BACTERIAS METANOGENICAS

BACTERIAS METANOGENICAS

Urbano Manrique, Jhobers Rickch

Lasbacterias metangenasson microorganismosprocariontesque viven en medios estrictamente anaerobios y que obtienen energa mediante la produccin de gas natural, elmetano(CH4).

FILOGENIA Y DIVERSIDAD

las metangenas estn clasificadas en el grupo de los procariontes, y en el subgrupo de las arqueas (en el filo Euryarchaeota )Existen grandes diferencias fisiolgicas y morfolgicas entre ellas. Por este motivo se han hecho cuatro subdivisiones, formando las siguientes clases:Methanobacteria,Methanococci,Methanomicrobiay Methanopyri

procariota

HABITADLas bacterias metanognicas abundan en ambientes donde limitan aceptadores de electrones tales como O2, NO3-, Fe3+, y SO42-.normalmente se desarrollan en ambientes en los que todos los receptores de electrones distintos al CO2 se han empobrecidoSedimentos acuosos. Hbitats marinos. Animales rumiantes. Termitas. (Xylophagousspp)Otros animales.

Metanognesises la formacin demetanopormicrobios. Es una forma de metabolismo microbiano muy importante y extendida. En la mayora de los entornos, es el paso final de la descomposicin de labiomasaLa metanognesis por reduccin del CO2es una forma derespiracin anaerbicaETAPAS DE LA FERMENTACIN METANOGNICA

La digestin anaerbica es un proceso muy complejo tanto por el nmero de reacciones bioqumicas que tienen lugar como por la cantidad de microorganismos involucrados en ellas. De hecho, muchas de estas reacciones ocurren de forma simultnea. HidrlisisEtapa fermentativa o acidognica: (ac. actico, frmico, H2) (propinico, butrico, valrico, lctico y etanol principalmente)Etapa acetognica (genera H2 y CO2 )Etapa metanognica a partir de H2, CO2, acetato

LA METANOGNESIS Y EL CICLO DEL CARBONOLa conversin de CO2en CH4por las metangenas hace que elciclo del carbono, las metangenas y la metanognesis estn ntimamente ligados.Las metangenas son parte importante del ciclo del carbono, ya que retornan este a la atmsfera desde condiciones anaerbicas, en vez de que se acumule gradualmente en los lechos acuosos y atmsfera. Debido a las relaciones simbiticas que mantienen con organismos tales como el ganado y termitas, otra gran cantidad de metano es liberado.En el caso del metano producido en fondos marinos o lechos de lagos, la mayora (alrededor del 90%) es consumido por las arqueas metanotrpicas, en una serie de reacciones de oxidacin de 2-electrones. Dichas arqueas se encuentran por lo general en el lmite entre medios anaerobios y aerobios y son organismosquimiohetertrofos. Oxidan el CH4y producen CO2, pero no generan H2por lo cual no se trata del proceso inverso de la metanognesis.MODOS METABLICOS ESPECIALESMETILOTROFAMETANOTROFASINTROFAUn microorganismo es metilotrofo cuando emplea como fuente de carbono y energa el metano, metanol y otros compuestos reducidos de un tomo de carbono, bajo condiciones aerbicas.La sintrofia, en el contexto del metabolismo microbiano, se refiere a la colaboracin de varias especies para realizar una reaccin qumica que, de otra forma, seria desfavorable energticamente. El ejemplo mejor estudiado de este proceso es la oxidacin de los productos fermentantes finales (tales como acetato, etanol y butirato) por organismos tales como Syntrophomonas.El metano es el resultado de la actividad de un grupo muy especializado de bacterias que convierten los productos de fermentacin de otros microorganismos anaerbicos (especialmente CO2, H2, formiato y acetato) bien en metano o bien en metano y dixido de carbono). El metano se puede tambin oxidar anaerbicamente. Esto lo realizan un conjunto de bacterias reductoras del azufre y archaea metangenas que trabajan sintrficamente. Poco se sabe actualmente sobre la bioqumica y ecologa de este proceso.La metanognesis es la produccin biolgica de metano. Es realizada por los metangenas, archaeas estrictamente anaerobias tales como Methanococcus, Methanocaldococcus, Methanobacterium, Methanothermus, Methanosarcina, Methanosaeta y Methanopyrus.

Coenzima 420.Factor F430

Tetrahodrometanopterina ( H4MPT)

Muchos metangenos son capaces de reducir el anhdrido carbnico pasando sucesivamente a radicales formilo, metenilo, metileno y metilo, el cual se reduce a metano. La etapa ms importante para la produccin de energa es esta ltima.El suministro de electrones para las reacciones de reduccin procede, segn las especies, de la oxidacin del hidrogeno, del formiato, del metanol, de metilaminas, del acetato y, en muy pocos casos, del metanol y del propanol. En los procesos referidos de reduccin de CO2 se han encontrado 6 nuevas coenzimas.

Cuadro de las Principales caractersticas de los Metangenos. /Fuente: (Leininger, S., et al. 2006)Crecimiento de Bacterias Metangenas.Cuando los metangenos crecen de forma autotrfica, el CO2 es la principal fuente de carbono, sin embargo el crecimiento de casi todos ellos es estimulado por el acetato y en algunas especies por ciertos aminocidos. En cultivos de laboratorio algunos metangenos del rumen necesitan de una mezcla de cidos grasos.Todos los metangenos utilizan NH+ como fuente de nitrgeno y algunas especies fijan N2 (Methanosarcina, Methanococcus). El nquel es un componente de una coenzima metanognica y est adems presente en las enzimas hidrogenasa y Codeshidrogenasa. Estos organismos tambin requieren hierro y cobalto para su crecimiento. Tienen algunas coenzimas exclusivas que son portadoras de C1 o intervienen en las reacciones de xido-reduccin como donadores de electrones (2). La reduccin del CO2 por lo general depende del H2, pero el formiato, el CO e incluso el Fe sirven como donadores de electrones. El Fe es oxidado a Fe++ y los electrones liberados se combinan con los protones para formar H 2, que es el donador inmediato en la metanognesis. Tambin los alcoholes pueden aportar electrones en unos pocos casos.Methanopyrus

Methanopyrus es un gnero de microorganismos metangenos del dominioArchaea. Es un hipertermfilo descubierto en las paredes de una fuente hidrotermal en el Golfo de California a una profundidad de 2000 m y a temperaturas de 84-110 C, llegando a alcanzar el rcord de supervivencia a ms alta temperatura, 122 C. Vive en un ambiente rico en hidrgeno y dixido de carbono, y, como otros metangenos, reduce estos compuestos a metano. Vive en un ambiente rico en hidrgeno - dixido de carbono, y al igual que otros metangenos reduce ste a metano.

CO2+ 4 H2 CH4+ 2H2O

MICROORGANIZMOS metilotroficosUn metanotrofo es un microorganismo que tiene como unica fuente de carbono y energia, al metano u otros compuestos reducidos de carbono, en condiciones aerobicas.Entonces estos metanotrofos fabrican sus compuestos organicos exclusivamente con metano y por su oxidacion obtiene energia metabolica

CH4 + O2 -----> CH3OH + H2O

El termino metanotrofo es muy semejante a metilotrofia que tambien utiliza al metano para obtener energa

Los organismos que utilizan metano como fuente de carbono son altamente importantes en las tecnicas de biorremediacion, como en el efecto de invernaderoLos pasos individuales en la oxidacin de CH4 a CO2 se pueden resumir de la siguiente forma:

CH4 -------> CH3OH --------> CH2O --------> HCOO -----> CO2

Metano, Metanol, Formaldehdo, Carboxilo, Dixido de carbono

METANOGNESIS RUMINALCastillo Avalos Francisco Noel Microbiologa Ambiental

DEFINICIN: Formacin demetanopor microbios

Es la formacin de gas metano por microbios que actan en el rumen en condiciones anaerbicas.

EL RUMEN Y SUS CARACTERISTICASSe encuentran una de las mas grandes densidades de poblacin de microorganismos (bacterias, hongos y protozoos), los cuales varan en tipo y proporcin segnsu alimento.La ausencia de aire en el rumen favorece el crecimientodebacterias,entreellaslasque pueden digerir las paredes de las clulasdelasplantas(celulosa)para producir azucares sencillos (glucosa).Las bacterias son los principales agentes que actan en la fermentacin de los carbohidratos estructurales y la protena delas plantas. CARACTERSTICAS FSICO-QUMICASEl rumen se puede considerar como un fermentador de temperatura constante que presenta condiciones anaerbicas.elpHsemantieneen6.5debidoaun tamponamiento producido por la saliva; y steesimportanteyaquedurantela fermentacin segeneran los cidosorgnicos que tienden a bajar el pH.PROCESO RUMINALEl proceso del rumendura cerca de 9 horas.Los alimentos rumiados pasan por la redecilla, se devuelven a la boca donde se mastican y pasanal resto de compartimientos gstricos.La digestin ruminal es nicamente bacteriana. Estos microorganismos adems de digerir azucares tambin son responsables de la produccin de aminocidos necesarios para el desarrollo del animal, que nonecesita ingerirlos en la dieta.

Los grupos principales son Ruminococcus y Bacteroides.El mantenimiento de microorganismos como Methanobacteriumruminatumresponsabledela formacindemetanoapartirdeCO2eH2es imprescindible para el proceso.Arqueas, actan como microorganismos metangenos.Los protozoos ciliados tienen capacidad de degradacin de celulosa y almidn mediante fermentacin.Actancomodepredadoresde bacterias.

Desde el punto de vista bioqumico se produce la degradacin de la celulosa segn el esquemasiguiente:

Los productos finales del proceso ruminal son los cidos grasos de cadena corta, tambin CO2 y CH4 ( 65% - 35%). El origen de metano est en la actividad de Methanobacterium ruminantium a partir del CO2 y del H2 producidos en la fermentacin cida mixta. Estos gases se eliminan mediante eructos lo que, probablemente sirva para diseminar las bacterias en la poblacin y, por otra parte, es origen de una gran cantidad del metano libre en la atmsfera.FORMACIN DEL METANO EN EL RUMENLa fermentacin microbiana que ocurre en el rumen transforma los carbohidratos, protenas y glicerol a acetato, dixido de carbono y amonaco, producindose adems metano, propionato y butirato como resultado de reacciones de transferencia de protones y electrones. El metano es un producto de desecho nutricional y puede representar entre el 2 y 12 % de la energa bruta consumidaLa produccin de metano en el rumen tiene un efecto significativo en los productos finales de la fermentacin. Las bajas presiones parciales de hidrgeno creadas por los metangenos causan un cambio termodinmico en la produccin de este elemento por los microorganismos fermentativos en un proceso de transferencia interespectiva de hidrgeno lo que resulta en la produccin de H2 y acetato como principales.