bacterias oxidantes del hierro y del azufre
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BACTERIAS OXIDANTES DEL HIERRO Y DEL AZUFRE
Universidad Nacional Pedro Ruíz GalloFacultad de Ciencias Biológicas
Escuela Profesional de Microbiología y Parasitología
Contreras Mogollón
Hans J.
Características Generales
Autótrofos
Quimiolitotrofos: y/o compuestos reducidos de azufre (SH, S°, )
La mayoría Acidófilos: pH ~2
Aerobios
Tolerancia a los metales pesados
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
CARACTERISTICAS
Bacterias Oxidantes del Azufre
• Usan compuestos reducidos de azufre como fuente de energía : HS-, S°,
• 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.
ClasificaciónBacterias Oxidantes del Hierro
Phylum Proteobacterias
Clase Gammaproteobacterias
Gallionella
Leptothrix
Sphaeritillus
Acidithiobacillus
Alphaproteobacteria
Betaproteobacterias
Gammaproteobacteria
DominioArchaea
DominioBacteria
Bacterias Oxidantes del Azufre
Orden Sulfolobales Sulfolobus sp.
Phyllum Firmicutes
Clase Bacilli Sulfobacillus sp.
Phylum Proteobacterias
Acidiphilum sp.
Thiobacillus thioparus
Acidithiobacillus sp.ThioalkalimicrobiumThioalkalivibrio
BioquímicaBacterias Oxidantes del Hierro
• Sustrato: Hierro Ferroso ()
pH neutro: Oxidación espontanea
pH ácido: Bacterias oxidantes del hierro
• Enzima: Rusticianina
• Producto: Hierro Férrico () ambiente ácido
Bacterias Oxidantes del Azufre
• Sustrato: Compuestos reducidos de azufre (HS-, S°, )
• Producto intermediario: Sulfito ()
• Enzima: APS reductasa ó Sulfito oxidasa
• Producto Final: Sulfatos ()
HS- S°sulfuro oxidasaGránulos de azufre
azufre oxidasa
𝐒𝐎𝟑❑𝟐−
rodonasa
Complejo multienzimatico
Enzima reductor
Vía tetrationato
CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICASBACTERIAS OXIDADORAS DEL AZUFRE:
• Donadores de electrones: H2S, S0 y S2O32-.
• Producto final de la oxidación: SO42-.
• 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°.
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).
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).
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.
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.
TÉCNICAS DE AISLAMIENTO
Medios de Cultivo
Recogida y procesado de
muestra
Enrequicimiento y aislamiento de
microorganismos
• 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.
• 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
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.
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.
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