RECONOCIMIENTO DE

MICROORGANISMOS

Spirogyra, de la serie MUNDOS MICROSCOPICOS

Jhonny Wahider Cardona Hernández Administración del Medio Ambiente

Facultad de Ciencias Ambientales Universidad Tecnológica de Pereira

2012

Dirección

Jhonny Wahider Cardona Hernández

Dirección Editorial

http://villagallinazoelbuhotuerto.blogspot .com

La obra microfotográfica expuesta por el autor,

Pertenece a la serie: MUNDOS MICROSCOPICOS

Jhonny Wahider Cardona Hernández

Contacto

Correo electrónico

wahider@hotmail.com

Agradecimientos especiales a

Marcela Uribe Lastra

Docente en Bioquímica y Biotecnología

Facultad de Ciencias Ambientales

Universidad Tecnológica de Pereira

Obra bajo licencia de arte libre, puede compartir en la red,

descargar e imprimir, respetando la fuente y derechos de autor

Pereira-Colombia

2012

RECONOCIMIENTO DE MICROORGANISMOS Practica de Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología

14 de Mayo de 2012

Jhonny Wahider Cardona Hernández* *Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología, Semestre II Administración del Medio Ambiente, Facultad de Ciencias Ambientales, Universidad Tecnológica de Pereira. Estudios en Tecnología Química, Universidad Tecnológica de Pereira. Diplomado en Habilidades en Investigación. Escuela superior de Administración Pública ESAP. Correo electrónico: wahider@hotmail.com

INTRODUCCIÓN Los pequeños seres que habitan en el aire, el suelo, el agua, en la materia orgánica dentro y fuera de los cuerpos vivos y en descomposición son conocidos como los microorganismos, entre ellos encontramos a las bacteria, virus, algunos hongos, protozoarios y algunas algas, todos éstos seres dotados de funciones biológicas y estructuras elementales. ¿Pero, cual es la pertinencia de conocer éstas extrañas y pequeñas formas de vida? los microorganismos cumplen diversas funciones y actividades necesarias para el medio ambiente y para la salud humana además en los avances en inmunología, virología, genética y biología molecular.1 Los avances actuales en el campo de la Biotecnología, donde se hace uso de los microorganismos en la experimentación In vivo, para el uso eficiente en la solución de problemas relacionados con el medio ambiente, como la biodegradación y el reciclaje en el tratamiento de aguas residuales y residuos sólidos, la alteración microbiana de alimentos, el biodeterioro de

1 MANUAL DE PRÁCTICAS DE MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL , Ciudad Juárez. Chihuahua. 2011. Pag. 6 http://www.uacj.mx/ICB/cqb/licenciaturaenbiolog%C3%ADa/Documents/Manuales/optativas/MICROBIOLOGIA%20AMBIENTAL.pdf

materiales, la microbiología del petróleo, biodegradación de productos recalcitrantes, en el aprovechamiento de aplicaciones agrícolas, el control biológico de plagas, y tratamiento de plaguicidas, en la biominería y la recuperación de metales pesados, como también en procesos de producción de energías alternativas renovables limpias. También, se realizan estudios en el laboratorio, bajo condiciones de control mas estrictas y especificas, con el fin de comprender el comportamiento de microorganismos en la obtención de productos como enzimas, antibióticos y antitumorales, en estudios sobre el origen de la vida y en la investigación espacial2 El presente trabajo, consta de 9 fichas de reconocimiento de microorganismos, los cuales contienen la siguiente información: Nombre, taxonomía, microfotografía obtenida en la práctica de laboratorio y microfotografía obtenida en la literatura consultada, una descripción general del microorganismo, aplicaciones y funciones medioambientales.

2 ECOLOGÍA MICROBIANA. FACULTADA DE CIENCIAS EXACTAS. UNLP. Pag.7 y 8 http://www.biol.unlp.edu.ar/ecologiamicrobiana/ecomicrobiana.pdf

NOMBRE

ESCHERICHIA COLI

TAXONOMÍA3

Reino Monera - móneras

Filo Bacteria : bacterias, bacterias de origen

Clase Schizomycetes

Orden Eubacteriales

Familia Enterobacteriaceae

Género Escherichia

Especies Escherichia coli

MICROFOTOGRAFÍA Por Jhonny Wahider Cardona Hernández4

MICROFOTOGRAFÍA Por Janice Haney Carr

Cortesia: Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Tecnologica de Pereira. Placa No. 4541d Escherichia Coli.

Cortesia: Public Health Image. EOL Encyclopedia of Life.5

DESCRIPCIÓN

Bacterias Gram-negativas Escherichia coli. Aunque la mayoría de las cepas son inocuas y viven en los intestinos de los seres humanos y animales saludables, esta cepa produce una potente toxina que puede causar una enfermedad grave.

APLICACIONES Y FUNCIONES MEDIOAMBIENTALES

Desde hace un siglo se viene utilizando la determinación de Escherichia Coli como el mejor indicador de contaminación de aguas con materia fecal, siendo 0 UFC/100mL de agua el valor guía dado por la Organización Mundial de la Salud (OMS). (Cepis 2007).6

3 Las fichas de información Taxonómica en éste texto, fueron consultadas en ITIS. Integrated Taxonomic Information Sistem. http://www.itis.gov/ 4 Las microfotografías presentadas por el autor en éste texto, hacen parte de la serie: MUNDOS MICROSCÓPICOS. Derechos reservados de autor. Tomadas el 14 de Mayo de 2012. 5 http://eol.org/data_objects/3602536 6 Tomado del articulo: Evaluación de la degradación de E. coli empleando un fotorreactor de discos rotatorios. Ing.

Investig. vol.27 no.3 Bogotá Sep./Dec. 2007. SciELO Scientific Electronic Library Colombia. Universidad Nacional de

Colombia. http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S012056092007000300007&script=sci_arttext

NOMBRE

EUGLENA

TAXONOMÍA

Reino Plantae - Planta, Plantas, plantas, vegetales

División Euglenophycota - euglènes, euglenoids

Clase Euglenophyceae

Orden Euglenales

Familia Euglenaceae

Género Euglena Ehrenberg, 1838

MICROFOTOGRAFÍA Por Jhonny Wahider Cardona Hernández

MICROFOTOGRAFÍA Por Angelika Preisfel y David Patterson

Cortesia: Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Tecnologica de Pereira. Placa No. 4553c Euglena.

Cortesia: Estudio Australiano de Recursos Biologicos. EOL Encyclopedia of Life.7

DESCRIPCIÓN

De naturaleza extraña es éste espécimen, quien se comporta como una planta o como un animal según las circunstancias del medio, Algunos euglenoides poseen unos orgánulos simples sensibles a la luz llamados "mancha ocular" compuestos por fotorreceptores, y una mancha adyacente de pigmento. Es decir, son autótrofas fotosintéticas pero en condiciones de ausencia de luz son heterótrofas, ingiriendo el alimento presente en el agua circundante. La Euglena presenta una gran variedad de formas, pero todas ellas son fotosintetizadoras y poseen una pequeña mancha ocular que les permite detectar las fuentes de luz.8

APLICACIONES Y FUNCIONES MEDIOAMBIENTALES

Investigaciones con algunas especies de Euglena, debido a su resistencia a ciertas características ambientes extremas como las altas temperaturas y pH acidos.9

7 http://eol.org/data_objects/5225593 8 GUILLEN OTERINO. A. La vida oculta del agua. Pag. 7 http://www.iesbatalladeclavijo.com/tablon/folletooptimizado.pdf 9 Descripción ultraestructural de Euglena pailasensis (Euglenozoa) del Volcán Rincón de la Vieja, Guanacaste, Costa Rica. Rev. biol. trop v.52 n.1 San José mar. 2004. http://www.scielo.sa.cr/scielo.php?pid=S0034-77442004000100006&script=sci_arttext

NOMBRE

METHANOBACTERIUM

TAXONOMÍA

Reino Euryarchaeota

División Euryarchaeota

Clase Methanobacteria

Orden Methanobacteriales

Familia Methanobacteriaceae

Género Methanobacterium

MICROFOTOGRAFÍA Por Jhonny Wahider Cardona Hernández

MICROFOTOGRAFÍA Por Craig Bremmon

Cortesia: Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Tecnologica de Pereira. Placa No. 4544 Bacterias del Cieno (Methanobacterium).

Cortesia: CEBTech ServicesComputer Applications for Engineering and BioprocessTechnology10

DESCRIPCIÓN

Las bacterias metanogénicas, están ampliamente distribuidas en la naturaleza en ambientes anoxigénicos; con mayor frecuencia se encuentran en ambientes terrestres como microambientes de poro medio en suelos, en bosques y praderas, aguas continentales, en especial en pantanos y zonas encharcadas y, en alguna proporción, en el mar. Este último ambiente les genera competencia con microorganismos reductores de sulfatos por el acetato y el hidrógeno disponibles para su supervivencia, sustratos que pueden ser reemplazados por las metilaminas, excretadas por algunos animales marinos.

APLICACIONES Y FUNCIONES MEDIOAMBIENTALES

Las bacterias metanogénicas obtienen su energía mediante la producción metabólica de gas metano, utilizando sustratos como dióxido de carbono, acetato y sustratos de metilo a través de procesos de hidrólisis y acetogenesis y son esenciales en la degradación anaerobia de la materia orgánica en la naturaleza, utilizadas en procesos de biorremediación.11

10

http://www.cebtechservices.com/microG.htm 11 Aislamiento e identificación de microorganismos Aislamiento e identificación de microorganismos del género Methanococcus y Methanobacterium de cuatro fuentes de Bogotá D.C. http://www.unicolmayor.edu.co/invest_nova/NOVA/NOVA10_ARTORIG5_METHAN.pdf

NOMBRE

SPIRULINA

TAXONOMÍA

Reino Monera - móneras

Filo Cyanophycota - algas verde-azuladas, las

cianofíceas

Clase Cyanophyceae

Orden Nostocales

Familia Oscillatoriaceae

Género Spirulina Turpin ex Gomont de 1893

MICROFOTOGRAFÍA Por Jhonny Wahider Cardona Hernández

MICROFOTOGRAFÍA Por David Patterson y Bob Andersen

Cortesia: Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Tecnologica de Pereira. Placa No. 4549d Spirulina.

Cortesia: EOL Encyclopedia of Life.12

DESCRIPCIÓN

La Spirulina o Arthrospira, es una bacteria perteneciente al grupo Cyanobacteria (anteriormente conocido como Cyanophyta o como grupo de las algas verdeazules). Se trata de organismos unicelulares y fotoautótrofos, a pesar de ser unicelulares se agrupan formando tricomas o formas filamentosas, La espirulina es un alimento de elevado valor nutricional para animales y seres humanos.

APLICACIONES Y FUNCIONES MEDIOAMBIENTALES

Su principal empleo es para alimentación y mayoritariamente se consume en crudo en forma tabletas de Spirulina prensada. También se emplea como fuente de pigmentos como son la ficocianina o xantofilas o de ácidos grasos poliinsaturados. Debido al alto contenido en proteínas también se ha estudiado el reemplazo de proteína de soja con spirulina para alimentación animal, de hecho el sobrenombre de spirulina es "proteína unicelular", además se suele utilizar la spirulina como alimento de peces de fondo.13

12 http://eol.org/data_objects/2088079 13 Spirulina http://es.wikipedia.org/wiki/Spirulina

NOMBRE

SPIROGYRA

TAXONOMÍA

Reino Plantae - Planta, Plantas, plantas, vegetales Subreino Viridaeplantae - las plantas verdes División Charophyta - algas verdes, stoneworts Subdivisión Conjugophytina Clase Conjugophyceae Orden Zygnematales Familia Zygnemataceae

Género Spirogyra Enlace En CG Nees, 1820

MICROFOTOGRAFÍA Por Jhonny Wahider Cardona Hernández

MICROFOTOGRAFÍA Por Dennis Kunkel

Cortesia: Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Tecnologica de Pereira. Placa No. 4548c Spirogyra.

Cortesia: Dennis Kunkel Microscopy, Inc.

Science Stock Photography. 14

DESCRIPCIÓN

Alga verde filamentosa (clorofitas, Chlorophyta), La Spirogyra tiene cloroplastos espirales característicos (bandas verdes) dentro de las células alargadas de un filamento causa de sus hilos viscosos, se le conoce también como: el agua trenzas de seda o de sirena. Se presenta en el estancamiento o lento de agua dulce en movimiento.

APLICACIONES Y FUNCIONES MEDIOAMBIENTALES

Utilizado como indicador en la calidad de aguas ricas en nutrientes, contaminación térmica, contaminación orgánica y cambios en la mineralización del agua.

14 http://www.denniskunkel.com/index.php?module=media&pId=102&id=10167

NOMBRE

DIATOMEAS

TAXONOMÍA15

Reino Protista

Filo Heterokontophyta

Clase Bacillariophyceae

MICROFOTOGRAFÍA Por Jhonny Wahider Cardona Hernández

MICROFOTOGRAFÍA Por Antonio Guillen Oterino

Cortesia: Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Tecnologica de Pereira. Placa No. 4552c Diatomeas.

Cortesia: Antonio Guillén Oterino profesor del departamento de Ciencias Naturales del IES Batalla del Clavijo de Logroño (La Rioja). EOL Encyclopedia of Life.16

DESCRIPCIÓN

Las diatomeas habitan tanto en sistemas acuáticos dulces como salados y, además de poseer pigmentos diferentes a los de las algas verdes (clorofíceas), sus células están protegidas por una cubierta externa de sílice formada por dos piezas, desplazándose mediante un sencillo mecanismo de propulsión, o formar agregados coloniales de estructuras muy variadas: arborescentes, en forma de cinta, circulares, etc

APLICACIONES Y FUNCIONES MEDIOAMBIENTALES

Extremadamente sensibles a los cambios que se producen en su entorno, las diatomeas son excelentes bioindicadoras de la calidad de las aguas, en las que pueden vivir libremente, incrementos en la materia organica y la salinidad, acidificación entre otros.

15 WIKIPEDIA La enciclopedia libre. http://es.wikipedia.org/wiki/Diatomea 16 http://eol.org/data_objects/13486983

NOMBRE

ANABAENA

TAXONOMÍA

Reino Monera - móneras Filo Cyanophycota - algas verde-azuladas, las cianofíceas Clase Cyanophyceae Orden Nostocales Familia Nostocaceae

Género Anabaena San Vicente de 1886, Bornet

MICROFOTOGRAFÍA

Por Jhonny Wahider Cardona Hernández

MICROFOTOGRAFÍA

Por Michele Bahr y David Patterson

Cortesia: Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Tecnologica de Pereira. Placa No. 4547c Anabaena.

Cortesia: EOL Encyclopedia of Life.17

DESCRIPCIÓN

Anabaena (Ann-a-frijol-a) uno de los filamentos alga azul verde, que puede formar heterocistos.Filamentos individuales están unidas al sustrato y se producen dentro de una vaina de moco irregular que adquiere sales de metales para convertirse en un color marrón. Heterocistos son esféricas, hialino más, ligeramente mayor que otras células y son un sitio para la fijación de nitrógeno mejorada.

APLICACIONES Y FUNCIONES MEDIOAMBIENTALES

Soporta condiciones ambientales extremas de temperatura a 730C. también la cepa Anabaena sp. CPB 4337 posee capacidad autolumiscente que permite, además de detectar la parte biodisponible del contaminante (Zinc, Plata, Cobre, Cadmio, y Mercurio), indicando una respuesta de forma analítica a partir de un biosensor. Cuando la presencia de estos metales pesados (contaminantes) se incrementa a cierto nivel en el medio extracelular, activaran los sistemas de luminiscencia de la bacteria.18

17

http://eol.org/data_objects/16125880 18 Aplicación de la Cianobacteria Anabaena sp. CPB 4337 como bioindicador de toxicidad por metales pesados en el embalse ESPOL. http://biblioteca.universia.net/html_bura/ficha/params/title/aplicacion-cianobacteria-anabaena-sp-cpb-4337-como-bioindicador-toxicidad-metales/id/54747461.html

NOMBRE

MICROCYSTIS

TAXONOMÍA

Reino Monera - móneras

Filo Cyanophycota - algas verde-azuladas, las cianofíceas

Clase Cyanophyceae

Orden Chroococcales

Familia Chroococcaceae

Género Microcystis Lemmermann de 1907

MICROFOTOGRAFÍA Por Jhonny Wahider Cardona Hernández

MICROFOTOGRAFÍA Por Alla Alster y Tamar Zohary

Cortesia: Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Tecnologica de Pereira. Placa No. 4546c Microcystis

Cortesia: EOL Encyclopedia of Life.19

DESCRIPCIÓN

Las algas son organismos acuáticos y fotosintetizadores que se incluyen, en un reino un tanto artificial que reúne a seres de procedencia y características muy diversas.

Aunque estamos acostumbrados a ver algas pluricelulares en las corrientes de agua o en la orilla del mar, las unicelulares son mucho más abundantes y variadas.20

APLICACIONES Y FUNCIONES MEDIOAMBIENTALES

Las cianobacterias comparten con algunas otras bacterias la habilidad de tomar el N2del aire, donde es el gas más abundante, y reducirlo a amonio (NH4

+), una forma de nitrógeno que todas las células pueden aprovechar. Las cianobacterias, gracias a un metabolismo secundario muy activo, son capaces de sintetizar un gran número de compuestos orgánicos como antibióticos, antivirales, antitumorales, y también otros compuestos nefastos como la geosmina y el 2-metil-isoborneol, que confiere al agua de grifo un sabor execrable.21

19 http://eol.org/data_objects/1153549 20 GUILLEN OTERINO. A. La vida oculta del agua. http://www.iesbatalladeclavijo.com/tablon/folletooptimizado.pdf 21 Cyanobacteria http://es.wikipedia.org/wiki/Cyanobacteria

NOMBRE

CILIADOS

TAXONOMÍA

Reino Los protozoos Filo Ciliophora Clase Ciliatea Subclase Rhabdophorina Orden Hymenostomatida Suborden Peniculina Familia Parameciidae

Género Paramecium

MICROFOTOGRAFÍA Por Jhonny Wahider Cardona Hernández

MICROFOTOGRAFÍA Por Josep Maria Barres

Cortesia: Laboratorio de Bioquímica y Biotecnología. Facultad de Ciencias Ambientales. Universidad Tecnologica de Pereira. Placa No. 4555c Ciliados

Cortesia: Josep María Barres.22

DESCRIPCIÓN

Dentro de los protozoos, el grupo de los ciliados se caracteriza por disponer de una especie de pelos cortos (cilios) que se insertan en la membrana celular y que desempeñan un doble papel, locomotor y defensivo. Los ciliados se alimentan de otros protozoos, algas, bacterias o restos de materia orgánica, la mayor parte de ellos, como Paramecium, Colpidium, Euplotes, etc. se mueven libremente en el agua, pero hay otros como Vorticella o Stentor que viven fijos al substrato, al menos durante buena parte de su existencia y sus modos de vida son muy variados y su reproducción puede ser tanto sexual como asexual.23

APLICACIONES Y FUNCIONES MEDIOAMBIENTALES

El Paramecium es quizá el ciliado más conocido, aunque no es, ni mucho menos, el más común en las aguas dulces, en las que vive cuando hay abundante materia orgánica. Algunos ciliados requieren aguas limpias pero muchos de ellos habitan en sistemas acuáticos con una alta concentración de materia orgánica e intervienen de manera muy activa en su proceso de autodepuración.

22 http://www.barresfotonatura.com/microfotografia/microorganismos/foto/paramecio-2 23 GUILLEN OTERINO. A. La vida oculta del agua. http://www.iesbatalladeclavijo.com/tablon/folletooptimizado.pdf

BIBLIOGRAFÍA

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PEREIRA – COLOMBIA

2012