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4. Utilización industrial de los microorganismos III
Aplicación de microorganismos en minería: Biolixiviación. Biorremediacion.
Bioinsectidas.
● Biolixiviación
proceso de solubilización de metales por microorganismos
- Si [metal] es baja, puede que no resulte económicamente rentable concentrar mineral con medios químicos convencionales
- Lixiviación accelera proceso espontaneo - especialmente útil con cobre y hierro
Acidithiobacillus ferrooxidans y otras quimiolitótrofas oxidación de minerales sulfurosos
FeS2 = Disulfuro de hierro Fe2+ = ion ferroso Fe3+ = ion férrico Iones férricos entran en un ciclo y catalizan la conversión de más pirita en iones ferrosos. Esto produce mucho ácido, y es un problema en las zonas donde se expone pirita.
- Lixiviación mediante bacteria es un proceso espontaneo que necesita oxígeno
- Pirita (enriquecida en depósitos de carbón) no se oxida si no esta expuesto al aire
- Exposición al oxigeno en las minas produce el Drenaje Ácido de la Minería
Papel de las bacterias en la biolixiviación: En las minas hay mucho metal de forma difusa, que no es viable de extraer. La solubilización es un proceso natural, pero las bacterias lo aceleran, ya que oxidan el ión ferroso, que puede solubilizar la pirita. La cuarta parte del cobre mundial – CuSO 4 es muy hidrosoluble Reacción química espontánea porque el hierro es más reactivo que el cobre, y se desplaza el cobre. El proceso se da en condiciones ácidas.
- En las menas de cobre se encuentra también pirita (FeS 2 ). Bacterias que obtienen E de la oxidación del Fe necesitan gran cantidad de este y de oxógeno.
- Actividad microbiana aumenta temperatura
- importancia de termófilos como Thiobacillus, Leptospirillum ferrooxidans (60-80°C)
- (^) Se utiliza tambien para la minería de oro, uranio
El metil mercurio se acumula en los animales, es una neurotoxina que afecta al ser humano. La forma más inocua es en forma de mineral. En ausencia de O2 se queda como pirita.
● Biorremediación
consiste en la utilización de microorganismos frente a la contaminación.
BIODEGRADACIÓN DEL PETRÓLEO Algunos tipos de bacterias, mohos y levaduras y algas verdes pueden crecer sobre el petróleo, decomponiéndolo. Esto es útil cuando se produce un vertido. Después de vertidos de petróleo, aparecen microbios capaces de metabolizar hidrocarburos Muchas bacterias, hongos, cianobacteria, algas Los hidrocarburos saturados no pueden ser fermentados se requiere O 2 (como acceptor de electrones) para la degradación.
Cuál no añadirías para el proceso de biodegradación?: glucosa, porque estás añadiendo otra fuente de C. Pero sí neceistas nitrato y fosfato.
Utilización de emulsificantes pueden aumenta la eficiencia de degradación si no son tóxicos Oxidación de hidrocarburos por bacterias aerobias – se potencia por la adición de nutrientes inorgánicos, no por adición de fuente de carbón
Otros aceptores de electrones: si hay suficiente SO 4 en el agua, las bacterias sulfitoreductoras pueden consumir los hidrocarburos en condiciones anóxicas
Hay muchas especies que degradan petróleo: Pseudomonas, Bacillus, Acinetobacter, Nocardia, etc Degradación por consorcios de diversos microbios más eficiente.
Microbios y petróleo
Biodegradación no deseable en los tanques de almacenamiento de combustible – crecimiento microbiano en las interfases petróleo-agua Hacer tanques muy profundos e inhibir el ctato con el aire.
Botryococcus braunii, alga verde que produce petróleo – origen de las grandes reservas de petróleo?
TRATAMIENTO MICROBIOLÓGICO DE AGUAS RESIDUALES
Los microorganismos se emplean para eliminar las sustancias orgánicas, que contaminan el agua, mediante reacciones de fermentación. Se obtiene productos como dióxido de carbono, amoniaco, nitratos, sulfatos y fosfatos. Plásticos biodegradables
Plásticos fotobiodegradables son polimeros cuya estructura se altera por UV susceptibles al ataque microbiano.
Biodegradación de Xenobióticos
- Xenobióticos son compuestos sintetizados por el hombre que no existen en la naturaleza
- Sin embargo, frecuentemente hay microorganismos capaces de utilizar xenobióticos como fuente de carbono.
- Ejs: Pesticidas, PCBs (bifenilos policlorados), solventes, tintes.
Muchos tienen estructura de anillo (PCB, DDT), otros tienen átomos de Cl.
- Reacción más importante que realizan: Descloración reductiva reduce la toxicidad de xenobióticos
- Cometabolismo – degradación de compuestos solamente si está presente otro compuesto como fuente primaria de energía
- Peligro: biodegradación podría generar un producto más tóxico que el compuesto original
- Incluye la restauración de N 2 mediante legumbres (con bacterias que fijan N2)
- Compostaje ● Bioinsecticidas
Viriones de baculovirus: generados por gemación, y en cuerpos de oclusión. Ventajas: lisis sueltan muhcos viriones a la vez, gemación: durán más y producen continuamente más y más viriones. Los virus infectan el intestino de la larva fábricas vivas de virus. Las larvas se convierten en líquido.
Nucleopolihedrovirus****. Pueden contener una o varias nucleocápsidas por envoltura y los viriones (incluyendo la envoltura) están adicionalmente envueltos en una matriz de polihedrina. Múltiples viriones por cuerpo de oclusión.
- Granulovirus. Contienen una única nucleocápsida por envoltura y los viriones están envueltos en una matriz de granulina. Un único virión por cuerpo de oclusión.
Baculovirus – cuerpos de oclusión Se disuelven en el medio alcalino del intestino de las larvas de varios insectos. Persistencia en el ambiente limitada por radiación solar y condiciones alcalinas.
-Es necesario calentar el biorreactor para la fermentación acética porque es endotérmica. (ES EXOTERMICA Y HAY QUE ENFRIARLO) -Xenob. Son metabolitos secundarios que producen algunos hongos para inhibir el crecimiento bacteriano -Xenob. Bact. Que metabolizan el xenón… -La exposición de depósitos de carbón al aira sube el ph del agua de la zona y puede generar un problema de contaminacion -Aparecen muchos microorg que viven dentro del petróleo mismo ya que son capaces de metabolizar este hidrocarb -Una estrategia para acelerar la degradación del hidrocarburo es añadir azúcar y excluir oxígeno -Cuerpos de oclusión necesitan radiación solar
VERDADERAS:
-La fermentación industrial que se llegva a cabo para aumentar el número de células, es un proceso más eficiente en la presencia de oxígeno. Las cervezas: fermentación corta, vino: fermentación larga. La producción de penicilina es más alta después de la fase de estabilización de las células. Etanol a ácido acético por especies de acetobacter es una oxidación incompleta -El método de burbujeo es más rápido pero el método de goteo tiene la ventaja que las bacterias permanecen separadas del vinagre. -Xenobioticos pueden ser metabolizados por algunos microbio aunque no existen en la naturaleza -Xenob. Se degradan por frecuentemente microbios que necesitan otros compuestos como fuente de E. -Existen microbios que pueden catalizar la oxidación de iones ferrosos -Bacterias quimiolitotrofas solubilizan el hierro presente en minerales sulfurosos. -Para promocionar se pueden añadir nutrientes inorgánicas, inyectar oxígeno y utilizar detergentes. -Medio alcalino del intestino de la larva es clave para la activación de bioinsercticidas víricos y bacterianos. -Las levaduras pueden alimentarse con azucares en la ausencia de oxigeno pero no en la ausencia de vitaminas, etc
Plásmido A---T7RNApol---bajo el control del promotor de lacZ ---tiene un origen de replicación---del grupo de incompat. X Lleva el gen de resist---a kanamicina
Plásmido B---insulina---bajo el control de un promotor específico al fago T --- ori----del grupo de incompat. Y ---lleva el gen de resistencia---a cloranfenicol
El promotor lacZ está regulado por un represor natural, está normalmente reprimido Lo induces con IPTG (más persistente que lactosa). Enciendes así t7RNApl, que se une al promotor Y para sintetizar insulina. La bacteria se muere por sobredosis, por sintetizar tanta insulina.
