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INGENIERA DE BIORREACTORES (Ing. J. Orbegoso L.) BIORREACTOR AMBIENTAL PARA TRATAMIENTO DE DERRAMES PETROLEROS

(Microbiologa del Petrleo) I. INTRODUCCIN a DEGRADACIN DE HIDROCARBUROS (por medio de microorganismos) Se han descubierto casi 200 variedades de microorganismos en fuentes petroleras, que pueden explicar el metabolismo de hidrocarburos de petrleo. Para que un microorganismo crezca y viva con petrleo, debe tener como nica fuente de carbono y energa en condiciones de alta temperatura, salinidad y baja tensin de oxgeno. Para degradar detergentes se busca una especie de Pseudomonas. Los detergentes son alki-bencen-sulfonatos de sodio; molculas muy resistentes a la accin de los microorganismos y que causan un grave problema ecolgico de aguas y campos. Esta molcula de los detergentes, con precursores ramificados y estables, es orgnica y es derivada del petrleo, y su uso desmedido causa trastornos irreversibles en la calidad del agua y suelo, y lo ideal sera que la industria petrolera produjera precursores lineales que son biodegradables.Los microorganismos en estudio son de los gneros Bacilus y Pseudomonas, en algunos casos modificados genticamente y manejados de tal forma que no causen daos a la salud humana, es decir, que no sean patgenos; por otro lado, se debe tratar de encontrar un microorganismo que degrade a los contaminantes, pues hay mtodos que eliminan contaminante pero producen algo peor. Los microorganismos producen una enzima que degrada o rompe algn enlace molecular de los compuestos y los utiliza como fuente de carbono. Lo que para todos es un contaminante, para el microorganismo es un alimento, ya sea la molcula completa o parte de ella; o la actividad propia del microorganismo en el ambiente tiene la capacidad colateral de actuar sobre la molcula indeseable, aunque no la pueda utilizar, pero la modifica para que otro microorganismo, que exista en el mismo medio, la utilice. De esta manera, existen muchas posibilidades. Qumicamente, el petrleo es una mezcla compleja de hidrocarburos(gases, liquidos y slidos), es decir, de compuestos ricos en carbono e hidrgeno, aunque contiene otros elementos minoritarios como azufre, oxgeno y nitrgeno, trazas de metales(hierro, nquel, vanadio y otros). Es compleja porque dada la capacidad del tomo de carbono de formar cuatro enlaces con otros tomos de carbono, se pueden organizar como cadenas como ciclos (ver Tabla 1) En la degradacin ocurren procesos fisicoqumicos entre la interaccin natural del contaminante con el ambiente que incluyen la dispersin, dilucin, absorcin, volatilizacin, estabilizacin qumica o la biodegradacin del contamnate (Biorremediacin). En la mayora de los casos, la biorremediacin es la mejor alternativa para el tratamiento de esta contaminacin (Arroyo, M., et al., 2001). En los procesos de biodegradacin que tienen lugar de forma natural en el medio, se les conoce como atenuacin natural. La atenuacin natural Transforma el contaminante en formas menos toxicas, por procesos fsicos (evaporacin, dispersin, dilucin), qumicos (oxidacin/reduccin) y biolgicos (degradacin), que reduce la movilidad, la masa y la concentracin del contamnate (Gideon, O., y Paschal, O. 2008). Entre los factores que influyen en la eficacia y viabilidad de la degradacin se destacan (Arroyo, M., et al., 2001): Condiciones geolgicas y geoqumicas favorables. Confirmacin de la existencia de los tipos y nmero de poblaciones de microorganismos

que puedan biodegradar los contaminantes. Produccin y conservacin en el medio de subproductos de carcter persistente o ms

txicos que los iniciales, durante y despus. La no existencia de producto libre en flotacin sobre el nivel fretico. Condiciones ptimas de concentracin de oxgeno disuelto. Presencia de compuestos utilizados como aceptores de electrones en condiciones

anaerobias como nitrgeno, fosforo, sulfatos entre otros. Existencia de un coeficiente de retardo favorable para que se produzcan los fenmenos

de sorcin con suficiente eficacia. Que se produzca una dilucin suficiente para que la concentracin se vea disminuida

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. Una caracterstica comn de los hidrocarburos es que son biodegradables de forma aerobia y anaerobia. Sin embargo, la tasa de biodegradacin aerobia depende de la complejidad de la molcula contamnate y de la disponibilidad de aceptores de electrones. Los hidrocarburos grandes muy ramificados, o que contienen muchos anillos aromticos son difciles de degradar. Uno de los aspectos de su escasa biodegradabilidad es su baja solubilidad en agua. El otro es que la compleja estructura hace difcil que los organismos encuentren el lugar para realizar el ataque enzimtico inicial. El paso inicial en la degradacin de hidrocarburos por bacterias, es generalmente, la introduccin de oxgeno en la molcula, que requiere una inversin de energa y oxgeno elemental. El hidrocarburo se oxida mediante dos electrones. La ventaja para los microorganismos es que los productos de las reacciones de oxigenacin estn ms disponibles. Especficamente los productos son fcilmente atacados en posteriores reacciones de deshidrogenacin e hidroxilacin y son ms solubles en agua (Arroyo, M., et al., 2001). En la actualidad son muchos los hidrocarburos aromticos que se sabe son biodegradables en ausencia de oxgeno, se han aislado organismos que efectan la biodegradacin de muchos hidrocarburos aromticos y se han descubierto trayectorias bioqumicas por medio de las que el oxgeno procedente del agua o de hidrocarburos carboxlicos se introduce en el anillo aromtico. En general, las reacciones anaerobias son bastante lentas comparadas con sus contrapartidas aerobias, pero se producen y tienen importancia en el caso de los hidrocarburos aromticos. Est surgiendo la evidencia de que los hidrocarburos alifticos tambin pueden degradarse en ausencia de oxgeno (Arroyo, M., et al., 2001). El inters por el destino de los residuos del petrleo es relativamente reciente. Las necesidades de una sociedad cada vez ms consumista, han llevado a un crecimiento de la industria petroqumica con un fuerte impacto sobre la calidad del ambiente La contaminacin por petrleo suelen tener gran repercusin sociolgica cuando es de carcter masivo. Sin embargo, la proximidad cotidiana a la contaminacin por petrleo no tiene su origen en estos episodios escandalosos. Nuestro uso energtico cotidiano, las redes de almacenaje y distribucin de los productos energticos, probablemente nos sitan ante riesgos ambientales, no por desconocidos menos significativos. Tan es as que, son ms frecuentes las actividades para descontaminar ambientes desconocidos por la opinin pblica, que aquellos contaminados en episodios de mayor significacin meditica. II. HIDROCARBUROS Los hidrocarburos son de origen biolgico o antrpico. Los HCs biognicos son sintetizados por plantas, animales y microorganismos. A los HCs biognicos se les unen los de origen industrial como los del refino de petrleo (separacin por destilacin de sus componentes). Los HCs antrpicos ms significativos son los hidrocarburos aromticos policclicos (PAHs; Polycyclic Aromatic Hidrocarbons), los sustituidos con sulfuro o nitrgeno y sus homlogos alquilicos. Muchos PAHs son estables y txicos (los hay carcingenos y mutagnicos, como se explica ms abajo). Los PAHs estn formados por dos ms anillos de benceno fusionados en disposicin lineal, angular o agrupada como han sido descritos por Cerniglia (1997) y se diferencian por el nmero y posicin de sus anillos. Suelen distribuirse en dos clases: PAHs de bajo peso molecular (de dos a tres anillos aromticos) como el naftaleno, fluoreno, fenantreno, antraceno y derivados, y PAHs de alto peso molecular (de 4 a 7 anillos aromticos, fraccin C22-C40) como el criseno. Los efectos biolgicos de los PAHs estn relacionados con su tamao y estructura, que condicionan sus propiedades fsicas y qumicas y, por tanto su distribucin en la naturaleza. Los PAHs de alto peso molecular son relativamente inmviles, de baja volatilidad y solubilidad en agua. Los efectos cancergenos de diecisis PAHs los definen como contaminantes prioritarios por la Organizacin Mundial de la Salud y por la Unin Europea (naftaleno, acenaftileno, acenafteno, fluoreno, fenantreno, antraceno, fluoranteno, pireno, benzo(a)antraceno, criseno, benzo(b)fluoreno, benzo(k)fluoreno, benzo(a)pireno, indeno(1,2,3-cd)pireno, dibenzo(ah)antraceno y benzo(ghi)perileno). Los PAHs se encuentran distribuidos en el suelo y

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subsuelo debido principalmente a los derrames de petrleo en la industria petroqumica, y al aporte atmosfrico. La fuente principal de PAHs es la combustin incompleta de combustibles fsiles, de residuos forestales y agrcolas o por derrames de petrleo. III. DESCONTAMINACIN DEL SUELO (bioreparacn, biodegradacin, cometabolismo,

mineralizacin y recalcitrancia) 3.1 La bioreparacin (bioremediation) es una tecnologa de tratamiento de la

contaminacin que utiliza los sistemas biolgicos para mineralizar o transformar los contaminantes y es un concepto que ha entrado por derecho propio en los textos cientficos. La bioestimulacin (adicin de nutrientes y la aireacin), el bioaumento (adicin de microorganismos) y el registro de la biodegradacin natural (bioreparacin intrnseca) son los tres procesos includos en el concepto de bioreparacin del suelo.

Degradacin microbiana: La biodegradacin es el resultado de la metabolizacin. El suelo tiene una capacidad intrnseca de bioreparacin en la que participan los microorganismos. En suelos con malas condiciones para el desarrollo microbiano, la bioreparacin intrnseca decrece. Es posible encontrar mezclas de hidrocarburos prcticamente inalteradas tras 25 aos de la contaminacin de suelos con malas condiciones para el desarrollo microbiano (muy contaminados, con escasos nutrientes y bajas temperaturas). La conclusin es que los microorganismos participan de la biorepacin intrnseca de los suelos

Microorganismos: eucariotas/procariotas: Aunque los eucariotas del suelo pueden participar en la degradacin, algunas bacterias, son las de mayor participacin en la degradacin de los HCs de suelos contaminados por petrleo. Algunos hongos obtenidos de suelos contaminados por petrleo, pueden degradar ciertos PAHs en condiciones controladas de laboratorio. No obstante, tras la contaminacin del suelo por petrleo, hay un cambio desde una microbiota eucariota hasta otra procariota gram-negativa, determinando la prevalencia de ciertos genotipos gram negativos .

3.2. Biodegradabilidad: cambios enzimticos y no enzimticos

La biodegradabilidad de una molcula (orgnica o inorgnica) representa su susceptibilidad a la alteracin por microorganismos. Esta alteracin microbiana puede ser el resultado de procesos no enzimticos o enzimticos. Los no enzimticos derivan de la accin del metabolismo o metabolitos microbianos que producen cambios geoqumicos (como consumo de O2, modificaciones de pH o acumulacin de subproductos metablicos).

Los enzimticos incluyen: procesos que pueden resultar en un mejor crecimiento microbiano (por ejemplo usando la molcula como fuente de energa), procesos que detoxifican el medio (por ejemplo facilitando la lixiviacin de txicos inorgnicos de la vecindad de las clulas) o procesos que no ofrecen beneficio aparente al microorganismo que los promueve. Entre estos ltimos se encuentra la biodegradacin por cometabolismo.

3.3 Cometabolismo

El trmino cometabolismo se utiliza con una doble definicin: i) proceso desarrollado fortuitamente por enzimas que son inducidas por una molcula diferente de aquella que se metaboliza, ii) procesos en los que los miembros de una comunidad microbiana metabolizan los subproductos metablicos de otros. En condiciones naturales pues, no siempre es posible atribuir la biodegradacin de una molcula a un grupo de microorganismos concretos.

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3.4 Mineralizacin/alteracin

Por otro lado, la biodegradacin puede implicar la mineralizacin de la molcula, o solamente su alteracin estructural. En ambientes aerobios la alteracin estructural resulta en acumulacin de molculas parcialmente oxidadas ms hidrosolubles y la mineralizacin en el desprendimiento de CO2 y H2O. Por regla general las molculas ramificadas o con anillos polinucleares son ms resistentes a la biodegradacin. A continuacin se resume la biodegradacin de los hidrocarburos del petrleo diferencindolos en alcanos, PAHs y compuestos alicclicos.

Degradacin de alcanos La biodegradacin de los hidrocarburos del petrleo depende adems de su estructura de su tamao molecular. Los alcanos de cadena corta son txicos a muchos microorganismos y relativamente difciles de degradar, los n-alcanos de longitud intermedia (C10-C24) se degradan ms rpidamente. A medida que se incrementa su tamao son ms resistentes a la biodegradacin hasta que dejan de ser utilizados como fuente de carbono a tamaos superiores a 500. La degradacin de alcanos se inicia por oxigenasas (mono- o di-oxigenasas), que rinden usualmente alcoholes primarios, los cuales son secuencialmente oxidados hasta cidos, que suelen reducir su tamao por b-oxidaciones sucesivas Degradacin de aromticos Los anillos aromticos, especialmente los de tipo polinuclear condensado, como los PAHs del petrleo se degradan ms lentamente que los alcanos, algunos con mucha dificultad y algunos en absoluto. Una de las razones de su recalcitrancia (escasa o nula biodegradacin) es que frecuentemente su biodegradacin es cometablica por enzimas inducidas por aromticos de menor tamao. En condiciones aerobias su biodegradacin es iniciada tambin por dioxigenasas, producen catecoles, que permiten la rotura sucesiva de los anillos aromticos hasta intermediarios metablicos comunes. Otras veces se acumulan los dioles producidos o sus productos de oxidacin hasta dar metabolitos txicos, como durante la oxidacin de bifenilos clorados, o PAHs. Los PAHs adquieren efecto mutagnico durante su biotransformacin. En eucariotas los PAHs se oxidan sucesivamente por citocromo P450 monoxigenasas, hasta formar dihidrodiol-epxidos que alquilan el ADN. El cometabolismo de estos productos de transformacin por componentes diferentes de las comunidades microbianas ha sido demostrado en algunos casos. Los compuestos alicclicos frecuentemente no son utilizados como nica fuente de carbono, a no ser que presenten una cadena aliftica suficientemente larga. Frecuentemente su degradacin es tambin cometablica.

Bioestimulacin y landfarming El xito de la bioreparacin depende de tres factores: i) la biodegradabilidad del contaminante especfico, ii) de la comunidad microbiana que la ha de desarrollar y iii) del ambiente. La manipulacin del suelo para acelerar su descontaminacin se incluye bajo el concepto de laboreo del suelo (landfarming).

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La bioreparacin por bioaumento, (inoculacin del suelo con cultivos especializados) suele ser eficaz cuando se realiza en condiciones controladas de laboratorio, pero en condiciones reales de campo, su significacin est controvertida. Ms clara es la aceleracin de la biodegradacin de HCs por modificacin del ambiente (adicin de nutrientes), por bioestimulacin, que por inoculacin de microorganismos degradadores, an siendo autctonos del propio suelo contaminado. Hasta hace pocos aos y probablemente hasta hoy la mayora de las bioreparaciones se han aplicado a lugares contaminados por HCs y dependen de los microorganismos autctonos. En la bioestimulacin se corrigen las condiciones ambientales promoviendo un enriquecimiento espontneo de los microorganismos apropiados para la degradacin de los HCs. A continuacin se resumen las necesidades de oxgeno molecular y de nutrientes para promover la bioestimulacin.

3.5 Algunas molculas recalcitrantes, como los bifenilos policlorados, o algunos PAHs son

degradadas aerobia y anaerobiamente pero la degradacin de HCs depende fundamentalmente de la disponibilidad de oxgeno molecular. El incremento de O2 se consigue mejorando el drenaje del suelo, aadiendo perxido de hidrgeno, o ventilando el suelo o agua subsuperficiales (bioventing y biosparging), aadindole en ocasiones nutrientes o calentando mediante radiaciones. El incremento de la biomasa requiere nitrgeno y fsforo, por lo que su disponibilidad en el ambiente contaminado limita frecuentemente la biodegradacin. Varias formulaciones de ambos nutrientes han sido comercializadas con esta finalidad, en ocasiones con aplicaciones muy particulares, incluso acompaadas de microorganismos (para promover el bioaumento) o la biodisponibilidad con tensoactivos (o microorganismos que los producen) . Un problema aadido es que frecuentemente un contaminante es degradado rpidamente cuando llega al suelo, pero paulatinamente su degradacin disminuye y eventualmente se detiene, an cuando las condiciones sean aparentemente favorables para la degradacin. Este fenmeno se atribuye a la disminucin de la biodisponibilidad del contaminante, depende de su propia naturaleza, de la presencia de otros contaminantes que le acompaan y del tiempo transcurrido desde la contaminacin. La disminucin de la biodisponibilidad es frecuente en vertidos antiguos de petrleo.

IV. MICROORGANISMOS EN SUELOS CONTAMINADOS POR HIDROCARBUROS

Grandes grupos de microorganismos en suelos contaminados por hidrocarburos El resultado de la evolucin es un mundo microbiano capaz de explotar virtualmente todas las fuentes metablicas naturales de la Tierra (y muchas de las sintticas) para su crecimiento y supervivencia. As el crecimiento y la supervivencia microbiana dirigen los ciclos biogeoqumicos de los elementos, manteniendo simultneamente las condiciones para la vida de otros habitantes de la Tierra. Los microorganismos que degradan hidrocarburos pueden o no ser cultivables en las condiciones artificiales de los laboratorios.

Microorganismos no cultivables: hidrlisis de acetato de fluorescena.

a. Estimacin de microorganismos no cultivables

La caracterizacin de las comunidades degradadoras de hidrocarburos es un reto microbiolgico pendiente de resolucin en varios aspectos. La mayora de especies (90-99%) que forman comunidades degradadoras de HCs no forman colonias cuando crecen en medios ordinarios de laboratorio. Parte de las razones para esta ausencia de crecimiento en medios artificiales de laboratorio se encuentra en la consideracin hecha ms arriba sobre la biodegradacin. Otras razones residen en las propiedades de superficie de las clulas que metabolizan sustratos de escasa solubilidad, y en la toxicidad de los contaminantes o la de sus productos de transformacin. La participacin

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de microorganismos no cultivables en la prdida de hidrocarburos del suelo se ha puede estimar mediante la hidrlisis del diacetato de fluorescena (FDA). La incapacidad de crecimiento ha determinado el empleo de diferentes alternativas para cuantificar estos microorganismos degradadores no cultivables, como son ciertas pruebas genticas, los cambios en el potencial redox de los cultivos, en el perfil de biomarcadores lipdicos recuperados del suelo o en la cuantificacin de la hidrlisis del FDA. En esta prctica se utiliza la hidrlisis del FDA para cuantificar la actividad biolgica en el suelo. En las soluciones de FDA solo fluorece la fluorescena liberada metablicamente, por lo que se puede cuantificar la actividad biolgica total del suelo, midiendo A439 nm de las soluciones de FDA obtenidas tras incubacin con el suelo.

b. Estimacin de microorganismos cultivables

El cultivo microbiano sobre diferentes sustratos se ha relacionado con la contaminacin y bioreparacin de suelos. En esta prctica se ha realizado el recuento de microorganismos hetertrofos totales por siembra en masa en agar nutritivo y por siembra en superficie en medio de Stanier. Por el nmero mas probable se realiza el recuento de microorganismos cultivables sobre un alcano aliftico (n-hexadecano), sobre dos mezclas artificiales de PAHs, y sobre tres crudos de petrleo para determinar los microorganismos que pueden crecer sobre las mezclas ms complejas de hidrocarburos.

Si acaso se degradan, es mediante un proceso de cometabolismo, durante el cual otros compuestos son utilizados como fuente de energa (el cometabolito) con la degradacin lateral del compuesto blanco. La degradacin completa (mineralizacin) de molculas orgnicas relativamente complejas a bixido de carbono o metano requiere el esfuerzo concertado de bacterias de diferentes grupos: las fermentativas hidrolticas (eubacterias, p. ej. Chlorobium), las acetognicas (eubacterias, p. ej. Desulfovibrio y Desulfomatuculum) y las metanognicas (arqueobacterias, p. ej. Methanosaeta y Methanospirillum). Debido a su condicin de asociaciones sintrficas (animacin sintrofa), el aislamiento de cultivos puros a partir de los consorcios metanognicos es dificil y ha ocasionado errores en la clasificacin de sus elementos. Existe una gran variedad de microorganismos identificados en la degradacin de compuestos derivados del petrleo (ver tabla 2). Interesantemente, casi todos son eubacterias, aunque en algunos casos se encontraron arqueobacterias y eucariotes. Aunque no han sido caracterizados en su totalidad, muchos de estos microorganismos poseen actividades de peroxidasas y oxigenasas, que permiten la oxidacin ms menos especficas de algunas fracciones del petrleo. Esta oxidacin cambia las propiedades de los compuestos, haciendolos susceptibles de ataques secundarios y facilitando su conversin a bixido de carbono y agua. En algunas ocasiones no es necesario llegar a la mineralizacin, sino que basta una oxidacin para disminuir notablemente su toxicidad o aumentar su solubilidad en agua, incrementando su biodisponibilidad. Uno de los gneros bacterianos ms explotados en bioprocesos no-convencionales es Rhodococcus, un grupo nico consistente en microorganismos que presentan una gran diversidad metablica, particularmente hacia la utilizacin de compuestos hidrofbicos tales como hidrocarburos, fenoles clorados, esteroides, lignina, carbn y petrleo. Algunas cepas de Rhodococcus han sido utilizadas en aplicaciones industriales y ambientales, incluyendo la produccin de cido acrlico y acrilamida, conversiones de esteroides y bioremediacin de hidrocarburos clorados y fenoles. Estos microorganismos presentan una notable capacidad de degradar hidrocarburos alifticos halogenados y numerosos compuestos aromticos, incluyendo algunos sustituidos por halgenos, as como hidrocarburos policclicos aromticos

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Las bacterias del gnero Rhododoccus poseen una gran variedad de vas metablicas para la degradacin y modificacin de compuestos aromticos, incluyendo las actividades de di-oxigenasa y mono-oxigenasa sobre anillos as como la actividad de ruptura de catecol. Algunos aislados presentan tambin la va del 3-oxoadipato. La tolerancia de stas bacterias a la falta de nutrientes, su carencia de un sistema de represin catablica y su persistencia ambiental las hace excelentes candidatas para los tratamientos de bioremediacin. Algunas cepas producen poli-3-hidroxialcanoatos, otras acumulan metales pesados y otras son fuente de enzimas tiles como la fenilalanina

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deshidrogenasa y endoglucosidasas. Otras aplicaciones potenciales de los Rhodococos incluyen la biodesulfuracin de combustibles, la deshalogenacin de emisiones gaseosas y la construccin de biosensores. V. LA DEGRADACIN DE LOS HIDROCARBUROS: 5.1. Degradacin de hidrocarburos alifticos en presencia de oxigeno:

Los hidrocarburos alifticos los podemos clasificar en alcanos, alquenos y alquilos dependiendo de lo saturados que estn sus enlaces. Como norma general decir que como mas insaturado sea una cadena carbonatada ( ms dobles y triples enlaces) ms difcil o lenta ser su degradacin. De igual manera los alcanos de cadena larga son ms resistentes a la biodegradacin a medida que la longitud de su cadena aumenta. Cuando alcanzan un peso molecular superior a 500 dejan de servir como fuente de carbono para el crecimiento microbiano. En general tambin la presencia de ramificaciones reduce la tasa de biodegradacin porque los tomos de carbono terciarios y cuaternarios interfieren con los mecanismos de degradacin o lo bloquean totalmente. Los microorganismos que utilizan hidrocarburos como sustrato deben de tener enzimas denominada monooxigenasas que son dependientes de oxigeno. La mayora de los microorganismos en teora si son capaces de sobrevivir en ese ambiente pueden degradar sin mas problemas hidrocarburos de cadena larga. Para que sea de fcil comprensin y sin entrar en demasiados detalles metablicos podemos decir que para que los microorganismos puedan degradar alcanos primero deben de oxidar con oxigeno el ltimo carbono de la molcula gracias al complejo multienzimtico que no hacen mas que incorporar esta molcula de oxigeno. As se obtiene un hidrocarburo con un grupo alcohol siendo as una molcula mas reactiva. Mediante otras enzimas este grupo alcohol se oxida mas hasta grupo aldhedo y finalmente carboxlico. As se obtiene una

molcula similar a un cido graso y puede ser degradado a acetil-CoA por -oxidacin. Este proceso de oxidacin tambin puede darse en carbonos no

terminales dando lugar a dos cidos grasos que se procesarn por -oxidacin. Todo este proceso se puede ver representado esquematizado en la imagen de la izquierda. Pero como deca aunque la mayora de microorganismos en teora sean capaces de utilizar este mecanismo pocos pueden vivir en esas condiciones. Para hacerlo deben ser capaces de vivir en un medio muy hidrfobo como es el petrleo. Por lo tanto para colonizar las interfases petrleo-agua tienen que variar sustentiblemente la membrana. Adems para introducir los hidrocarburos en la clula lo hacen va vescula. Por lo tanto si hablamos de requerimientos genticos no solo es necesario el sistema monooxigenasa sino otros genes que permitan variar la envoltura y formacin de esas vesculas. Por esta razn son pocos las especias que puedan realizar esta biodegradacin. Sin duda la especie con mas posibilidades y la mas estudiada en el campo es Pseudomonas

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5.2 Degradacin de hidrocarburos aromaticos en presencia de oxigeno:

En el caso de los hidrocarburos aromticos, el principal problema para degradarlos es romper este anillo aromtico que pueden ser muy variados. Los microorganismos que utilizan estos compuestos aromticos como fuente de carbono ,lo que hacen es que en lugar de utilizar una enzima monooxigenasa especfica para cada molcula diferente, utilizan unas vas bioqumicas llamadas vias altas o perifricas que consisten en modificar los diferentes anillos aromticos absorbidos en protocatechuate y catechol. Es decir, la gran variedad de compuestos aromticos que se pueden encontrar son modificados y convertidos a estas dos molculas. A partir de estas dos molculas que convergen todos los compuestos, ya se puede llevar a cabo el rompimiento del anillo mediante enzimas especficas. Esta segunda fase en la degradacin seria lo que se conocera como vas bajas. La imagen de la derecha ilustra la ruta metablica de estas vas bajas. A nivel gnico decir que los genes que intervienen en las vas bajas suelen encontrarse a nivel cromosmico. Sin embargo los genes que intervienen en las vas altas debido a su gran variedad, suelen codificarse en plsmidos, aumentando as la probabilidad de adquirir nuevas vas por transferencia gnica horizontal. Por ejemplo, el plsmido TOL ( pWWO) contiene los genes implicados en transformar el tolueno a protocatechuate o catechol.( En el apartado de regulacin gnica se hace un esmento especial).

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5.3 Degradacin anaerbica:

El hecho que en todos los ambientes donde los hidrocarburos naturales se forman el oxigeno no esta presente, ha hecho pensar a la comunidad cientfica que los hidrocarburos no podran ser degradados anaerbicamente. Pero a finales de 1980s se descubrieron algunos microorganismos que si tenan cierta actividad degradadora bajo condiciones totalmente extrictas. Este conocimiento es tan reciente que an no se comentan ni en los libros de textos mas especializados en el tema ni siquiera la posibilidad. Actualmente se est trabajando mucho en este inslito campo por la importancia que tiene y las aplicaciones potenciales que pueda tener en la biorremediacin. Hay que tener en cuenta que en la mayora de los lugares contaminados donde se quiere aplicar estas tcnicas de biorremediacin hay condiciones anoxignicas o de seguida se consume el oxigeno. Lo que se hacia hasta ahora en estas situaciones es insuflar

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aire en estos ambientes mediante una bomba para favorecer la degradacin aerbica. Evidentemente esta tcnica hace encarecer el proceso aparte que a veces la difusin de oxigeno no puede ser posible. Los pocos estudios realizados hasta ahora han desvelado que los mecanismos de degradacin en estas condiciones son totalmente diferentes a los utilizados en

presencia de oxigeno excepto la -oxidacin que tambin se da en condiciones anxicas. En general se dan procesos de reduccin o condensacin con otras molculas para activar primero los compuestos. Como en esta pagina se quiere dar una idea general sobre el campo de la biorremediacin si se desea saber mas sobre mecanismos de degradacin de diferentes compuestos aromaticos en condiciones anaerbias se recomienda la lectura del siguiente review. y para los mecanismos que se utilizan para degradar compuestos recalitrantes se recomienda este otro review.