178837281 Laboratorio fColumna de Winogradsky TERMINADO

COLUMNA DE WINOGRADSKY La columa !e Wiog"a!#$% e# u m&'o!o !e ()cil co#'"ucci* % a)li#i# +e"o e(ec'i,a mae"a !e #imula" am-ie'e# !e eco#i#'ema#. e#+ecialme'e la# i'e"accioe# !e mic"oo"gai#mo# e #uelo#/ 0Bau'i#'a 1"aci#co. 2334. 5/ 6789

UNIVERSIDAD CENTRAL

Biogeoquímica

Sonia Lucia Gonzales Cardona Stephanie Toro Castañeda Juan Camilo Contreras Andrés David David Ramíre Ramírez z Vivas

Luis Guillermo Avendaño

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COLUMNA DE WINOGRADSKY OBJETIVOS.



Generar un ecosisema en el la!oraorio donde a"are#can disinos i"os de !acerias inerrelacionadas mea!$licamene%



Ideni&icar las di&erenes ea"as 'ue ocurren durane el ciclo del a#u&re

MATERIALES Y REACTIVOS

         

Es"(ula )oella "l(sica de *++ mL ,a"el "eri$dico% Lodo rico en maeria or-(nica% Sul&ao de Calcio% Car!onao de Calcio .uevo Car!onao (cido de sodio Cloruro de amonio )alan#a%

PROCEDIMIENTO

/% ,ara reali#ar la columna se uili#a una "ro!ea de /++ ml o una !oella "l(sica de a-ua o -aseosa% 0% Añadir una &uene de car!ono 1 ener-2a "ara la cadena r$&ica micro!iana3 en ese caso es celulosa3 'ue "uede adminisrarse en &orma de iras de "a"el "eri$dico% Es im"orane 'ue la celulosa "ermane#ca en el &ondo o en la #ona inermedia3 "ero no en la #ona su"er&icial 4% Se llena la columna con lodo3 5maeria or-(nica63 7asa /84 de su volumen% 9% Se añade a la me#cla una &uene de sul&ao 5sul&ao de calcio3 CaSO9 o 1eso6 1 un a-ene em"anador del ". 5car!onao de calcio3 CaCO46% *% El lodo am!i:n "uede me#clarse con el conenido de un 7uevo3 como &uene de a#u&re% Se añade am!i:n !icar!onao s$dico 5Na.CO463 cloruro de amonio 5N.9Cl6 1 am"$n &os&ao ". ;34% La me#cla se com"aca "ara &or#ar la salida de las !ur!u

2

COLUMNA DE WINOGRADSKY

;% Se a"a la columna3 con "ara&ina o con "a"el de aluminio con la a"a del envase3 "ara eviar la eva"oraci$n% Se coloca cerca de una venana donde reci!a lu# solar aenuada3 1 se de% Se e?aminar( la columna "eri$dicamene3 anoando los cam!ios de color 1 -rosor de las di&erenes ca"as% Se omar(n muesras de las ca"as "ara esudiar los di&erenes i"os de microor-anismos% MARCO TEORICO

Los ecosisemas ienen com"licadas relaciones de mea!olismos !acerianos donde los ciclos !io-eo'u2micos ienen &undamenal im"orancia% Eso 7ace del esudio de microor-anismos en ecosisemas naurales3 una acividad di&2cil de 7acer de!ido a la com"le>+ con o!
6 La ac'i,i!a! me'a-*lica !e u mic"oo"gai#mo +ue!e i:i-i" o (a,o"ece" el c"ecimie'o !e o'"o# mic"oo"gai#mo#/


;

COLUMNA DE WINOGRADSKY esa!lecen en di&erenes "ares de la columna de acuerdo a sus caracer2sicas &isiol$-icas 5UNAM6% ,ueden consruirse Columnas de Wino-rads@1 "ara cada ciclo !io-eo'u2mico3 la Columna m(s usada "ara "r(cicas de la!oraorio es en la 'ue involucra el ciclo del a#u&re como elemeno "rinci"al% Estratificación La asienaci$n de los microor-anismos &orma di&erenes esraos en la columna% En la #ona in&erior3 en ausencia de o?2-eno3 se desarrollan microor-anismos anaer$!icos de acividades &ermenaivas "roduciendo como su!"roducos de su mea!olismo alco7ol3 (cidos or-(nicos3 (cido sul&72drico3 meano3 7idr$-eno 1 (cidos -rasos 'ue sirven como susrao "ara el desarrollo de !acerias reducoras de sul&ao% Los su!"roducos li!eran "roducos sul&urados 'ue se e?"anden a la ca"a su"erior creando inercam!ios de sul&uro de 7idr$-eno en di&erenes concenraciones en cada ca"a lue-o las !acerias ro
COLOR

Ferde Ro
MICROORGANISMOS

Al-as 1 Ciano!acerias Ciano!acerias o io!acilos )acerias "r"uras no del a#u&re )acerias sul&oo?idadoras )acerias "r"uras del a#u&re )acerias verdes del a#u&re )acerias sul&oreducoras o &ermenadoras 5Moreno3 0+/06

Las al-as 1 ciano!acerias &orman una ca"a su"er&icial de color verde !rillane3 1 al "roducir o?2-eno a1udan a manener la aero!iosis en la #ona su"erior de la columna3 mienras 'ue3 en el &ondo de la columna3 las !acerias reducoras del sul&ao 5SO906 "roducen sul&uro3 'ue "rovoca el crecimieno de !acerias ro


Las !acerias 'uimior-anoro&as crecen a lo lar-o de oda la columna3 los microor-anismos aero!ios 1 microaer$&ilos en la "are su"erior3 los anaero!ios en las #onas donde 7a1 sul&uro de 7idr$-eno3 a l ca!o de cuaro o seis semanas comen#ar(n a o!servar(n una serie de comunidades micro!ianas en la columna3 'ue de arri!a a!a
•

Principales reacciones (desde la parte superior a la inferior en la Columna de Winogradsky)

CO0  0 .0O



S.0  0 O0



.0SO9 Or-anismos del S

0 S.0  O0



CO0  0 S.0

5C.0O6  .0O  O0 Joos2nesis

0 S  0 .0O )e--iaoa 1 7io7ri? 0 5C.0O6  0 S  .0O Ano?i-enica



5C.0O60  SO90  > .



45C.0O6  CO0  S0  .0O uimioor-anoro&o 1 anaer$!ico

4


8

COLUMNA DE WINOGRADSKY En las dos limas ca"as de la columna3 las Ciano!acerias "roducen la &oos2nesis usando el a-ua como cedene de elecrones con li!eraci$n de o?2-eno molecular3 "or ende se "roduce una #ona o?i-:nica 5Sa-ardo13 0++96% Clasificación de microorganismos La ideni&icaci$n de los microor-anismos "resenes en la Columna de Wino-rads@1 -eneralmene se 7ace de manera macro3 o!servando la coloraci$n3 las caracer2sicas 1 com"oramieno a rav:s del iem"o de los maeriales 'ue com"onen la Columna% .acer un an(lisis m(s "ro&undo "ara deerminar de manera e?aca las concenraciones de la soluci$n 1 los microor-anismos "resenes en ella re'uiere de "rocedimienos m(s com"le
,i-menos micro!ianosH Una &orma de ideni&icaci$n de microor-anismos "uede ser "osi!le "or sus caracer2sicas de los "i-menos micro!ianos3 los cuales suelen ser caroenoides 1 cloro&ilas es"ecialmene los caroenoides se encuenran en odo el Reino Fe-eal en e
•

Cromao-ra&2aH La deerminaci$n de "resencia 1 canidad de microor-anismos "or cromao-ra&2a se 7ace "or medio de la se"araci$n "or com"eencia de dos &ases3 una &i
•

Cromao-ra&2a en Ca"a Jina 5CCJ6H En esa :cnica de se"araci$n3 la &ase &i

<

COLUMNA DE WINOGRADSKY Si los elemenos de la muesra no "asan de incoloros a coloros3 "uede ser necesario usar el revelado de la "laca3 m:odo 'ue "ermie visuali#ar los elemenos "resenes en la muesra% El m:odo re'uiere conar con un "ar$n de re&erencia "ara com"arar el valor de e&eco reardo 5R&6 de la muesra a anali#ar 1 el color de la muesra es(ndar al ser revelada con a-enes 'u2micos •

M:odo de revelado de "lacaH El m:odo de revelado de "laca se "uede 7acer "or m:odo 'u2mico o m:odo &2sico% En el "rimero se o!ienen derivados coloreados o &luorescenes de los com"onenes de la muesra% En el se-undo3 con radiaci$n con lu# UF a la "laca cromao-r(&ica a 0*9nm4=*nm%

•

Caraceri#aci$n es"ecralH Cuando 7a1 caroenoides 'ue no se "ueden ideni&icar "or CCJ3 revelado de "laca 1 com"araci$n de muesras3 se de!e recurrir a ideni&icaci$n "or m:odos es"ecrales3 ales como UFvisi!le3 iR3 EM 1 RMN 5Resonancia Ma-n:ica Nuclear6% El es"ecro visi!le de los caroenoides se encuenra alrededor de 9++ a *++nm% El es"ecro "or iR es "oco il 1 rara ve# se usa3 "ero iene uilidad en caroenoides de "oca a"arici$n en las muesras%

DATOS OBTENIDOS •

/* DE JE)REROH "rimera oma 'ue se !asa en la consrucci$n de la columna de ino-rads@1

•

4 DE MAYOH 0 oma 'ue se !asa en la o!servaci$n de la columna "asados 4 meses a"ro?imadamene

DIMENSIONES JINALES DE CADA UNA DE LAS CA,AS ,RIMERA CA,A 5"a"el "eri$dico6

=3>cm

SEGUNDA CA,A 5ierra6

93; cm

ERCERA CA,A 5"are li'uida6

* cm



CUESTI!"#I

/% Realice los di!u
=


>


0% Invesi-ar las "rinci"ales reacciones de o?idaci$n 1 reducci$n 'ue se "resenan en las #onas de la columna indicando la clase de microor-anismos% $ona aeró%ica& Esa es la "are de la columna m(s rica en o?2-eno 1 m(s "o!re en a#u&re% El a-ua de la "are su"erior de la columna coniene a!undanes "o!laciones de microor-anismos aero!ios3 'ue a"arecen normalmene en 7(!ias acu(icos ricos en maeria or-(nica 5esan'ues "oco "ro&undos3 arro1os3 ec%6% Suelen ser microor-anismos &la-elados3 lo 'ue les "ermie moverse 1 esa!lecerse en nuevas (reas3 as2 como microor-anismos &oosin:icosH al-as 5diaomeas6 1 ciano!acerias &ilamenosas% El o?2-eno 'ue "roducen esos "roducores "rimarios di&unde desde la su"er&icie3 creando condiciones similares a las 'ue e?isen en un la-o con sedimenos ricos en nurienes% $ona microaerófila& Es la #ona en la 'ue sola"an am!os -radienes3 el de o?2-eno 1 el de sul&uro de 7idr$-eno% A"arecen !acerias o?idadoras del a#u&re como )e--iaoa 7io7ri? o 7io!acillus3 'ue usan como &uene de car!ono la maeria or-(nica3 1 o?idan el .0S 'ue lle-a "or di&usi$n desde las ca"as in&eriores a a#u&re elemenal% La reacci$n 'u2mica 'ue se lleva a ca!o es la si-uiene 5reacci$n de )unsen6H O 0 .0S → H0+  S% Son3 "or lo ano3 microor-anismos mi?$ro&os% Esos -:neros acumulan -r(nulos de a#u&re en sus cio"lasmas "or o?idaci$n del .0S% Si se de

7

COLUMNA DE WINOGRADSKY "resenes en esas !acerias em"ie#an a desa"arecer "oro?idaci$n oal a sul&ao 5.0S → S+→SO9 50 –)6 $ona anaeró%ica& Esa #ona coniene .0S 5"rocedene del &ondo63 en la #ona anaer$!ica su"erior "redominan las !acerias &oosin:icas anaero!ias3 1 en la columna se o!servan !andas de colores ro
)acerias ro
•

)acerias ro
En la #ona anaero!ia m(s "ro&unda3 de color ne-ro inenso3 a"arecen microor-anismos ca"aces de reali#ar res"iraci$n anaer$!ica 1 &ermenaci$n% •

)acerias reducoras del sul&ao 5)RS6H Desul&ovi!rio3 Desul&o!acer Desul&oomaculum o Desul&omonas% Usan el sul&ao3 u oras &ormas "arcialmene o?idadas de a#u&re como el iosul&ao3 1 -eneran -randes canidades de .0S en el "roceso% La reacci$n de reducci$n !aceriana del sul&ao es la si-uieneH SO90  > .  .0S  0 .0O  0 O. P % Ese .0S reaccionar( con el 7ierro "resene en el sedimeno3 "roduciendo sul&uro de 7ierro 5II63 'ue "reci"ia 1 da el color ne-ro% Es "or eso 'ue3 en la naurale#a3 los sedimenos acu(icos son &recuenemene ne-ros% La reacci$n ser2a la si-uieneH 

Sin em!ar-o3 no odo el .0S reacciona con el 7ierro 5II63 "are de :se di&unde 7acia arri!a a lo lar-o de la columna de sedimenos 1 es uili#ado "or las !acerias verdes 1 ro

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COLUMNA DE WINOGRADSKY •

)acerias &ermenadorasH uili#an la celulosa del "a"el a"orado como &uene "rimaria "ara su mea!olismo3 a"arecen las !acerias del -:nero Closridium Son anaero!ias esricas3 1 no em"ie#an a crecer 7asa 'ue el o?2-eno desa"arece del sedimeno% Esas !acerias de-radan la celulosa 7asa residuos de -lucosa 13 a coninuaci$n3 &ermenan la -lucosa "ara o!ener la ener-2a 'ue necesian3 "roduciendo una serie de com"uesos or-(nicos sim"les 5eanol3 (cido ac:ico3 (cido l(cico3 (cido succ2nico3 ec%6 como "roducos &inales de esa &ermenaci$n% Esos com"uesos or-(nicos ser(n3 a su ve#3 res"irados "or las !acerias reducoras del sul&ao% Cuando la celulosa se a-oe3 usar(n la maeria or-(nica "roducida "or el reso de !acerias%

am!i:n "ueden a"arecer !acerias meano-:nicas 'ue -eneran C.93 'ue se o!serva como !ur!u
4% Invesi-ar c$mo se relaciona la "racica con los ciclos !io-eo'u2micos%

La rans&ormaci$n de los elemenos claves "ara la su"ervivencia de los or-anismos denro de la columna ienen relaci$n con los ciclos !io-eo'u2micos3 "ues las relaciones de rans&ormaci$n 1 raslado de com"uesos de una clase de or-anismos a oro3 se da "or medio de los nom!rados ciclos !io-eo'u2micos 0UNAM9% La columna de la "r(cica se en&oca so!re odo al ciclo del a#u&re3 "ero se "odr2a desarrollar i-ualmene la re"roducci$n de oros ciclos !io-eo'u2micos e'uivalenes "ara nir$-eno3 car!ono 1 oros elemenos%


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COLUMNA DE WINOGRADSKY Las !acerias 1 ar'ueas ienen -ran canidad de di&erenes &ormas mea!$licas3 'ue son manenidas "or las relaciones 1 de"endencias 'ue 7a1 enre microor-anismos3 unos incenivan el crecimieno de oros 1 al-unos in7i!en el desarrollo de oros microor-anismos% La minerali#aci$n0 o solu!ili#aci$n4 de un com"ueso 1 la o?idoreducci$n del comea!olismo de los microor-anismos con ineracciones con los ciclos !io-eo'u2micos9 de"enden de las condiciones am!ienales% Esos or-anismos incenivan el desarrollo de sus "ares% En &unci$n de la acividad en#im(ica de los microor-anismos3 "ueden usar elemenos o com"uesos or-(nicos e inor-(nicos de la naurale#a3 al como ocurre con el &$s&oro3 dado 'ue la ma1or2a del elemeno en la naurale#a3 es( ara"ado en las rocas 1 en el suelo 1 al-unos oros se encuenran en condiciones insolu!les en a-ua la dis"oni!ilidad del elemeno "ara los or-anismos vivos es limiada% En ra#$n a lo anerior3 "uede radicar la im"orancia del ciclo del &$s&oro3 en la medida 'ue se "roduce la minerali#aci$n 1 solu!ili#aci$n de las &ormas insolu!les 1 la asimilaci$n de los &os&aos inor-(nicos% El a#u&re a!unda en la core#a erresre3 se encuenra dis"oni!le como sul&ao solu!le o en com"uesos or-(nicos el ciclo !io-eo'u2mico del a#u&re se "roduce "or la reducci$n a .0S "or cuena de los microor-anismos3 "oseriormene el sul&ao reducido "or la reacci$n de o?idaci$n es usada "or !acerias anaer$!icas "ara su mea!olismo% El a#u&re es uno de los numerosos com"uesos or-(nicos3 al-unos &orman "roe2nas3 oros lle-an a "lanas 1 "roducores "rimarios en &orma de ion sul&ao SO90 los or-anismos lo incor"oran a las mol:culas en &orma de "roe2na 1 lue-o3 "or cadena r$&ica3 lle-an a or-anismos su"eriores% Cuando esos mueren3 el a#u&re de las "roe2nas se descom"one 1 enra al ciclo del a#u&re en &orma de ion sul&ao en 'ue las "lanas "ueden usarlo nuevamene% El ana-onismo o ani!iosis es el caso en el 'ue los mea!olios in7i!en el crecimieno de oros or-anismos3 "or medio de la "roducci$n de susancias $?icas 5en concenraciones menores a /+ ""m6 "ara los oros microor-anismos 5UNAM6

2 ,or minerali#aci$n se eniende "or la rans&ormaci$n de un com"ueso or-(nico3 a uno inor-(nico ; Solu!ili#aci$n es( de&inida como la rans&ormaci$n de un com"ueso de una &orma insolu!le3 normalmene inor-(nica3 a ora solu!le en a-ua% ,or lo cual los com"uesos 'uedan dis"oni!les "ara los or-anismos%

4 Las rans&ormaciones se reali#an "or medio de reacciones de $?idoreducci$n de elemenos como el Nir$-eno3 A#u&re3 ec%3 "or consi-uiene al-unas rans&ormaciones ocurren en am!ienes aero!ios o anaer$!icos%


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Análisis

En la "r(cica se !usc$ ideni&icar de manera -eneral3 las caracer2sicas de los com"uesos 1 la "resencia de microor-anismos en un microecosisema consruido con una muesra de lodo3 "a"el "eri$dico 1 oros com"uesos or-(nicos e inor-(nicos% En ella se "uede o!servar en la Columna de Wino-rads@1 la an a!undane "resencia de celulosa 5re"resenada en "a"el "eri$dico63 la cual iene la ca"a de ma1or amaño% La #ona anaero!ia es la #ona de menor amaño enre las res ca"as ideni&icadas3 en ella 7a1 menor canidad de !acerias% En la lima ca"a3 la #ona aero!ia 1 microaero&2lica 7a1 ma1or "resencia de o?2-eno 1 "or ende3 ma1or "resencia 1 acividad micro!iana% La coloraci$n de las ca"as3 es"ecialmene en la ca"a microaero&2lica 1 anaer$!ica no es clara3 "osi!lemene de!ido a 'ue durane la "r(cica se a-i$ la Columna 1 la coloraci$n se orn$ 7omo-:nea%

Conclusiones

En la ca"a anaero!ia 7a1 "resencia de !acerias reducoras 'ue dan el as"eco ne-ro o!servado en la Columna anali#ada3 :sas com"onen la ma1or "are de la "o!laci$n de los microor-anismos en la ca"a3 a
BIBLIOGRAFIA •

Columna de ino-rads@1% ,r(cicas de ecolo-2a micro!iana% Al!ero Jone "olo

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7"H88es%scri!d%com8doc8*B0>/0=/8ColumnadeWino-rads@1 Sa-ardo1 marcelo%50++96 3 'iologa de estudio 3 )a72a )lanca Ar-enia Universidad Nacional del Sur


COLUMNA DE WINOGRADSKY •

7"H88de"a%&'uim%unam%m?8am1d8arc7ivero8Jormade"re"ararlacolumna1e
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Mo"eo. R/ 068 !e ?ulio !e 23629/ Revista Reduca/ Recu+e"a!o el 62 !e Ma%o !e 236;. !e :''+@/"e,i#'a"e!uca/e#i!e/+:+-iologiaa"'icle,ie1ile7<<77= Saga"!o%. M/ 023349/ iolo!ía del suelo" Ba:ía Blaca. A"ge'ia@ E!i'o"ial !e la Ui,e"#i!a! Nacioal !el Su"/ Sa'o#. A/ 06; !e ?ulio !e 23379/ Revista Reduca" Recu+e"a!o el 62 !e Ma%o !e 236;. !e :''+@/"e,i#'a"e!uca/e#i!e/+:+-iologiaa"'icle,ie1ile>32>6> UNAM/ 0#/(/9/ #$A%" Recu+e"a!o el 62 !e Ma%o !e 236;. !e :''+@!e+a/(quim/uam/mam%!a"c:i,e"oDi,e"#i!a!Mic"o-iaaColum aWiog"a!#$%26884/+!(

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