{"id":84463,"date":"2008-02-14T09:45:00","date_gmt":"2008-02-14T09:45:00","guid":{"rendered":"http:\/\/weblogs.madrimasd.org\/\/universo\/archive\/2008\/02\/14\/84463.aspx"},"modified":"2010-01-22T03:46:33","modified_gmt":"2010-01-22T02:46:33","slug":"planctomycetes-unas-viejas-y-utiles-bacterias-quimiolitotrofas-que-respiran-n2-gas-via-anammox-respiracion-3-salvador-gonzalez-carcedo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/2008\/02\/14\/84463","title":{"rendered":"Planctomycetes unas viejas y \u00fatiles bacterias quimiolitotrofas que respiran N2 gas, v\u00eda anammox. Respiraci\u00f3n 3 (Salvador Gonz\u00e1lez Carcedo)."},"content":{"rendered":"

La descomposici\u00f3n de la MO libera una gran cantidad de nutrientes (org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos) que impulsan el crecimiento de la biocenosis global y bacteriana en particular, del medio en el que ocurre (aguas marinas profundas y someras, sedimentos suelos y como caso especial las plantas de tratamiento de aguas residuales y el interior de los vertederos y plantas de compostaje). Los materiales de partida condicionan a los nutrientes. Adem\u00e1s su evoluci\u00f3n (en forma y ritmo) depender\u00e1 no solo de los actores biol\u00f3gicos, sino tambi\u00e9n de las condiciones de renovaci\u00f3n del aceptor electr\u00f3nico que define al medio como aerobio, el O<\/SPAN>2<\/SPAN>. <\/SPAN><\/P>

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Planctomicetales. Fuente: REGX<\/FONT><\/A><\/o:p><\/SPAN><\/SPAN><\/P><\/SPAN>

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Un d\u00e9ficit en la relaci\u00f3n entre las distintas formas de N mineral, \u201cper se\u201d, y en funci\u00f3n de otros par\u00e1metros como el fosfato i\u00f3nico disponible (relaci\u00f3n N:P) condiciona de manera extraordinaria el tipo de actores biol\u00f3gicos de estos medios. En los suelos, cuando falta N en general se atribuye a distintas causas como la lixiviaci\u00f3n de nitratos, el consumo espec\u00edfico de la producci\u00f3n agraria o la carencia de O2 (en este caso se producen gases con efecto invernadero, de todos conocido) por una mala estructura textural o agregacional del suelo. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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En los medios marinos, la renovaci\u00f3n de O2<\/SUB>, ante altas tasas de consumo, es complicada, y los seres vivos se organizan en columnas seg\u00fan el gradiente de disponibilidad del mismo.  <\/SPAN>Cuando en la columna hay un d\u00e9ficit de O2<\/SUB>, aparece un nuevo e interesante proceso de p\u00e9rdida de N mineral, pues el amonio (t\u00f3xico en cantidades significativas), al no poder nitrificarse, se convierte en un donador de electrones (en condiciones an\u00f3xicas) transformandose en N2 gas, que burbujea hasta la superficie y se pierde en la atm\u00f3sfera (Codispoti and Packard 1980; Deutsch et al. 2001). Se las llama zonas oce\u00e1nicas cr\u00edticas \u201cOMZ\u201d, y la cuantificaci\u00f3n de estas emisiones se encuentran entre el 30 y el 50% del global de N acumulado en los oc\u00e9anos (Codispoti et al. 2001).<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Si hasta hace unos 10 a\u00f1os se cre\u00eda que estas emisiones se produc\u00eda mediante desnitrificaci\u00f3n por la v\u00eda de reducci\u00f3n de los nitratos, con ayuda de bacterias heterotr\u00f3ficas, ciertamente se pens\u00f3 que la falta de O<\/SPAN>2<\/SPAN> disponible podr\u00eda generar acumulo de nitritos y otros componentes organo-nitrogenados intermedios como la hidrazina, de alta toxicidad para el conjunto biol\u00f3gico terrestre o marino, que las bacterias heterotr\u00f3ficas no pod\u00edan resolver. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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La detecci\u00f3n de un nuevo proceso de evoluci\u00f3n del N inorg\u00e1nico predicho por Richard y <\/SPAN> <\/SPAN>col. en 1965, se encuentra de forma inesperada en un medio no natural, las plantas<\/SPAN> de tratamiento de aguas residuales <\/SPAN>(Mulder, 1995)<\/SPAN>. Posteriormente se ha detectado en sedimentos de estuarios marinos <\/SPAN>(Thamdrup and Dalsgaard 2002) sobre hielos (Rysgaard and Glud, 2004) y en aguas an\u00f3xicas (Kuypers et al. 2003).<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Los actores pertenecen a un nuevo orden:<\/SPAN> Planctomycetales<\/SPAN>. Ingnorados hasta hace doce a\u00f1os, reciben actualmente una gran atenci\u00f3n por su utilidad pr\u00e1ctica, al ser capaces de degradar aguas residuales y lodos hasta dejarlos limpios de formas nitrogenadas, que otras bacterias no son capaces de degradar, como la quitina, que crean los eucariontes en cantidades prodigiosas y que pocos microorganismos pueden metabolizar. Hoy estas bacterias parecen encontrarse en muy variados medios ed\u00e1ficos y acu\u00e1ticos.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Planctomicetales. Nature: 422, 608-611(10 April 2003)<\/FONT><\/A><\/o:p><\/SPAN><\/SPAN><\/P><\/SPAN>

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El an\u00e1lisis filogen\u00e9tico de la secuencia 16S rDNA ha permitido a estas bacterias de Plantomycetales agruparlas cinco g\u00e9neros<\/SPAN>: Pirellula, Rhodopirellula<\/I> (formalmente conocida como Pirellula<\/I> sp. cepa 1), Planctomyces, Isosphaera<\/I>, <\/I>y Gemmata.<\/I> De esta forma, los microorganismos responsables de anammox son una rama de las planctomycete. Y a la primera conocida se llam\u00f3 Candidatus \u00abBrocadia anammoxidans\u00bb.<\/I><\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Las planctomycetes son un interesante grupo de bacterias con propiedades muy raras o \u00fanicas. Carecen de algo universal de las bacterias: el peptidoglucano de la pared bacteriana, y tienen un citoplasma diferenciado, con distintos compartimentos limitados por membranas que se ubican de manera espec\u00edfica seg\u00fan su funci\u00f3n. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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El org\u00e1nulo subcelular mas importante es el anammoxosoma. Su membrana conformada como bicapa lip\u00eddica presenta unos fosfol\u00edpidos \u00fanicos los ‘ladderanos’<\/SPAN>. Con ayuda de espectrometr\u00eda de masas <\/SPAN>(Sinninghe Damst\u00e9 <\/SPAN>J.S. y colaboradores (Nature<\/I> 419<\/B>, 708-712,2002) identificaron una variada gama de especies de ladderanos que, respondiendo a la estructura general de los l\u00edpidos de membrana (glicerolfosfato de etanolamina o de colina<\/SPAN>), se caracterizan porque los \u00e1cidos grasos que conforman el resto del fosfol\u00edpido, sufren, en su extremo libre, una cadena de reacciones de ciclado que permite conformar, de forma fisiol\u00f3gica, desde tres a siete estructuras fusionadas de ciclobutano<\/SPAN> mediante disposiciones adyacentes tipo cis<\/I>.<\/SPAN> <\/SPAN><\/o:p><\/SPAN><\/P>

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La elevada densidad molecular del empacado impide a su trav\u00e9s el movimiento pasivo de compuestos org\u00e1nicos (como la hidracina) e inorg\u00e1nicos (como los nitritos), adem\u00e1s de evitar la p\u00e9rdida de potencial reductor. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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El hallazgo de estas mol\u00e9culas parece tener una gran trascendencia en optoelectr\u00f3nica<\/SPAN> (rama de la f\u00edsica que estudia y aplica los conocimientos electr\u00f3nicos de las mol\u00e9culas que interact\u00faan con la luz, en el \u00e1mbito de la fot\u00f3nica). En este campo se incluyen tanto las radiaciones visibles como las invisibles, es decir, radiaciones <\/SPAN>g<\/SPAN>, rayos X, UV e IR). As\u00ed, los ladearnos, gracias a su serie de anillos de ciclobutano fusionados, se cree proporcionar\u00e1n unas propiedades electr\u00f3nicas \u00fanicas o servir\u00e1n como mol\u00e9culas espaciadoras que permitan separar metales o grupos funcionales, lo que permitir\u00e1 desarrollar una nueva clase de materiales opto-electr\u00f3nicos.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Todas estas bacterias son aerobias facultativas, que derivan filogen\u00e9ticamente de un grupo de quimioautotrofos. Los planctomicetos anammox quimioautotrofos como la Brocadia, <\/I>(de aguas residuales) Kuenenia <\/I>(de aguas residuales) y Scalindua <\/I>(de medios marinos, encontrada en el mar Negro a 50 m de profundidad),. convierten nitro + amonio en agua y N gas en ausencia de ox\u00edgeno por los que a esta v\u00eda se la conoce como \u201canammox\u201d (anaerobic ammonium oxidation\u201d), cuyos componentes enzim\u00e1ticos, su disposici\u00f3n espacial y su estequiometr\u00eda de reacci\u00f3n son distintas al proceso de desnitrificaci\u00f3n.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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As\u00ed, la oxidaci\u00f3n anaerobia del amonio (anammox), es la conversi\u00f3n microbiol\u00f3gica del amonio en nitritos y ambos en N2.  <\/SPAN>Su integraci\u00f3n en el ciclo biol\u00f3gico global del N es reciente. Descubierto al final de 1986, es una parte del ciclo muy poco explorada. Con los conocimientos actuales, el proceso anammox es una opci\u00f3n viable en el tratamiento de las aguas residuales. Muy recientemente se ha descubierto que anammox es una parte significativa (hasta el 70%) del ciclo del N en los oc\u00e9anos. <\/o:p><\/SPAN><\/SPAN><\/P>

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Inicialmente, la investigaci\u00f3n de anammox se ha centrado en las propiedades b\u00e1sicas del proceso, en obtener evidencias de su naturaleza microbiana y en conocer los principios del metabolismo del C y del N asociados. Y aparece que el proceso anammox est\u00e1 basado en la conservaci\u00f3n de la energ\u00eda durante la oxidaci\u00f3n anaerobia del amonio cuando los nitritos act\u00faan como aceptores de electrones y la hidrazina como su intermediario metab\u00f3lico. El CO2<\/SUB> es la principal fuente de C, necesaria para su crecimiento. Mas recientemente se ha aprendido que la fijaci\u00f3n de CO2<\/SUB> est\u00e1 acoplada a la ruta del acetil-CoA. Y es la oxidaci\u00f3n anaerobia del nitrito a nitrato, el proceso que dona los electrones necesarios.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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La actividad anammox (18 <\/SPAN>m<\/SPAN>M NH4+\/g prote\u00edna\/min) de las c\u00e9lulas aisladas depende de la densidad y de la adici\u00f3n de cantidades traza (50 <\/SPAN>m<\/SPAN>M) de hidrazina. Se cree, sin contraste experimental, que la falta de hidrazina externa a las c\u00e9lulas anammox, v\u00eda difusi\u00f3n pasiva es la explicaci\u00f3n de la dependencia respecto a la densidad de poblaci\u00f3n de estas c\u00e9lulas. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Bas\u00e1ndose en el balance de masa del enriquecimiento de los cultivos en anammox, se acepta que la estequiomietr\u00eda del es la siguiente:<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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1 NH4<\/SUB>+<\/SUP> + 1,32 NO2<\/SUB>–<\/SUP> + 0,066 HCO3<\/SUB>–<\/SUP> + 0,13 H+<\/SUP><\/o:p><\/SPAN><\/P>

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1,02 N2<\/SUB> + 0.26 NO3<\/SUB>–<\/SUP> + 0,066 CH2<\/SUB>O0.5<\/SUB>N0.15<\/SUB> + 2,03 H2<\/SUB>O<\/o:p><\/SPAN><\/P>

Se ha evaluado que las bacterias anammox son activas entre 6 y 43 \u00baC. Su rango de pH se encuentra entre 6,7 y 8,3 (\u00f3ptimo 8). <\/FONT><\/P>

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En condiciones \u00f3ptimas<\/SPAN>, el consume \u00f3ptimo espec\u00edfico de amonio es de 55 <\/SPAN>m<\/SPAN>M NH4<\/SUB>+<\/SUP>\/g proteina\/min. La afinidad del procesos por ambos sustratos (amonio y nitritos) es muy alta (constante de afinidad por debajo de 10 <\/SPAN>m<\/SPAN>M). La acumulaci\u00f3n de amonio (100 mM) y nitratos (100 mM) no inhiben al proceso anammox. Sin embargo los nitritos si le inhiben por encima de 20 mM. Tambi\u00e9n, cuando la concentraci\u00f3n de nitritos est\u00e1 por debajo de los 5 mM durante largos periodos de tiempo (12 h), la actividad anammox se pierde totalmente, aunque puede restaurarse a\u00f1adiendo cantidades traza (50 <\/SPAN>m<\/SPAN>M) de nitritos o de hidrazina.<\/o:p><\/SPAN><\/P>

Anammox se inhibe totalmente por el O<\/SPAN>2<\/SPAN> si este alcanza el 0,5% de saturaci\u00f3n. En condiciones limitadas de O<\/SPAN>2<\/SPAN> (<0.5%), se pueden conseguir cocultivos de bacterias oxidantes de amonio en forma aer\u00f3bica y anaer\u00f3bica. Estos cultivos convierten el amonio directamente en N<\/SPAN>2<\/SPAN> gas, proceso en que el nitrito act\u00faa como intermediario. <\/o:p><\/SPAN><\/P>

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La aplicaci\u00f3n de este conocimiento en los tratamientos de aguas residuales puede permitir la eliminaci\u00f3n total del amonio en un reactor autotr\u00f3fico sencillo. Este concepto ha recibido el nombre de CANON (eliminaci\u00f3n autotr\u00f3fica completa del N v\u00eda nitrito) y acepta que interact\u00faan dos grupos de microorganismos que desarrollan las dos reacciones secuenciales simult\u00e1neamente: anamox y desnitrificaci\u00f3n.<\/FONT><\/P>

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Saludos cordiales,<\/o:p><\/SPAN><\/P>

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Salvador Gonz\u00e1lez Carcedo<\/FONT><\/H2>

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La descomposici\u00f3n de la MO libera una gran cantidad de nutrientes (org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos) que impulsan el crecimiento de la biocenosis global y bacteriana en particular, del medio en el que ocurre (aguas marinas profundas y someras, sedimentos suelos y como caso especial las plantas de tratamiento de aguas residuales y el interior de los vertederos y plantas de compostaje). Los materiales de partida condicionan a los nutrientes. Adem\u00e1s su evoluci\u00f3n (en forma y ritmo) depender\u00e1 no solo de los actores biol\u00f3gicos, sino tambi\u00e9n de las condiciones de renovaci\u00f3n del aceptor electr\u00f3nico que define al medio como aerobio, el O2.\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":26,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[596,608,602,611],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/84463"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/26"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=84463"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/84463\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":134597,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/84463\/revisions\/134597"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=84463"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=84463"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=84463"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}