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CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
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I have a dream, that one day this nation will rise up and live out the true meaning of its creed: “We hold this truths to be self-evidente that all men are created equal ”. I have a dream that a one day on the red hills of Georgia, the sons of former slaver and the sons of former slave owners will be able to sit down together at the talbe of botherhood. I have a dream that one day, down in Alabama, with its vicious racists with its gobernor having his lips dripping with the words of “interposition ”dfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg
Tecnológico de Estudios Superiores de Jocotitlán
INGENIERÍA AMBIENTAL
UNIDAD II PREENCIÓN Y CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE
I.Q. ARTURO VELASCO BERNALBECERRIL SANCHEZ, ALONDRA
DE JESUS GARCIA, EDUARDOGALVAN BECERRIL, BRENDA JHOSELINE
VÁZQUEZ MARTÍNEZ, ITZELA
INGENIERÍA QUÍMICAIQ-401
Febrero-Agosto 2015
Jocotitlán Jocotitlán Estado de México.
C
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TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE JOCOTITLÁN "La constancia en el estudio es nuestra fuerza"
INDICE
INTRODUCCIÓN.....................................................................................................2
FISIOLOGÍA DE LOS MICROORGANISMOS Y LOS EFECTOS DE SU
PRESENCIA EN LOS MEDIOS CONTAMINADOS.................................................3
FACTORES DE CRECIMIENTO..............................................................................8
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL CRECIMIENTO DE LOS
MICROORGANISMOS.............................................................................................8
EFECTOS DE LOS MICROORGANISMOS EN LOS MEDIOS CONTAMINADOS. 9
ELIMINACIÓN DE AMONIACO..........................................................................10
BIORREMEDIACIÓN (SUELO/AGUA)...............................................................10
CONCLUSIONES...................................................................................................11
FUENTES DE REFERENCIA.................................................................................12
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TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE JOCOTITLÁN "La constancia en el estudio es nuestra fuerza"
INTRODUCCIÓN
Nuestro planeta se encuentra repleto de diversas formas y seres que preservan,
desarrollan e inclusive dan origen a la vida.
Estos seres son organismos capaces de cumplir con un ciclo vital, a la par en que
desempeñan funciones y generan diversidad en el medio ambiente en el que
habitan, y con ello desencadenan ciclos que llevan la diversidad natural a la
cúspide y esplendor que solo la naturaleza podría describir y explicar.
En el presente trabajo de investigación se pretende analizar la fisiología de los
microorganismos, los diferentes tipos de procesos que desarrollan y cuál es el
impacto que estos procesos tienen en los medios donde se llevan a cabo. En la
investigación se explica detalladamente el metabolismo de ciertos
microorganismos capaces de sintetizar sustancias toxicas que podrían inclusive
matar a algún otro ser vivo.En el primer apartado se explica el funcionamiento de
los microorganismos, las diferentes reacciones y procesos metabólicos que
efectúan, haciendo posteriormente énfasis en los procesos que realizan y que
tienen fundamental importancia y aplicaciones en ramas como la medicina, la
industria en sus diferentes clasificaciones, entre otras.Aunado a esto se incluye
contenido relativo a los medios necesarios para que estos microorganismos se
desarrollen además de la clasificación de los mismos dependiendo de los patrones
que presenten al ser sometidos a determinadas condiciones.
Posteriormente podemos encontrar los efectos que tienen determinados
microorganismos en medios contaminados, es decir, la forma en que inhiben la
contaminación generada por otros agentes, reduciendo factores de riesgo para
otros seres bióticos y permitiendo su permanencia en la cadena alimentaria.
Finalmente se incluye un apartado de conclusiones sobre el desarrollo del trabajo
de investigación que proyecta la importancia y trascendencia que tiene la vida
microscópica para la conservación y desarrollo de otras especies de seres vivos.
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2.1 CAMBIO CLIMÁTICO
Las bacterias son los organismos más pequeños que tienen la maquinaria
requerida para el crecimiento y la replicación. Están compuestas, como las células
eucariotas, por proteínas, polisacáridos, lípidos, ácidos nucleicos, entre otros.
Estas macro-moléculas pueden formar parte de estructuras celulares más
complejas, como la pared celular y la membrana plasmática. El crecimiento
bacteriano se define como el aumento ordenado de todos los constituyentes
químicos de la célula. Es un proceso complejo que supone la replicación de todas
las estructuras y componentes celulares a partir de nutrientes exógenos.
El conocimiento de la fisiología y del metabolismo bacteriano tiene algunas
aplicaciones prácticas. En principio permite conocer el modo de vida y el hábitat
de diferentes especies bacterianas. El ser humano actuando como huésped,
ofrece una variedad de nichos ecológicos que se diferencian entre sí por aspectos
físicos y químicos (temperatura, concentración de oxígeno, pH, presión osmótica,
etc.), en los cuales pueden crecer y multiplicarse distintas especies bacterianas
según sus requerimientos nutricionales, ambientales y atmosféricos.
Además, permite formular medios de cultivo para el aislamiento e identificación de
los patógenos participantes. Desde un enfoque terapéutico, nos permite conocer y
entender el modo de acción de algunos antibióticos que bloquean una vía
metabólica o la síntesis de alguna macromolécula esencial para la bacteria.
El término metabolismo se refiere al conjunto de reacciones químicas que se
producen en la célula y tiene tres funciones específicas. La primera es obtener
energía química del entorno y almacenarla, para luego usarla en diferentes
funciones celulares. La segunda es convertir los nutrientes exógenos en unidades
precursoras de los componentes macromoleculares de la célula bacteriana. Y la
tercer función es formar y degradar moléculas necesarias para cumplir funciones
celulares específicas, por ejemplo: movilidad y captación de nutrientes.
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El metabolismo se produce por secuencias de reacciones catalizadas
enzimáticamente y se divide en anabolismo y catabolismo. El proceso por el cual
la célula bacteriana sintetiza sus propios componentes se conoce como
anabolismo y resulta en la producción de nuevo material celular; también se
denomina biosíntesis. La biosíntesis es un proceso que requiere energía, por lo
tanto las bacterias deben ser capaces de obtenerla de su entorno para crecer y,
eventualmente, multiplicarse. El conjunto de reacciones degradativas de los
nutrientes para obtener energía o para convertirlos en unidades precursoras de la
biosíntesis, se conoce como catabolismo. Las catabólicas resultan en la liberación
de la energía química contenida en los nutrientes, mientras que las anabólicas la
consumen. Por lo tanto, la energía liberada como resultado de las reacciones de
oxidación reducción del catabolismo, debe ser almacenada y transportad de
alguna manera. Una de ellas es como compuestos con uniones fosfato de alta
energía; dichos compuestos luego se usan como intermediarios en la conversión
de la energía conservada en trabajo útil. El compuesto fosfato de alta energía más
importante en los seres vivos es el trifosfato de adenosina (ATP). Éste se genera
en la célula bacteriana por dos procesos diferentes: fosforilación a nivel del
substrato y fosforilación oxidativa.
Dadas las reacciones del metabolismo en determinadas condiciones, las
diferentes funciones que comprenden los microorganismos son:
En las bacterias de interés médico los sistemas de oxidación reducción
transforman la energía química de los nutrientes en una forma
biológicamente útil; dichos procesos incluyen la fermentación y la
respiración.
a) Fermentación
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Tipos de fermentación
Fermentación alcohólica
Es el tipo de fermentación más antigua que se conoce. Produce etanol a partir de
glucosa. Aunque ciertas bacterias producen alcohol, éste es elaborado por otras
vías.
Fermentación homoláctica
Todos los miembros del género Streptococcus, Pediococcus y muchas especies
de Lactobacillus fermentan la glucosa fundamentalmente a ácido láctico con poca
acumulación de otros productos finales. En esta reacción el piruvato se reduce a
ácido láctico por acción de la enzima láctica deshidrogenasa, actuando el NADH
como dador de electrones. Esto ocurre en la tercer etapa de la vía glucolítica.
Fermentación heteroláctica
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En este tipo de fermentación solo la mitad de la glucosa se convierte en ácido
láctico, el resto se transforma en una mezcla de anhídrido carbónico (CO2), ácido
fórmico, ácido acético, etc.
En esta fermentación se emplea fundamentalmente la vía de las pentosas y se
produce en las bacterias del género Leuconostoc y Lactobacillus.
Fermentación del ácido propiónico
Es característica de algunas bacterias anaerobias como el Propionibacterium
(bacilo grampositivo, no esporulado). Este tipo de fermentación tiene la ventaja de
que genera una molécula más de ATP.
Fermentación ácido mixta
Es característica de la mayoría de las enterobacterias. Bacterias como Shigella,
Salmonella y E. coli fermentan las hexosas a través del piruvato a ácido láctico,
ácido acético, ácido succínico y ácido fórmico.
Fermentación de butanodiol
Varias bacterias como Enterobacter, Serratia y Bacillus producen 2,3-butanodiol
durante la fermentación de la glucosa. Este deriva de la condensación de dos
moléculas de piruvato en una molécula neutra de acetoína que luego es reducida
a 2,3-butanodiol.
Fermentación del ácido butírico
Se ve en bacterias del género Clostridium (bacilo grampositivo, anaerobio y
esporulado).Si bien hasta ahora nos hemos referido solo a la fermentación de
hidratos de carbono como procedimiento para obtener energía, debemos destacar
que otros compuestos orgánicos pueden ser fermentados, por ejemplo:
aminoácidos (alanina, glicina). En Clostridium proteolíticos, la fermentación de
aminoácidos más característica es la reacción de Stickland.
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b) Respiración
Los microorganismos utilizan nutrientes que se clasifican en macro y
micronutrientes. El carbono es el mayor constituyente de la célula bacteriana,
Según la forma en que lo usa, existen fundamentalmente dos tipos de bacterias:
autótrofas y heterótrofas. Las primeras son capaces de sintetizar todos sus
componentes orgánicos a partir de compuestos inorgánicos como el CO2. Como
ejemplo de este grupo citamos las bacterias del suelo, que carecen de interés
médico. En cambio, las heterótrofas usan sustancias orgánicas como fuente de
carbono. En este grupo se encuentran todas las bacterias de interés médico. Los
micronutrientes podrían ser el cobalto, manganeso y el cobre.
La glucosa, por ejemplo, es usada como fuente de carbono y de energía.
2.2 LLUVIA ÁCIDAEstas sustancias incluyen vitaminas del complejo B, aminoácidos, purinas y
pirimidinas.
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Las bacterias que no necesitan factores de crecimiento, se denominan
prototróficas y, las que sí los requieren, auxotróficas para ese factor.
2.3 CAPA DE OZONO
a) Gases: Este elemento favorece el desarrollo de microorganismos,
dependiendo de la capacidad de estos en presencia de oxígeno se
clasifican en:
i.- Aerobias: bacterias que se desarrollan en presencia de oxígeno libre.
ii.- Anaerobias: bacterias que se desarrollan en ausencia de oxígeno libre.
iii.- Anaerobias facultativas: bacterias que se desarrollan tanto en presencia
como en ausencia de oxígeno libre.
iv.- Microaerófilas: bacterias que crecen en presencia de pequeñas
cantidades de oxígeno libre.
b) Temperatura:
i.- Psicrófilas: capaces de desarrollarse a 0° C o menos. Su temperatura
óptima es alrededor de los 15° C.
ii.- Mesófilas: crecen mejor entre 25 y 40° C.
iii.- Termófilas: crecen mejor entre 45 y 60° C.
c) Suministro de luz
d) Nutrientes o fuentes energéticas
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2.4 MONITOREO DE CONTAMINANTESLas bacterias desempeñan un papel importante en el reciclado de muchos
elementos y compuestos químicos en la naturaleza, muchos de ellos con una
elevada toxicidad. En ausencia de dichas actividades bacterianas, la vida en la
Tierra no sería posible. La basura y los desperdicios nos inundarían si las
bacterias no acelerasen la descomposición de las plantas y animales muertos.
Como resultado de su actividad, los restos de sustancias orgánicas de las plantas
y los animales se descomponen en partículas inorgánicas. Este mecanismo es
una fuente importante de alimento para las plantas. Además, las leguminosas
enriquecen el suelo al incrementar el contenido de nitrógeno gracias a la ayuda de
la especie Rhizobium radicicola bacteria que infecta las raíces de las plantas y
origina nódulos de fijación de nitrógeno. El proceso fotosintético en que se basan
las plantas fue desarrollado, originalmente, en bacterias, así, de acuerdo a
la teoría endosimbiótica, los cloroplastos y las mitocondrias de
las células eucarióticas derivaron de bacterias primitivas que parasitaron a otras
procariotas.
2.5 MÉTODOS Y EQUIPOS PARA SU MONITOREOLas bacterias planctomycetes son usadas en el proceso de anammox (oxidación
anaeróbica de amonio), usa menos energía que los sistemas tradicionales de
eliminación de nitrógeno biológico porque sólo una parte del amonio en las aguas
residuales necesita ser nitrificada, y elimina el amonio sin el gasto de aeración o
aditivos. Se han logrado tasas altas de eliminación de nitrógeno mejorando
el ambiente para la multiplicación bacteriana, pero su lenta velocidad de
crecimiento hace difícil su cultivo. Este método elimina hasta 500 g de nitrógeno
por metro cubico diariamente.
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2.6 LEGISLACIÓN NACIONAL SOBRE LA CONTAMINACIÓNLa biorremediación hace referencia al empleo de microorganismos, en especial
bacterias, para devolver los elementos presentes en los tóxicos químicos a sus
ciclos naturales en la naturaleza.
La biorremediación se ha utilizado en la limpieza de vertidos de petróleo,
pesticidas y otros materiales tóxicos. Por ejemplo, los accidentes en los que están
implicados tanques de petróleo gigantescos originan importantes vertidos que
contaminan las costas y dañan la fauna. Las bacterias y otros microorganismos
pueden convertir los materiales tóxicos del petróleo crudo en productos menos
dañinos como CO2. La adición de fertilizantes que contienen nitrógeno, fósforo y
oxígeno a las áreas contaminadas estimula la multiplicación de las bacterias ya
presentes en el medio y acelera el proceso de limpieza.
Las bacterias son muy importantes en el tratamiento de las aguas residuales. El
tratamiento habitual comprende múltiples procesos. Por lo general, comienza
mediante un proceso de sedimentación en el que los materiales más pesados se
depositan en el fondo. A continuación se borbotea aire en esas aguas residuales.
Este proceso recibe el nombre de fase aeróbica y favorece que las bacterias que
utilizan oxígeno fragmenten la materia orgánica en ácidos y CO2. En esta fase se
eliminan también la mayoría de los microorganismos patógenos. Los sedimentos
de las aguas residuales son tratados en una fase posterior con bacterias
anaerobias.
Estas bacterias fragmentan los sedimentos, produciendo metano que puede ser
utilizado como combustible para el funcionamiento de las instalaciones de las
plantas de tratamiento. Actualmente, la fase anaeróbica precede algunas veces a
la fase aeróbica.
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CONCLUSIONES
Dada la información ya analizada podemos concluir que la amplia gama de
microorganismos presentes en la Tierra, son de fundamental importancia y
trascendencia en la conservación de la vida en los diferentes ecosistemas y
medios, pues además de diversificar la ya abundante variedad de seres vivos,
salvaguardan sus hábitats al participar en diferentes procesos que permiten la
síntesis y eliminación de sustancias toxicas que afectan y pueden inclusive llevar a
la muerte a otras formas de vida.
Si en algún momento algún tipo de microorganismo dejase de existir, eso afectaría
muy seriamente la vida en la Tierra, ya que se desataría un inmenso caos que
podría llevar a la extinción de todo ser vivo en el planeta incluyendo la raza
humana.
Por lo anteriormente mencionado podemos afirmar que entre cada individuo,
planta, protozoo… etc, existe una relación dada de forma natural, tan natural que
resulta imposible ante la vista y manos humanas poder controlar, de modo que si
el ser humano en un intento de tener el control sobre todo lo que le rodea, cae en
un error y logra alterar de forma accidental o incidental los ciclos que aseguran y
conscienten la vida dentro de nuestro planeta, esa acción podría llevar a efectos
faticos que terminarían con la extinción de nuestra raza, es por eso que la ciencia
debe ser tomada tal cual es, como conocimiento dedicado al progreso y bienestar
de los seres bióticos, como una ruta a un futuro prometedor y no como una que
lleve al atraso.
FUENTES DE REFERENCIA
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Forbes BA, Sahm DF, Weissfeld AS. editors. Bailey & Scott´s. Diagnostic
Microbiology. 11th. ed. St. Louis,
Missouri. Mosby. 2002.
• Joklik WK, Willett HP, Amos DB, Wilgert CM. editores, Zinsser
Microbiología. 20ª ed. BsAs. Panamericana; 1994.
http://redalyc.uaemex.mx/src/inicio/ArtPdfRed.jsp?iCve=181214889004
http://www.aeet.org/ecosistemas/032/informe1.htm
Alexander, M. 1994. Biodegradation and Bioremediation. Academic Press, San Diego, California
