BACTERIAS FIJADORAS DE NITRÓGENO DE VIDA LIBRE UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTAL (Microbiología) BACTERIAS FIJADORAS DE NITRÓGENO DE VIDA LIBRE MIGUEL ANGEL GARCÍA RESTREPO

INTRODUCCIÓN 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).

FIJACION Del NITROGENO La Fijación Y Adquisición Del Nitrógeno Es Fundamental Para El Crecimiento Y Desarrollo Vegetal, Superada Solo Por La Fotosíntesis.

Los microorganismos fijadores 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 fijadores de N Existen en la naturaleza tres grandes sistemas de fijación: En forma libre Asociaciados a una planta Simbiosis

TIPO DE METABOLISMO AL FIJAR N IMPORTANCIA ECONÓMICA MICROORGANISMO TIPO DE METABOLISMO AL FIJAR N IMPORTANCIA ECONÓMICA BACILACEAS Bacillus polymyxa Clostridium Aeróbico, heterotrófico Beneficios marginales en agricultura AZOTOBACTERIAS Azotobacter Azomonas insignis Azotococcus agilis Beijerinckia derxii Derxia gummonsa Xhantobacter flavus   Anaeróbico, heterotrófico Beneficios a cosechas no confirmados ENTEROBACTERIAS Klebsiella pneumoniae-nterobacter aerogenes-Erwinia herbicola- Citrobacter freundii-Azospirillum brasilense Anaeróbico o microaerófilo Importantes en la fijación asociativa RIZOBIACEAS Rhizobium- Bradyrhizobium Microaerófilo, heterotrófico Muy importantes en el cultivo de leguminosas

STREPTOMICETACEAS Frankia Microaerófilo, heterotrófico Uso potencial en bosques METANOMONADACEAS Methylocystis- Methylococcus Microaerófilo, autotrófico Obtención de proteína unicelular TIOBACTERIACEAS Thiobacillus ferrooxidans Microaerófilo  Minería microbiana CIANOFICEAS Anabaena- Nostoc- Gloeothece Spirulina- Synechococcus Anaeróbico o microaerófilo, fotolitotrófico Cultivo de arroz, producción de proteína unicelular CROMATIACEAS Chromatium vinosum Anaeróbico, fotolitotrófico   CLOROBIACEAS - Chlorobium limicola RODOSPIRILACEAS Rhodospirillum rubrum- Rhodopseudomonas palustris Rhodobacter capsulatus Rhodomicrobium 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 organismos de vida libre aeróbicos fijadores de nitrogeno su respectiva fuente 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 quistes mesófilos 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 de 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 de 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 de la Celula de las bacterias del azotobacter 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 de la celula de las bacterias del azotobacter 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

Fuente de alimentos 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

Ecologia 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 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 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 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 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.