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BACTERIAS FIJADORAS DE
NITRÓGENO DE VIDA LIBRE
MIGUEL ANGEL GARCÍA RESTREPO
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIAUNIVERSIDAD DE ANTIOQUIAFACULTAD DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL (Microbiología)
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
El nitrógeno hace parte de los metabolismos escenciales de la vida; este comprende el 78% del aire, es inerte y sólo entra al sistema biológico cuando es fijado, es decir combinado con otros elementos en especial carbono, hidrógeno y oxígeno.
Desgraciadamente se ha abusado de él al punto de que se ha producido contaminación en el aire, suelo y agua con secuelas negativas en la cadenas tróficas y en la calidad de vida. Esto ha sucedido porque no se ha tenido en cuenta la verdadera capacidad de las plantas y microorganismos del suelo para transformar formas inorgánicas a orgánicas.
1-Nitrógeno atmosférico, 2-Entrada en la cadena alimentaria, 3-Descomposición de la materias animales (amonificación), 4-Devolución a la
atmósfera por desnitrificación, 5-Ingreso en el medio acuático por lixiviación, 6-Humus, 7-
Nitrificación. 8-Fijación del nitrógeno en las raíces por las bacterias simbióticas, 9-Absorción del
nitrógeno producido por la actividad eléctrica de la atmósfera, 10-Descomposición de las materias
vegetales (amonificación).
La Fijación Y Adquisición Del Nitrógeno Es Fundamental Para El Crecimiento Y
Desarrollo Vegetal, Superada Solo Por La Fotosíntesis.
FIJACION Del NITROGENOFIJACION Del NITROGENO
Los microorganismos Los microorganismos fijadoresfijadores de N de N
Concomitante con la aplicación de fertilizantes, ocurren la volatilización de óxidos de N a la atmósfera, el agotamiento de recursos renovables, el desbalance del ciclo global de N y la contaminación de los mantos acuíferos por exceso de nitratos.
Los microorganismos Los microorganismos fijadoresfijadores de N de N
Existen en la naturaleza tres grandes sistemas de fijación:
En forma libre
Asociaciados a una planta
Simbiosis
MICROORGANISMOTIPO DE METABOLISMO
AL FIJAR N IMPORTANCIA ECONÓMICA
BACILACEASBacillus polymyxa
Clostridium
Aeróbico,heterotrófico Beneficios marginales en agricultura
AZOTOBACTERIASAzotobacter
Azomonas insignisAzotococcus agilisBeijerinckia derxiiDerxia gummonsa
Xhantobacter flavus
Anaeróbico,heterotrófico
Beneficios a cosechas no
confirmados
ENTEROBACTERIASKlebsiella pneumoniae-nterobacter aerogenes-Erwinia
herbicola-Citrobacter freundii-Azospirillum brasilense
Anaeróbico o microaerófilo
Importantes en la fijación asociativa
RIZOBIACEASRhizobium- Bradyrhizobium
Microaerófilo,heterotrófico
Muy importantes en el cultivo de leguminosas
STREPTOMICETACEASFrankia
Microaerófilo,heterotrófico
Uso potencial en bosques
METANOMONADACEASMethylocystis- Methylococcus
Microaerófilo,autotrófico
Obtención de proteína unicelular
TIOBACTERIACEASThiobacillus ferrooxidans
Microaerófilo Minería microbiana
CIANOFICEASAnabaena- Nostoc- Gloeothece
Spirulina- Synechococcus
Anaeróbico omicroaerófilo,fotolitotrófico
Cultivo de arroz,producción de proteína unicelular
CROMATIACEASChromatium vinosum
Anaeróbico,fotolitotrófico
CLOROBIACEAS - Chlorobium limicola Anaeróbico,fotolitotrófico
RODOSPIRILACEASRhodospirillum rubrum- Rhodopseudomonas palustris
Rhodobacter capsulatusRhodomicrobium vannielli
Anaeróbico,fotoorganotrófico
Depuración de aguas residuales, abono y pienso para piscifactorías
Tabla 1. Microorganismos fijadores de nitrógeno
En la siguiente tabla se muestran algunos de los En la siguiente tabla se muestran algunos de los
organismosorganismos de vida libre de vida libre aeróbicosaeróbicos fijadores de fijadores de
nitrogeno su respectiva nitrogeno su respectiva fuente de energíafuente de energía::
Fuente de energía
Organismo
Fototrofos Cianobacterias (no todas )
Litotrofos Alcaligenes, thiobacillus (algunas especies),
Organotrofos
Bacterias: Azobacter spp, Klebsiella, Beijerinckia, bacillus, polymyxa, Mycobacterium, Azopirillum,Citrobacter Freundii. Metilotrofos (algunos)
GENERO AZOTOBACTER
•Fija nitrógeno aeróbicamente •Tamaño de 2-4 micras, forma oval o bacilar. •Colonias de aspecto mucoso(cápsula polisacárida). •Alta tasa de respiración. •Forma quistes, aunque su tasa metabólica no se reduce a cero. •A. chrococcum, tiene una nitrogenasa con cofactor vanadio-hierro, en vez de molibdeno-hierro.
FAMILIA AZOTOBACTERIACEAE
•Son proteobacterias, aerobias y fijadoras de nitrógeno de vida libre. •Presentan NITROGENASA y evitan el contacto con el oxígeno. Si fijan nitrógeno aeróbicamente parece ser que la nitrogenasa se asocia con proteínas o bien mantiene una alta tasa respiratoria.
caracteristcas y funciones de las bacterias
Género Característica Habitat
Azotobacter Bacilo grande, produce quistesmesófilos
Suelos neutros o alcalinos PH 6-8.5
Derxia Bacilos, colonias gruesas y rugosas temp. del suelo
Suelos húmedos
Beijerinckia
Bacilos en forma de pera , colonias, Temp suelo
Suelos ácidos
Aclostridium cl paste
urinum
Anaerobio esporulado cilíndrico msófilos
Suelo PH 5-8.5 (hasta 4)
Colonia de azotobacter aislada y cultivada en placa Colonia de azotobacter aislada y cultivada en placa de agarde agar
Tamaño: 1-5 milímetros de diámetro Forma: circular Pigmentación: color amarillento cremoso y tonalidad
blancos, similares como el agar Elevación :pulvinate, levantado Borde: liso Superficie: liso Características Ópticas Bajo Luz Transmitida: opaco
Colonia de azotobacter aislada y cultivada en placa Colonia de azotobacter aislada y cultivada en placa de agarde agar
Bajo Luz Reflejada: opalescente, relucienter, brillante Estructura: amorfo Consistencia: viscoso Olor: musky Otro áreas grandes funcionan en asociaciones de colonias
que parecen una colonia grande Otras Colonias No había otros tipos de la colonia visibles.
Morfología Morfología de la de la Celula Celula de de las bacterias del las bacterias del azotobacterazotobacter en coloracion de grahm en coloracion de grahm
Forma las barras rectangulares, y sobre todo barras ovales Eje : derecho Extremos :redondeado Cociente del tamaño (ancho:largo) :1:2 El agrupación: solos, la mayoría era extremo apareado al
terminar Coloración de grahm: negativo
Morfología Morfología de la de la celulacelula de de las bacterias del las bacterias del azotobacterazotobacter en coloración de grahm en coloración de grahm
Otro :membranas externas oscuras , puntos púrpuras minúsculos dentro de la célula, de la densidad que disminuye de puntos más cercano al centro, pero de ninguna vacuola clara y distinta en el centro
las células mostraban como estaban en diversas etapas de la división:
algunos tenían centros más estrechos algunos habían pellizcado cerca de los centros algunos parecían extremo de dos barras oval para terminar
Obtienen su energía de:
Hemicelulosas, almidón, azucares, alcoholes, ácidos orgánicos, molibdeno-
hierro.
Se desarrollan mejor en presencia de materia orgánica no nitrogenada accequible.
Fijan el nitrógeno libre en forma de proteínas
Fuente de alimentosFuente de alimentos
Ecologia BacterianaEcologia Bacteriana
, los microbiólogos del suelo y los ecologistas microbianos han tendido para distinguir microorganismos del suelo como beneficiosos o dañosos según sus funciones y cómo afectan calidad del suelo, crecimiento vegetal y la producción, y la salud de planta
Ecologia BacterianaEcologia Bacteriana
los microorganismos beneficiosos son los que pueden fijar el nitrógeno atmosférico, descomponer basuras orgánicas y residuos, desintoxicar pesticidas, suprimir enfermedades de planta y patógeno llevados del suelo, realizar completamente un ciclo nutriente, y producir compuestos bioactivos tales como vitaminas, hormonas y enzimas que estimulen el crecimiento vegetal
Ecologia BacterianaEcologia Bacteriana
Los microorganismos dañosos son los que pueden inducir enfermedades de planta, estimular patógenos llevados del suelo, inmovilizar los alimentos, y producir las sustancias tóxicas y putrescentes que afectan negativamente el crecimiento vegetal y salud.
Ecologia BacterianaEcologia Bacteriana
Los ingenieros han procurado a menudo solucionar los problemas del suelo usando métodos químicos y físicos establecidos. Sin embargo, han encontrado generalmente que tales problemas no pueden ser solucionados sin usar métodos y tecnologías microbianos en coordinación con la producción agrícola
APLICACIÓN SANITARIAAPLICACIÓN SANITARIA
•Es poca en sentido positivo debido a al baja eficiencia comparativa.
•En la lagunas de estabilización donde halla compuestos nitrogenados, controlando la cantidad de nitrógeno, si excede los valores apropiados se produce eutroficación.
•En los suelos se puede hacer un buen manejo de ellas y evitar el exceso de fertilizantes nitrogenados que causan contaminación.