 40% restante se emite por causas naturales. En total, 558 millones de toneladas se
envían a la atmósfera cada año. De ellas, 515 millones de toneladas se transforman por
reacciones químicas que ocurren en la atmósfera y 33 millones de toneladas son
absorbidas por los suelos.
En consecuencia, 10 millones de toneladas se suman cada año a las concentraciones de
metano presentes en la atmósfera. Las emisiones de metano de origen humano se
producen por la extracción, distribución y consumo del gas natural, debido a que los
escapes de metano son muy frecuentes. También por las actividades de las minas de
carbón (grisú), los desechos agrícolas y del ganado y los incendios forestales. Las
emisiones de metano de origen natural se originan principalmente en los humedales (por
fermentación de la materia orgánica), en los lagos, así como por el trabajo de las termitas
y el derretimiento del permafrost (en parte por lo demás provocado por el calentamiento
global de origen antrópico), que desprende metano al fundirse.
En toda planta de compostaje se exige barrera Arborea alrededor de él para capturar el
CO2 y CH4. El CO2 se da en condiciones aeróbica, anaeróbica y de fermentación, en
esta última, se libera CO2 +CH4, donde ambos son gases de efecto invernadero.

Los sumideros naturales son bosques, océanos, lagos y permafrost (suelos congelados).
El CH4 es el segundo gas mas importante en la crisis climática, siendo 21 veces mas
potente que el CO2, contribuyendo el 17% de gases de efecto invernadero, siendo más
difícil de detectar que el CO2. Además, 10 millones de toneladas anuales son enviadas a
la atmosfera. Como dato: 1.7 ppm frente a 420 ppm de CO2. Por otro lado, para energía
eléctrica el CH4 pasa por procesos de purificación, enviando la liberación a la atmosfera
como CO2. No parece tan sustentable, sin, embargo entre enviar CO2 y CH4, es mejor
enviar el CO2 antes del metano que es más destructivo.
El tiempo de resistencia en la atmosfera, el CH4 es de 12 años, en cambio el CO2 dura
hasta 100 años. Cabe decir que la unión de CO2 + H2 genera metano. Por lo que, aquí es
donde se debe atacar para evitar la formación de CH4. Como dato, todos los animales y
seres vivos generan metano, donde el animal genera acetato, hidrogeno y CO2, aquí
pasa a ser metano.
Los suelos y sedimentos pueden actuar como importantes fuentes o reservorios de CH4.
Si bien el principal consumo de CH4 tiene lugar por reacciones químicas en la troposfera,
la oxidación por microorganismos en suelos aerobios representa el 18% del CH4
consumido.
Trabajos recientes muestran que le incremento de este gas en la atmosfera, en torno al
1% anual, puede estar parcialmente generado por un descenso de la capacidad de
oxidación en los suelos que se han degradado, lo que empobrece el contenido de
materia orgánica.
En los ultimo años, se ha producido un importante incremento de los residuos
orgánicos, producidos por la agricultura. La consecuencia es que se observa una
producción global que supera los 200 millones de toneladas al año. Por este motivo, se
requiere encontrar una forma adecuada de gestión, ya que los residuos orgánicos también
son una fuente de materia orgánica, componente que afecta las propiedades físicas,
químicas y biológicas del suelo.
Residuos orgánicos son:
- Residuos sector primario
o Actividades agrícolas y forestales (poda, rastrojos, producción de cultivos,
entre otros) y actividades ganaderas (estiércoles, purines entre otros).
- Residuos sector secundario
o Industrias de transformación (agroalimentarias, papeleras, entre otros). Alta
variabilidad dé el tipo de residuos.
- Residuos sector terciario
- Sector urbano (residuos sólidos urbanos y lodos de EDAR)
La agricultura, la silvicultura y los usos del suelo representan del orden de 1/3 de las
emisiones globales de GEI.

La absorción del CO2 desde la atmosfera por las plantas y los océanos es lenta. Se
calcula que el tiempo de resistencia es de 100 años en el aire, mientras que el CH4 reside
en la atmosfera por 12 años.
Las emisiones de CO2 van acompañadas de otros gases de efecto invernadero que
tienen un mayor efecto que el propio CO2, el metano (CH4) y los óxidos nitrosos (NO2).
Todos siguen creciendo.
Los problemas ambientales ocasionados pro el sector productivo agropecuario esta en
función del sistema de manejo:
Digestión anaeróbica

Quemamos el metano de procesos industriales, reducimos el efecto invernadero.

Antorchas en rellenos sanitarios para quemar el biogás (Co2 +CH4) que se genera.
Mediante un proceso de purificación, el biogás puede ser inyectado a la red de gas natural
y ser quemado en forma productiva, o bien, en generación de energía eléctrica.