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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALEscuela Nacional de Ciencias BiológicasLaboratorio de Microbiología AmbientalProfesor:M. en C. Gisella Boll ArgüelloEquipo 6:• Cervantes Archundia Pamela Lizzete• Martínez Lima Brenda• Meneses Pérez ErnestoInforme practica 6: Efecto de los factoresambientales en la dist...

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela Nacional de Ciencias Biológicas Laboratorio de Microbiología Ambiental Profesor: M. en C. Gisella Boll Argüello Equipo 6: • Cervantes • Martínez • Meneses

Lizzete Brenda Ernesto

Informe practica 6: Efecto de los factores ambientales en la distribución de microorganismos en un ecosistema.

Objetivos. • Observar la distribución de microorganismos en una columna de agua-sedimento. • Relacionar su presencia con las características del microhábitat. Resultados. Figura 1. Columnas de Winogradsky de suelo recolectado en alcaldía Venustiano Carranza en el día cero. La columna con azúcar se observa más turbia que el resto de las columnas.

Figura 2. Columna de Winogradsky de suelo recolectado en alcaldía Venustiano Carranza después de 4 semanas sin luz. Se observa un poco de turbidez posiblemente por población quimioorganoheterotrófica y quimiolitoautotrófica y condiciones óxicas. Figura 3. Columna de Winogradsky de suelo recolectado en alcaldía Venustiano Carranza después de 4 semanas con luz. Existe un gradiente de H2S bajo en la superficie y alto en el fondo y un gradiente de concentración de oxígeno alto en la superficie y bajo en el sedimento. Presencia de bacterias verdes del azufre. Se distinguen 4 fases.

Figura 4. Columna de Winogradsky de suelo recolectado en alcaldía Venustiano Carranza después de 4 semanas con luz y detergente. Presencia de sulfato-reductores y un gradiente de H 2S alto en el fondo y bajo en la superficie. Figura 5. Columna de Winogradsky de suelo recolectado en alcaldía Venustiano Carranza después de 4 semanas con luz y azúcar. El oxígeno fue agotado rápidamente por el aumento de la fuente de carbono orgánico lo que provocó que la columna se encontrara en condiciones anóxicas. Figura 6. Columna de Winogradsky de suelo recolectado en alcaldía Venustiano Carranza después de 8 semanas sin luz. La turbidez disminuyo, pero sigue presente la población quimioorganoheterotrófica y quimiolitoautotrófica y las condiciones óxicas.

Figura 7. Columna de Winogradsky de suelo recolectado en alcaldía Venustiano Carranza después de 8 semanas con luz. Las bacterias verdes del azufre siguen presentes y solo se distinguen 3 fases. Figura 8. Columna de Winogradsky de suelo recolectado en alcaldía Venustiano Carranza después de 8 semanas con luz y detergente. Presencia de sulfato-reductores con gradiente de H2S.

Figura 9. Columna de Winogradsky de suelo recolectado en alcaldía Venustiano Carranza después de 8 semanas con luz y azúcar. Condiciones anóxicas con turbidez.

Figura 10. Columnas de Winogradsky.En la columna 1 se observa el indicador resazurina de color rosa indicando que esta se encuentra en condiciones óxicas. En la columna 2 hay una fase donde el oxígeno se consumió por completo debido al aumento de fuente de carbono orgánico utilizado por los quimioorganoheterótrofos. En la columna 3 el fosfato del detergente favoreció el crecimiento de algas. La columna 4 no fue expuesta a la luz, por lo que no se espera crecimiento de organismos fotosintéticos.

Anexo de fotografías de: a) Algas verdes. Figura 6. Ejemplos de la diversidad que presentan las algas verdes en arquitectura celular y forma de crecimiento (Lewis & McCourt, 2004)

Figura 7. Imagen observada en microscopio de alga tipo Volvox.

Figura 8. Alga Cosmarium observada en microscopio.

Figura 9. Se presentan principalmente las algas Fragilaria crotonensis y Oocystaceae y al fondo asterionella.

b) Una diatomea. Figura 10. Diatomea observada en microscopio.

c) Una Euglena. Figura 11. Euglena observada en microscopio. d) Una Vorticella.

Figura 12. Vorticella tomada de Biodiversidad Virtual. e) Una Bacteria púrpura del azufre. Figura 13. Imagen tomada de Wikipedia de bacterias púrpuras del azufre f) Una bacteria verde del azufre. g) Una bacteria sulfato reductora. Figura 15. Imagen tomada de Wikipedia de bacterias sulfato reductoras. Discusión. ° En la figura 1 se muestran las columnas de Winogradsky correspondientes al día cero de una muestra de suelo recolectada de la alcaldía Venustiano Carranza, Ciudad de México, la columna a la que se le adiciono azúcar (fuente de carbono orgánico) comenzó a verse más turbia rápidamente debido a que se favorece el crecimiento de organismos quimioorganoheterótrofos con respiración aerobia. En el resto de las columnas al día cero no se muestra un cambio significativo. ° La figura 2 representa la columna que no se expuso a la luz después de 4 semanas, se observa poca turbidez, sin embargo, se considera que aún hay condiciones óxicas, se considera la existencia de una zona microóxica en donde el oxígeno no es tan abundante y se desarrollan los microorganismos quimiolitoautótrofos, los cuales oxidan al ácido sulfhídrico y enturbian el agua, esta última cualidad se puede observar de igual manera en la imagen descrita. ° En la figura 3 expuesta a la luz después de 4 semanas, se desarrollaron microorganismos fotolitoautótrofos (bacterias verdes del azufre) que se observan en una tonalidad verde en la parte superior del sedimento, “estos microorganismos generan oxígeno y mantienen la zona óxica de las columnas al realizar fotosíntesis aerobia” (Madigan, Martinko, Bender, Buckley, y Stahl, 2015). La coloración café, naranja, roja o morada, puede ser debido a las bacterias rojas no dependientes del azufre”, (Traducido de Scientific American, escrito por Science Buddies, 2013), debido a que se genera un gradiente de H 2S bajo en la superficie y alto en el fondo, se observa una coloración café arriba de la zona de las bacterias verdes, indicando la posible presencia de bacterias rojas no dependientes del azufre estos microorganismos “son normalmente fotoheterótrofas (la luz es su fuente de energía y los compuestos orgánicos su fuente de carbono), y las especies son capaces de usar una gran variedad de fuentes de carbono y de donadores de electrones para la fotosíntesis, incluidos ácidos orgánicos, aminoácidos, alcoholes, azúcares e incluso compuestos aromáticos como el benzoato o el tolueno” (Madigan, Martinko, Bender, Buckley, y Stahl, 2015), por último la coloración negra en la parte inferior de estas columnas se relaciona con microorganismos quimioorganoheterótrofos fermentadores o reductores de sulfatos. ° En la figura 4 que se obtuvo después de 4 semanas de incubación se tomó una muestra de suelo a la cual se le añadió detergente, la presencia de detergente aumentó la cantidad de materia orgánica disponible en la columna, que aumenta la cantidad de microorganismos qumiorganoheterotrofos como bacterias Desulfovibrio las cuales respiran anaerobicamente los ácidos orgánicos y los alcoholes y reducen los sulfatos a

ácido sulfhídrico formando un gradiente de ácido sulfhídrico alto en él y bajo en la superficie, el ácido sulfhídrico puede reaccionar con el hierro que contenga la muestra formando el sulfato ferroso el cual le dará un color negro al sedimento (como se observa en la imagen). El color rojo en la columna se puede interpretar como la presencia de cianobacterias debido a la posición donde se encuentra este color (que es una zona óxica) se puede descartar que son bacterias púrpuras. ° En la figura 5 (columna de Winograsdky con azúcar después de 4 semanas), se puede observar que se aceleró el crecimiento de microorganismos fotoorganoheterótrofos, siendo más específicos, bacterias rojas y verdes no dependientes del sulfato, estas utilizan el azúcar y compuestos orgánicos como fuentes de carbono y se aprecia una coloración amarilla muy intensa, la cual pudo surgir debido a que pueden utilizar ácido sulfhídrico como donador de electrones aunque antes se pensaba que esto no podía ser posible, “se descubrió que lo usan en concentraciones bajas” -Traducido de Biointeractive. Además, en la figura 5 se observa que el crecimiento se encuentra cerca de la mitad, lo cual tiene sentido ya que estas bacterias toleran más una concentración alta de oxígeno que una concentración alta de ácido sulfhídrico, ya que a altas concentraciones de este gas son inhibidas. ° Figura 6. La columna después de 8 semanas a partir del día, tomada 4 semanas después de la figura 2 no presenta diferencia significativa con respecto a ésta, lo que indica que aún se encuentra en condiciones óxicas y probablemente con una zona microóxica. ° Figura 7. Representa la misma columna que la figura 3 después de 4 semanas, se observa aún la presencia de microorganismos fotolitoautótrofos (bacterias verdes del azufre), sin embargo, el color seguido de esta zona (color café) disminuyó al igual que el color negro en el fondo de la columna, ambos colores provocados por organismos heterótrofos lo que podría indicar que la cantidad de compuestos orgánicos se agotó. ° Figura 8. La columna con luz y detergente, misma que la figura 4 con una diferencia de 4 semanas no presenta un cambio significativo, por lo que se podría decir que se encuentra en las mismas condiciones permitiendo en el desarrollo de los mismos microorganismos (quimiorganoheterotrofos y cianobacterias) ° Figura 9. Esta fotografía se compara con la figura 5, ya que la fotografía de la figura 9 fue tomada 4 semanas después de la figura 5. Sin embargo, a pesar de la diferencia de días no se presenta diferencia significativa entre ambas botellas. ° En la figura 10 se observan unas columnas de Winogradsky, en donde la columna 1 es la columna expuesta a la luz, en ella se observa un color rosa de la resazurina indicando que está oxidada, por lo tanto esta zona se encuentra en condiciones óxicas, en el fondo se observa un color rojo más intenso lo que podría indicar el crecimiento de bacterias púrpuras dependientes del azufre, entonces podríamos decir que existe un gradiente de azufre con mayores concentraciones en el fondo y un gradiente de oxígeno con mayores concentraciones en la superficie. En la columna 2 hay una fase donde el oxígeno se consumió por completo debido al aumento de fuente de carbono orgánico utilizado por los quimioorganoheterótrofos debido a que se aumentó el crecimiento de microorganismos quimioorganoheterótrofos que agotaron el oxígeno, el resto de la columna se observa morada indicando que se encuentra en condiciones óxicas. En la columna 3 el fosfato del detergente favoreció el crecimiento de algas, por ello se observa una coloración verde. La columna 4 no fue expuesta a la luz, por lo que no se espera crecimiento de organismos fotosintéticos, en ella se observa un color rosa, indicando que la resazurina se encuentra oxidada, por lo tanto, la columna se encuentra en condiciones óxicas.

Conclusión. Los microorganismos se desarrollan de acuerdo a las condiciones y factores óptimos para cada uno y están expuestos a la modificación de factores abióticos (químicos físicos y nutrimentales) y bióticos, así como contaminantes los cuales afectaran su distribución y desarrollo en los ecosistemas, por lo tanto, en la columna de Winogradsky, los sustratos suministrados enriquecen a ciertos grupos microbianos. Cuestionario 1. Describa que es un indicador de óxido-reducción, dé dos ejemplos y mencione los cambios que se observarán cuando esta oxidado o cuando esta reducido. Son colorantes que en el punto final de la valoración se oxidan o se reducen debido a un leve exceso del valorante, estos se utilizan para la determinación del punto final en valoraciones de Oxido Reducción, así como para encontrar el potencial Redox de algunas soluciones. En algunos indicadores utilizados en este análisis podemos mencionar: Azul de metileno, Difenilamina, Ferroina, Thionina. Indicador Azul de metileno Ferroina Difenilamina 2.

Oxidado azul Azul pálido violeta

Reducido incoloro Rojo Incoloro

Diga los grupos microbianos (gremios) que se enriquecieron en las columnas, de acuerdo con el tratamiento que tuvieron: a

Adición de CaSO4

Bacterias reductoras de sulfato, caso de los géneros Desulfovibrio, Desulfotomaculum o Desulfomonas. b Adición de papel filtro. Los microorganismos que degradan celulosa son del gremio de celulolíticos, por ejemplo, las bacterias fermentadoras de celulosa como Clostridium. c

Adición de sacarosa.

Gremios sacarolíticos o fermentadores de azúcar o quimiorganoheterótrofos. Por ejemplo, las bacterias rojas y verdes no dependientes del azufre, por ejemplo, Rhodospirillum, Rhodopseudomonas, Rhodobacter y Chloroflexus. d Adición de detergente. Algas verdes y Navícula. e

Exposición a la luz.

En la zona que se encuentra más expuesta a la luz normalmente se encuentran microorganismos fotosintetizadores como: Algas, diatomeas, cianobacterias. f

NO exposición a la luz (oscuridad).

Quimiótrofos. Referencias.

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