POBLACION MICROBIANA DEL SUELO
Los microorganismos del suelo, son los componentes más importantes de este ya que constituyen su parte viva y son los responsables de la descomposición, mineralización de complejos orgánicos, translocación de bioproductos y elementos minerales así como contribuir a la Fij ación de Nitrógeno Atmosférico. En un solo gramo de tierra fértil, se encuentran millones de microorganismos benéficos para los cultivos, entre los cuales se pueden encontrar: bacterias, actinomicetos, hongos, algas, protozoarios y virus que ejercen control sobre las poblaciones bacterias, (Germina, 1993). La mayoría de los suelos contienen entre 109 y 1010 microorganismos por gramo, Madigan et al, 2004), las bacterias son las más numerosas llegando a 108 individuos y pueden estar representados por más de 10 y 106 especies diferentes. Solo las bacterias del tipo Actinomicetos llegan a representar entre 106 y 107individuos por por gramo, (Sylvia et al, 1999).
ACTINOMICETOS CONCEPTOS GENERALES
Los actinomicetos son bacterias aeróbicas, Gram positivas, filamentosas y parcialmente ácido resistentes; son heterótrofas, por lo cual pueden utilizar fuentes de carbono simple, complejo y compuestos moleculares orgánicos como: ácidos, azúcares, polisacáridos, lípidos, proteínas e hidrocarburos alifáticos. Utilizan como fuente de nitrógeno: amonio, nitratos, aminoácidos, peptonas y un gran número de proteínas, (Leveaun-Bouix, 2000). Estos microorganismos están ampliamente distribuidos en la mayoría de suelos secos y cálidos donde alcanzan grandes cantidades poblacionales, (Uzcátegui M, et al, 2009). Dentro de sus características específicas, presentan un olor típico a suelo húmedo por la producción de un metabolito llamado geosmina. Adicionalmente, pre sentan una actividad metabólica alta, produciendo terpenoides, pigmentos y enzimas extracelulares hidrolíticas y ligninolíticas con las que son capaces de degradar la materia o rgánica de origen vegetal y animal por lo cual son miembros importantes del sistema de descomposición del suelo (Ezziyyani et al., 2004), producen compuestos bioactivos, con actividad antagonista contra microorganismos patógenos, siendo los principales productores de antibióticos, (Kloepper, J.W. 2009). Particularmente, se han descrito actividades que pueden catalogar a los Actinomicetos como Rizobacterias promotoras de crecimiento vegetal. Entre estas actividades cabe destacar la solubilización de fósforo, fijación de Nitrógeno Atmosférico, producción de sideróforos e interacción con otros microorganismos, (Kloepper, J.W. 2009). En los últimos años se ha incrementado el interés por las aplicaciones de los A ctinomicetos a nivel biorremediación en Colombia, pudiéndose observar diferentes trabajos al respecto, como el que presenta en el 2009, Franco-Correa, et al, del Laboratorio de Microbiología Ambiental y de Suelos de la Universidad Javeriana, en el cual, se aislaron 10 cepas de Actinomicetos de 60 muestras de suelo rizosférico proveniente de diferentes zonas de la región de Boyacá, con el fin de obtener obtene r
polihidroxialcanoatos (PHA). Los PHA son biopolímeros de ácidos grasos que son biosintetizados por las enzimas de estos microorganismos, siendo estudiados para su empleo como poliésteres biodegradables, (Franco-Correa, 2009). Por su parte, Vargas, et al, 2009, ha hecho énfasis en el importante rol que desempeñan los actinomicetos en la biodiversidad de los ecosistemas sostenibles y cómo indican el nivel de salud del suelo.También, Cruz, et al, 2009, destaca que en Colombia se conoce poco acerca de la biodiversidad microbiana y su función en la naturaleza. Por ello, se enfocaron especialmente en el papel de los actinomicetos sobre la degradación de ce lulosa y xilano en procesos de compost con residuos orgánicos agr ícolas.
Cultivo de microorganismos. Crecimiento microbiano. Cultivo de microorganismos. Medios de cultivo. Métodos de aislamiento. Concepto de cultivo puro. Crecimiento microbiano en medio líquido. Crecimiento microbiano en medio sólido. Concepto de muerte de un microorganismo. Medida del crecimiento y enumeración de microorganismos. Crecimiento microbiano equilibrado. Cinética de crecimiento de un cultivo estanco. Factores físicos y químicos que influyen en el crecimiento. Rendimiento de los cultivos. Cinética de crecimiento en un cultivo continuo. Tipos de fermentadores. Bibliografía recomendada: Cap. 1 de la 8ª edición de Brock: Biología de los microorganismos. CRECIMIENTO MICROBIANO Entendemos por crecimiento microbiano el aumento del número de microorganismos a lo largo del tiempo. Por tanto, no nos referimos al crecimiento de un único microorganismo que denominaremos ciclo celular , sino al demográfico de una población. En este tema nos centraremos en el crecimiento de bacterias, el estudio que se hace puede servir también para entender el crecimiento de lev aduras y de otros hongos. El crecimiento de los virus se produce de otra forma diferente y será tratada al final de este capítulo. Denominamos ciclo celular al proceso de desarrollo de una bacteria aislada. A lo largo del ciclo celular tiene lugar la replicación del material genético, la síntesis de componentes celulares, la elongación de la bacteria para alcanzar un tamaño doble del inicial y su división por bipartición para dar lugar a dos célula s hijas. La duración del ciclo celular coincide con el tiempo de generación y depende, en general, de los mismos factores de los que depende este. El crecimiento de una población resulta de la suma de los ciclos celulares de todos los individuos de dicha población. Los cultivos de microorganismos de los que hemos h ablado son asincrónicos puesto que en ellos cada microorganismo se encuentra en un punto diferente del ciclo celular. Por consiguiente, en un momento determinado en un cultivo se encuentran células que acaban de dividirse, otras que están replicando su ADN, otras que están creciendo, otras que están iniciando la división celular, etc. En un cultivo sincrónico todas las células se encuentran simultáneamente en la misma fase del crecimiento celular.
Los cultivos sincrónicos son muy difíciles de mantener por lo que su importancia está principalmente ligada a los estudios básicos de biología microbiana. Sin embargo, en la naturaleza, las bacterias del suelo se encuentran en condiciones de crecimiento próximas a la fase estacionaria (en la que se produce una cierta sincronización del cultivo) y, por consiguiente, durante cierto tiempo las poblaciones naturales probablement e se comporten como relativamente sincrónicas. FACTORES QUIMICOS QUE INFLUYEN UN CRECIMIENTO Temperatura: Cada microorganismo tiene una temperatura de crecimiento adecuada. Si estudiamos la variación de la velocidad de crecimiento en función de la temperatura de cultivo, podemos observar una temperatura mínima por debajo de la que no hay crecimiento; a temperaturas mayores se produce un inc remento lineal de la velocidad de crecimiento con la temperatura de cultivo hasta que se alcanza la temperatura óptima a la que la velocidad es máxima. Por encima de esta temperatura óptima, la velocidad de crecimiento decae bruscamente y se produce la muerte celular. El incremento de la velocidad de crecimiento con la temperatura se debe al incremento generalizado de la velocidad de las reacciones enzimáticas con la temperatura. Se denomina coeficiente de temperatura a la relación entre el incremento de la velocidad de reacción y el de temperatura. En términos generales, la velocidad de las reacciones bioquímicas suele aumentar entre 1.5 y 2.5 veces al aumentar 10ºC la temperatura a la que tienen lugar. La falta de crecimiento a temperaturas muy bajas se debe a la reducción de la velocidad de crecimiento por la reducción de la velocidad de reacción y al cambio de estado de los lípidos de la membrana celular que pasan de ser fluidos a cristalinos impidiendo el funcionamiento de la membrana celular. La muerte a altas temperaturas se debe a la desnaturalización de las proteínas y a las alteraciones producidas en las membranas lipídicas a esas temperaturas. Es importante tener en cuenta que a temperaturas bajas, el metabolismo celular se enlentece y las células paran de crecer; aunque no tienen por qué morir. Sin embargo, cuando la temperatura es superior a la óptima, se produce l a muerte celular rápidamente y las células no pueden recuperar su capacidad de división si baja posteriormente la temperatura. Esto permite esterilizar por calor y no por frío.
Hay varios tipos de microorganismos en función de sus temperaturas de crecimiento mínima, máxima y óptima.
