Los microorganismos constituyen uno de los tres componentes del sistema BIO /Metal/ Solución, que interaccionan produciendo los fenómenos de bioensuciamiento (biofouling) y corrosión. Debido al importante papel que desempeñan en estos fenómenos, debemos primero conocer sus características fundamentales. Los microorganismos se encuentran en todas partes de la naturaleza, distribuyéndose en el aire, agua o suelo y afectando de manera diversa la vida del hombre y animales, ademas de distintos procesos industriales.
La naturaleza del microorganismo en particualr y las caracteristicas de su crecimiento y metabolismo determinará el carácter perjudicial o beneficioso de su influencia en determinado sistema o proceso industrial. Como ejemplo del primer caso podemos mencionar la presencia de las bacterias oxidantes del hierro en el agua de enfriamiento de sistema refrigeramtes, cuya actividad metbólica lleva a la formación de depósitos y tubérculos en los conductos, originando taponamiento de filtros y tuberias así como corrosión. Como ejemplo de acción favorables tenemos a la bacterias utilizadas en tratamiento de aguas residuales, qe producen depósitos de polisacaridos que ayudan a otras bacterias a digerir materia orgánica, evitando así la polución que esa materia causaría al descargarla en un curso de agua.
Es necesario, hacer un breve resumen de algunas generalidades realcionadas con la morfología y con el metabolismo celulares. Hasta 1830, aproximadamente, se tenía por costumbre dividir el mundo viviente en dos reinos; el reino aminal y el reino vegetal. Con el desarrollo de la microscopía y, asimismo gracias al estudio mas profundo de los microbios, se descubrio que numeroso grupos de microorganismos, de hecho, podrían permanecer a uno u otro reino. Esta es la razón por la cual en 1886, un discipulo de darwin, Hoeckel, propuso uno solución lógica a este problema.
Es decir, creando un tercer reino, el de los Protistas, que incluía a los hongos, las algas, los protozoarios y a las baterias.
Los Protistas se distinguen de resto de seres vivos gracias a su organización biológicam, que es relativamente simple, y se tienen por costumbre dividirlos en grupos diferentes:
· Los Protistas Superiorres que agrupan a las algas, los protozoarios y los hongos, cuyo elemento base es la célula eucariótida.
· Los Protistas inferiores que agrupan a las algas azules y a las baterias que presentan como unidad estructural a la célula procariótida.
La Célula
La célula es una unidad biológica. El ser vivo puede estar constituido por una célula o por un número incalculable de estas unidades básicas que, en forma aislada o por grupos, desempeñan funciones diferentes y específicas. De manera general una célula esta fromada por un citoplasma en la que se mantiene inmerso el núcleo. El núcleo y el citiplasma están límitados por una membrana que separa del mundo exterior el conjunto que forman.
Diferenciación entre células eucarióticas y células procarióticas
Célula Eucariótica. Este tipo de célula constituye el elemento básico de plantas y animales superiores y de los protistas también superiores (algas, hongos y protozoarios). El núcleo esta separado del protoplasma por una membrana porosa y el código genético lo determinan los cromosomas. La división celular es del tipo mitótico. El citoplasma siempre tien plastos, inclusiones con función propia, miticondrias y cloroplastos que aseguran la fotosíntesis.
Célula Procariótica. Los hechos que caracterizan a esta especia de célula (algas azules verdosas, baterias) corresponden a dos ordenes diferentes:
Desde el punto de vistas nuclear: La célula procariótica no presenta ninguna membrana alrededor del núcleo Esta afirmación fue dificil de sostener mientras sólo se dispuso del microscopio óptico pero con el desarrollo del microscopio electrónico se observa ahora que el núcleo de tales células no es en realidad sino un apilamiento de fibrillas, al parecer formadas en su mayor parte de ADN.
De hecho, el núcleo de la bacteria está formado por una banda de ADN, circular y entrecruzada que contiene el material genético. Al contrario de la célula eucariótica, la división celular en las células propcariótidas es amitótica (nunca se realiza por mitosis).
Desde el punto de vista Citoplásmico: la célula procariótica se comporta de una manera diferente de la célula aucariótida. Existen dos puntos que es preciso recordar: que el citoplasma de esta célula o contiene jamas inclusiones del tipo plastos y, asimismo que el citoplasma carece de movimiento.
A pesar de esa ausencia de inclusiones es necesario reconocer que la respiración celular y la fotosíntesis están del todo aseguradas. Ademas de todo lo ya mencionado conrespecto a ciertos elementos estructurales, los protistas inferiores que aquí se tratan pueden ser: Quimilitótrofos o Quimiorganótrofos.
Anteriormente se tenía la costumbre de dividir los organismos vivos en dos grupos con base a sus funciones nutritivas: Los organismos Autótrofos, como las plantas que no utilizan más que sales minerales para asegurar se desarrollo, y los organismo llamados Heterótrofos, como los animales, para los cuales los compuestos orgánicos son necesarios. La separación que existía entre dos grupos resulto dificil de mantener cuando los biólogos se percataron que habían muchos otros factores necesarios para el desarrollo de los organismos, tanto en el terreno de los elementos para el crecimiento, como en el de las fuentes de energía.
En la actualidad se distinguen 4 grupos:
- Los organismos Fotolitótrofos
Que utilizan substancias inorgánicas oxidables (minerales) como donadores de lectrones con ayuda de energía radiante. Este es el caso de las plantas verdes, de de las sulfatobacterias verdes y púrpuras, así como también de las algas azules. Así estos organismo son autótrofos.
- Los Organismos Fotoorgánotrofos
Que utilizan sustratos orgànicos oxidables como donadores de electrones con ayuda de energía radiante. Así pues son los heterótrofos.
- Los Organismos Quimiolitótrofos
Qué obtienen su energía de reacciones de oxidoreducción y utilizan substrtos orgánicos como donadores de electrones. Este es el caso de las bacterias sulfooxidantes, de las nitrificantes y de las ferrobacterias. En su gran mayoría se trata de bacterias autótrofas y utlizan el gas carbónico como única fuente para obtención de carbón.
- Los Organismo Quimioorgánotrofos
Que obtienen su energía a partir de fenómenos de oxidorreducción. Utilizan substratos orgánicos como donadores de elctrones. Se trata pues de organismos heterótrofos.
Estructura Celular Bacteriana
Las estructuras celulares de los seres vivos son semejantes: todas tienen una pared celular rígida y flexible. En este caso se describe la estructura de la célula de una bacteria.
En la célula se distinguen los siguientes rasgos estructurales: la parede celular de material rígido o membrana, protege a la célula de daños por acción mecánica u osmótica; la membrana del citoplasma es una membrana flexible que actúa como una barrera selectiva entre el contenido de la célula y el medio que la rodea, es semipermeable y por allí entran y salen materiales de la célula. En algunas bacterias la célula esta rodeada por una capa externa llamada cápsula. Dentro de la célula se pueden distinguir dos zonas diferentes: El citoplasma y el núcleo.
La zona del núcleo contiene ADN (ácido desoxirribonucleico), el cual retiene la información genética de la célula. Su composición determina cuáles enzimas pueden sintetizar, sus concentraciones son reguladas por mecanismos de retroalimentación; en el proceso de división de la célula, el material nuclear se divide o replica en las células.
En el Citoplasma hay partículas pequeñas llamados ribosomas que contienen el ARN ( ácido Ribonucleico) el cual tiene por efecto la elaboración de las principales funciones de la célula, y son el sitio donde sintetizan las enzimas. Hay enzimas extracelulares que se encargan de desdoblar moléculas mas grandes y las partículas en compuestos simples, que pueden ser absorbidas por las células, y enzimas intracelulares, respnsables principalmente de las transformaciones conducentes a la síntesis de material celular.
Algunas células tiene un flagelo que utilizan para la locomoción o para desplazarse en el medio liquido.
Metabolismo Bacteriano
Las bacterias necesitan alimento para obtener energía y para sintetizar nuevas células. Los elementos alimentarios esenciales son los que se encuentran en las células e incluyen: Hidrogeno (H), Oxígeno (O), Carbono ©, Nitrógeno (N), Fósforo (P), principalmente y cantidades muy pequeñas de Potasio (K), Sodio (Na), Magnesio (Mg), Manganeso (Mn), Calcio (Ca) y Fierro (Fe). El carbono es el elemento mas abundante en la célula y se puede obtener de la materia orgánica o de dióxido de carbono, según el tipo de organismo.
Todas las reacciones bioquimicas del organismo en las cuáles se utiliza alimento, producen energía, y el organismo crece y se multiplica, constituyen el metabolismo, independientemente si el medio es aerobio o anaerobio (con o sin oxígeno) y de si la fuente de alimento es orgánica o inorgánica.
La temperatura determina la velocidad a la cual la célula realiza sus funciones vitales, un aumento de la temperatura acelera el funcionamiento celular y la reducción de la misma lo retarda. La temperatura del medio circundante no transmite energía a la célula, esta energía se debe producir dentro de ella. El metabolismo comprende dos tipos de reacciones y etapas simultáneas:
a) Degradación. Desasimilación o Catabolismo
En el cual tienen lugar las reacciones deoxido reducción que liberan energía.
b) Asimilación, Síntesis o Anabolismo
Son las reacciones que utilizan la energía producida en el catabolismo para sintetizar nuevo material celular.
Necesidad de Nutrientes
En la descripción del metabolismo bacteriano se mencionó la necesidad de micronutrientes y de nitrógeno y fósforo; estos dos nutrientes son complemento esenciales del carbón, hidrogeno, oxígeno en el metabolismo celular. La carencia de ambos o de uno de ellos limita el crecimiento y la actividad,, de la misma manera, su abundancia puede favorecer el crecimiento incontrolado de unas especies a costa de otras.
En general, las relaciones de demanda biológica de O2:N:P son de 100:6,5:1,5 en medio aerobio y de 100:11:2 en medio anaerobio, permitiendo una actividad microbiológica dinámica. Cantidades menores de nitrógeno y/o fósforo limitan el crecimiento, y cantidades mayores producen crecimiento masivos, principalmente de algas.
Parece que el fósforo es el nutriente limitativo en la naturaleza, se indica que concentraciones mayores que 1 mg/l promueven el crecimiento de las algas.
Hasta aquí esta parte, lo que continua es el crecimiento microbiano y tipos de microorganismos en la siguiente parte.
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