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ciclo biogeoquímico

Definición

Es el movimiento de nitrogeno, oxigeno,hidrogeno, calcio, azufre, fosforo, potasio, carbono y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmosfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos: produccion y descomposición.Existen diferentes tipos de ciclos biogeoquimicos, pero en este ensayo solo hablaremos del Ciclo Biogeoquímico del Azufre.

Índice

importancia del azufre

azufre en el suelo

Frase

etapas del flujo

Sulfato-reducción

sulfo-oxidación

microorganísmos que intervienen

Comprobación

Integrantes

Ciclo del azufre

Importancia del azufre

Es el nutriente secundario requerido por plantas y animales para realizar sus funciones. Presente en todas las proteínas y de esta manera es un elemento absolutamente esencial para todos los seres vivos. Cuando en la atmósfera se combinan compuestos del azufre con el agua, se forma ácido sulfúrico (H2SO4) y al precipitarse lo hace como lluvia ácida.

(1) Oxidación del sulfuro de hidrógeno hasta azufre elemental porbacterias aeróbicas oxidadoras de sulfuro.(2) La deficiencia de sulfuro en el sistema yuna elevada concentración de protones puede determinar el paso de azufre elementala sulfato y/o ácido sulfúrico.(3) Desulfuración o proceso de liberación de sulfuro dehidrógeno, caso de la producida en la descomposición de los cadáveres por la actividadmicrobiana.(4) Reducción asimilatoria de sulfato, exclusiva en el mundo microbiano.(5) Reducción disimilatoria del sulfato, también llamada respiración anaeróbica desulfato.(6). Oxidación fotótrofa llevada a cabo por bacterias fotosintéticas rojasy verdes del azufre.(7) Respiración con azufre.(8) La deficiencia de sulfuro en elambiente permite a las bacterias rojas y verdes del azufre pasar las trazas de estecompuesto hasta sulfato.(9) Oxidación, vía aeróbica, de paso de sulfuro de ciertos metales pesados a sulfato, para la liberación del elemento de interés en minería. R-SH(azufre conjugado formado parte de la materia orgánica).Fuente:Atlas y Bartha (2002).

Azufre en el suelo

Es uno de los elementos más abundantes en la tierra, es un nutrimento esencial para las plantas .Las plantas generalmente utilizan el estado de oxidación +6 que es SO42 " y esto es el resultado de la oxidación de las formas reducidas que deberán ocurrir antes de ser absorbido por los cultivos. Aunque, la oxidación abiotica del azufre puede ocurrir en el suelo, los microorganismos son los principales responsables de la oxidación del azufre. (Burns, 1967).

El azufre inorgánico es menos abundante que el orgánico, el sulfato es la forma inorgánica más común de S, aunque se ha establecido que en la mayoría de los suelos menos del 25% del azufre total esta presente en la forma de sulfato (Starkey, 1950).

El azufre puede llegar a la atmósfera como dióxido de azufre ,gas proveniente de los volcanes ,la descomposición de materia orgánica y por la acción humana.Cuando en la atmósfera se combina el azufre con el agua ,se forma ácido sulfurico que al momento de precipitar se convierte en lluvia ácida.El azufre es asimilado e incorporado por las plantas .Los animales herbívoros se alimentan de las plantas .Los animales carnívoros se alimentan de los herbívoros.Cuando los animales mueren ,las bacterias convierten sus restos de nuevo en sulfatoLos sulfatos pasan al suelo , para que las plantas utilicen nuevamente el azufre.

Ciclo del azufre

Etapas del flujo Ciclo del Azufre

1) SULFATO REDUCCION

En este recorrido, este elemento pasa por 2 etapas químicasmuy importantes producidas por bacterias

2) SULFO-OXIDACION

Las bacterias y los hongos son los microorganismos dominantes en todos los suelos por su biomasa y actividad metabólica. Los efectos benéficos de las bacterias del suelo son amplios y van desde la fijación de nitrógeno y la descomposición de la materia orgánica hasta la hidrólisis de agroquímicos y subproductos metabólicos, y el mejoramiento de la biodisponibilidad de nitratos, sulfatos, fosfatos y metales esenciales

Sulfo - oxidación

→ El sulfuro de hidrógeno es tóxico para la mayoría de los organismos

→ Los Thiobacillus son unas bacterias capaces de obtener energía por la oxidación de compuestos de azufre hasta sulfatosObtienen energía de a oxidación del S y otros compuestos inorganicos de S reducido, generando directamente SO4 , creando asi su propio ambiente ácido

S + O2 + H2O → SO4 H2

→ La bacteria filamentosa Beggiatoa y la fototrófica Chromatium pueden oxidar sulfuros a azufre elemental que se acumula en la célulaFotoreducen el CO2 mientras oxidan el SH2 a S0 sin aidificar el medio (fotosíntesis anoxigénica)

CO2 +SH2 → S0 + (CH2O)

Thiobacillus

Chromatium

Thiobacillus y Chromatium son Gram negativas

Sulfato - reducción

→ Respiración anaerobia con SO4 como aceptor terminal del e-

→ El producto final es directamente SH2

→ Es una reduccion desasimilativa realizada por bacterias sulfatorreductoras como: Desulfovibrio

Desulfovibrio

H2 + SO4 → SH2 + 2H2O + OH-

Como donadores de e- se usan ac. organicos , ac. grasos, o etanol

→ El SO4 es reducido a nivel de sulfuro (-SH) para poder ser asimlado por los productores primarios y muchos microorganismos heterotróficos.

Algunas bacterias oxidan compuestos reducidos de azufre, como sulfuro de hidrógeno (H2S), azufre inorgánico (S0) y tiosulfato (S2O32- ), para formar ácido sulfúrico (H2SO4). Un ejemplo clásico es Beggiatoa. Otra bacteria Thiobacillus denitrificans) utilizan nitrato (NO32- ) como receptor terminal de electrones y por lo tanto crecen anaeróbicamente.

Microorganismos que intervienen

Oxidacion del azufre

Muchos organismos reductores del sulfato son heterótrofos, como Desulfotignum phosphitoxidans Desulfovibrio sulfodismutans. Todos los organismos reductores del sulfato son anaerobios obligados. En la etapa de reduccion del sulfuro de hidrogeno a azufre participan ademas las bacterias Desulfobacter. Y en la etapa de reduccion del azufre a sulfato intervienen por ejemplo: Desulforomonas, Campylobacter, Desulforococcus.

reduccion del sulfato

Comprobación en el laboratorio

1) preparar el medio de cultivo: el cual debe contener cloruro de amonio 1 g, fosfato dipotásico 0,5 g, sulfato de magnesio heptahidrato 2 g, sulfato de sodio 0,5 g, cloruro de calcio 0,1 g, lactato de sodio (al 60% p/v) 6 mL, extracto de levadura 1 g, tioglicolato de sodio 1 g, agua 1 L. 2)Se reparte en tubos colocando 10 mL en cada uno. 3)Se esteriliza a 110ºC durante 20 minutos. 4) Se siembra unos gránulos de suelo y se introduce un clavo previamente pasado por la llama y enfriado. 5)Se cubre con agar al 1,5% fundido o vaselina. 6)Se incuba por 14 días a 25-27ºC.

Verificacion de los resultados: Ver si el clavo se ha ennegrecido por la formación de sulfuro de hierro debido a los microorganismos.

Para indicar el ciclo de Sulfato-Reducción en el laboratorio debemos:

1) Preparamos el medio de cultivo: fosfato dipotásico 0,25 g, cloruro de magnesio 0,1 g, cloruro de sodio 0, 1 g, nitrato de amonio 2 g, carbonato de calcio 5 g, agua destilada 1 L. 2) Se reparte en tubos a razón de 5mL en cada uno y ese esteriliza 20 minutos a 110ºC. 3) Se agrega a cada tubo 1 mL de una solución a 10% de monosulfuro de sodio y se siembra unos gránulos de suelo. 4)Se incuba a 25-27ºC durante dos a tres semanas.

Para el ciclo de Sulfo-oxidación:

Verificación de los resultados: Volcar 2 mL del cultivo en otro tubo, acidificar con dos gotas de ácido clorhídrico concentrado y añadir 5 gotas de solución acuosa de cloruro de bario al 5%. p/v. La aparición de una opalescencia indica que se han formado sulfatos por la actividad microbiana.

Integrantes

BORQUEZ SUBELZA, PRISCILA

CABANA, YANINA NEREA

CARABAJAL, DANIELA MARIANA

GUEVARA, DANIELA

HALBLAUb, ANABELA CELESTE

LOPEZ JURADO, REBECA

SOTO, ANA BELÉN

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Presentación tp7 Microbiologyía by priscilaborquez99 on Genially

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ciclo biogeoquímico Definición Es el movimiento de nitrogeno, oxigeno,hidrogeno, calcio, azufre, fosforo, potasio, carbono y otros elementos entre los seres vivos y el ambiente (atmosfera, biomasa y sistemas acuáticos) mediante una serie de procesos: produccion y descomposición.Existen diferentes tipos de ciclos biogeoquimicos, pero en este ensayo solo hablaremos del Ciclo Biogeoquímico del Azufre.

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Ciclo Biogeoquímico

GRupo A

Ciclo biogeoquimico del Nitrógeno

Por este medio de la presente explicaremos que es un ciclo del nitrógeno.

ciclo del nitrógeno

Es un ciclo biogeoquimico del que depende la biosfera y todos los organismos para el crecimiento. Este se refiere a un conjunto de procesos químicos, biologicos que permite suministrar a los seres vivos de nitrogeno para su desarrollo.

La atmósfera es el principal reservorio de nitrógeno, donde costituye hasta un 78% de los gases. Sin embargo, como la mayoría de los seres vivos no pueden utilizar el nitrogeno atmosférico para elanorar aminoácidos y otros compuestos nitrogenados, dependen del nitrógeno presente en los minerales del suelo. Por lo tanto, a pesar de la gran cantidad de nitrógeno en la atmósfera, la escasez en el suelo constituye un factor limitante para el crecimiento de los vegetales.El proceso a través del cual circula nitrógeno a través del mundo orgánico y el mundo fisico se denomina ciclo del nitrogeno.

Entonces

Esquema del ciclo Biogeoquimico del NITRógeno

N2

NH4

NO3

NH3

Plantas y animales

N20 y N2

2.Nitrificación

Ciclo delNitrogeno

1.Amonificación

3.Desnitrificación

Las tres etapas principales de este ciclo son:

Fijación del nitrógeno

La fijación biológica de N2 (FBN) consiste en la transformación del N2 en NH4+, el cual se incorpora inmediatamente a compuestos orgánicos (aminoácidos). Es un proceso exclusivamente biológico realizado solo por algunos organismos procarióticos que poseen la enzima Nitrogenasa (Nasa) conocidos como diazótrofos, es decir consumidores de N2.La mayoría de los organismos diazótrofos tienen metabolismo quimio-órgano-heterótrofo (aeróbicos y anaeróbicos), aunque también hay organismos fotolito-autótrofos (oxigénicos y anoxigénicos). La FBN es un proceso reductor que consume gran cantidad de energía (se estima entre 12 a 24 ATP por mol de N2 fijado) por lo que constituye una vía metabólica alternativa para los microorganismos: solo la realizan si no tienen otras fuentes de N que requieran menor costo energético, por ej. NH4+. La FBN es la forma más importante de incorporación del N a la superficie de la tierra. Se estima que del total de N ingresado solo el 10% proviene de precipitación atmosférica (tormentas eléctricas) y el resto es por proceso biológico. Sin embargo, en la actualidad mucho N atmosférico es incorporado al suelo a través de los fertilizantes químicos. El mecanismo de producción de fertilizantes se basa en una reacción química similar a la FBN pero que, en vez de utilizar la Nasa, se cataliza mediante altas temperatura y presión. Este proceso industrial se conoce con el nombre de Haber-Bosch y requiere un enorme gasto energético.

Ejemplo de Bacterias fijadoras de nitrogeno.

Las Bacterias de genero Rhizobium, viven en nódulos de las raices de leguminosas y de algunas plantas leñosas.

Las cianobacterias, realizan la mayor parte de la fijacion del nitrógeno. Algunos helechos acuaticos tienen cavidades donde viven las cianobacterias.

Nódulos en raíces de leguminosas

Amonificación

01

Info

Consiste en la conversión de compuestos nitrogenados orgánicos en amoníaco, se inicia cuando los organismos producen desechos como urea (orina) y ácido úrico (excreta de las aves), sustancias que son degradadas para liberar como amoníaco el nitrógeno en el ambiente abiótico. El amoníaco queda disponible para los procesos de nitrificación y asimilación. El nitrógeno presente en el suelo es el resultado de la descomposición de materiales orgánicos y se encuentra en forma de compuestos orgánicos complejos, como proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos y nucleótidos, que son degradados a compuestos simples por microorganismos - bacterias y hongos - que se encuentran en el suelo. Estos microorganismos usan las proteínas y los aminoácidos para producir sus propias proteínas y liberan el exceso de nitrógeno en forma de amoníaco (NH3) o ion amonio (NH4+).

La evolución de la microbiota varia segun la materia organica trasformada, primero aparecen bacterias, y lyego los actinobacterias y más tarde mohos. Comunmente los microorganismos productores de ureasa son Bacillus, Sporosarcina, Sporolactobacillus, Clostridium y Desulfotomaculum.

Amonificación

Bacterias u Hongos

Compuestos orgánicos nitrogenados

Amoniaco libre

Nitrificación

Nitrogeno tiene tres formas estables de oxidacion en la naturaleza (nitrógeno molecular, amoníaco, nitrato) su interconversión está dada casi exclusivamente por bacteria.

proceso de oxidación del amoníaco o ion amonio, realizado por dos tipos de bacterias: Nitrosomonas y Nitrobacter (comunes del suelo). Este proceso genera energía que es liberada y utilizada por estas bacterias como fuente de energía primaria.Este proceso ocurre en dos etapas:Un grupo de bacterias, las Nitrosomonas y Nitrococcus, oxidan el amoníaco a nitrito (NO2-):2 NH3+ 3 O2g2 NO2- + 2 H+ + 2 H2OOtro grupo de bacterias, Nitrobacter, transforman el nitrito en nitrato, por este motivo no se encuentra nitrito en el suelo, que además es tóxico para las plantas.2 NO2-+ O2 g 2 NO3-

02

Parte del amonio producido por la descomposición se convierte en nitrito y nitrato a través de un proceso llamado nitrificación. Las bacterias nitrosomonas, nitrosococcus, nitrobacter y nitrococcus que llevan a cabo esta reacción obtienen energía de la misma. La nitrificación requiere la presencia del oxígeno.Ocurre rápidamente en suelos bien drenados a pH neutro. Aunque el nitrato es fácilmente asimilado por las plantas, como es muy soluble en agua resulta rápidamente lavado de los suelos que reciben una gran cantidad de lluvia. Por el contrario, el amonio queda fuertemente adsorbido a las arcillas.

03

Desnitrificación

Es el proceso que realizan algunas bacterias ante la ausencia de oxígeno, degradan nitratos (NO3 -) liberando nitrógeno (N2) a la atmósfera a fin de utilizar el oxígeno para su propia respiración. Ocurre en suelos mal drenados. A pesar de las pérdidas de nitrógeno, el ciclo se mantiene gracias a la actividad de las bacterias fijadoras de nitrógeno, capaces de incorporar el nitrógeno gaseoso del aire a compuestos orgánicos nitrogenados.La denitrificación es un proceso anaeróbico llevado a cabo por bacterias que utilizan compuestos nitrogenados como aceptores de electrones en la respiración anaeróbica.

Es el proceso en el cual algunos organismos pueden usar el nitrato como aceptor final de electrones durante la respiración aneaeróbica producen moléculas reducidas gaseosas (óxido dinitrógeno, nitrógeno molecular) que desaparecen del ecosistema.

Ciclo en el laboratorio

Procedimiento

Parte 1

fIJACIÓN DE NITRÓGENO MOLECULAR

01

+ info

Sembrar unos gránulos de suelo en medio manitol y se incubar a 25-27 °C durante 7 días.El medio contiene: manitol 10 g, carbonato de calcio 0,5 g, solución salina 50 mL, solución de oligoelementos 1 mL, agua 1 L. Se distribuye en matraces de Erlenmeyer de 250 mL de capacidad, a razón de 50 mL en cada uno y se esteriliza a 110ºC durante 20 minutos.La solución salina contiene: fosfato dipotásico 5 g, sulfato de magnesio heptahidrato 2,5 g, cloruro de sodio 2,5 g, sulfato ferroso heptahidrato 0,05 g, agua 1 L, pH 7 - 7,5.La solución de oligoelementos contiene 0,05 g/L de las sales siguientes: molibdato de potasio, borato de sodio, nitrato de cobalto, sulfato de cadmio, sulfato de cobre, sulfato de zinc, sulfato de manganeso, cloruro férrico.Medio para Azotobacter: sacarosa 20 g, fosfato dipotásico 0,05 g, fosfato monopotásico 0,15 g, cloruro de calcio 0,01 g, sulfato de magnesio heptahidrato 0,2 g, molibdato de sodio 0,002 g, cloruro férrico 0,01 g, azul de bromotimol (al 0,5% p/v en etanol) 2 mL, carbonato de calcio 1 g, agua 1 L, pH 6,8; esterilizar a 110ºC durante 20 minutos.Medio para Derxia: Reemplazar la sacarosa por almidón o glucosa y omitir el carbonato de calcio. Medio para Azospirillum: ácido málico 5 g, fosfato dipotásico 0,5 g, sulfato de magnesio heptahidrato 0,2 g, cloruro de sodio 0,1 g, cloruro de calcio 0,02 g, molibdato de sodio 0,002 g, sulfato de manganeso 0,01 g, etilén-diamino-tetra-acetato férrico (al 1,64% p/v) 4 mL, azul de bromotimol (al 0,5% p/v en etanol) 3 mL, biotina 0,1 mg, agua 1 L, pH 6,8.Medio para Clostridium pasteurianum: glucosa 10 g, fosfato monopotásico 0,75 g, solución salina 50 mL, solución de oligoelementos 1 mL, agua 1 L. Distribuir en tubos con campanita de Durham. Luego de sembrar cubrir con agar al 1,5% fundido o vaselina.

El medio para productores de nitratos contiene:

1 g de nitrito de sodio en lugar del sulfato de amonio. Esterilizar a 110ºC durante 20 minutos. Se Siembra unos gránulos de suelo en ambos matraces y se incuba a 25-27ºC durante 14 días.

dESNITRIFICACIÓN

02

+ info

El medio de cultivo contiene: nitrato de potasio 2 g, carbonato de calcio 5 g, glucosa 10 g, solución salina 50 mL, solución de oligoelementos 1 mL, agua 1 L. Se esterilizan a 110ºC durante 20 minutos. Se inocula gránulos de suelo en tubos que llevan dentro una campanita de vidrio sin agitar y se incuba por siete días 25-27ºC.

El medio de cultivo para formadores de nitrogeno contiene:

sulfato de amonio 0,5 g, carbonato de calcio 1 g, solución salina 50 mL, agua 1 L. Se distribuye en matraces de Erlenmeyer de 250 mL de capacidad, a razón de 50 mL en cada uno.

NITRIFICACIÓN

03

+ info

El medio de cultivo para formadores de nitritos contiene: sulfato de amonio 0,5 g, carbonato de calcio 1 g, solución salina 50 mL, agua 1L. Se distribuye en matraces de Erlenmeyer de 250 mL de capacidad, a razón de 50 mL en cada uno. El medio para productores de nitratos contiene 1 g de nitrito de sodio en el lugar del sulfato amonio. Esterilizar a 110°C durante 20 minutos.Sembrar unos granulos de suelo en ambos matraces e incubar a 25-27°C durante dos semanas.

Amonificación

04

+ info

El medio de cultivo contiene peptona 0,2 g, solución salina 50 mL, solución de oligoelementos 1 mL, agua 1 L. Se distribuye en tubos y se esteriliza a 110ºC durante 20 minutos. Se siembra unos gránulos de suelo y se incuba por siete días 25-27ºC

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Detección

Nitrificación.

Formadores de nitritos. Volcar 5 mL del cultivo en un tubo de ensayo y agregar 1 mL del reactivo de Griess recien preparado. Aparecerá un color rosado si se han formado nitritos por acción microbiana.Formadores de nitratos. Transferir unos 5 mL del cultivo a un tubo de ensayo y agregar 1 mL del reactivo de Griess. Si esta reacción da negativa los microorganismos han oxidado los nitritos a nitratos. Colocar otros 5 mL de cultivo en un tubo, agregar unos 50 mg de urea y 10 gotas de ácido sulfúrico. Calentar para eliminar los nitritos. Luego añadir 1 mL de reactivo difenilamina por las paredes del tubo. Si en la zona de contacto aparece un color azul hay nitratos formados por acción microbiana. El reactivo difenilamina contiene: difenilamina 1 g, agua destilada 20 mL, ácido sulfúrico 100 mL. Colocar en frasco oscuro.

03

Desnitrificación.

Si se ha reducido el nitrato hasta el estado de nitrógeno molecular u óxido de nitrógeno quedarán retenidos en la campanita inmersa en el tubo. La formación de nitritos se comprueba agregando 1 mL del reactivo de Griess al tubo de cultivo. Aparecerá un color rosado si hay nitritos. Preparar el reactivo de Griess en el momento de usarlo, mezclando partes iguales de las soluciones siguientes:Disolver 0,05 g de naftilamina en 100 mL de ácido acético al 30% (v/v) en agua.Disolver 0,32 g de ácido sulfanílico en 100 mL de ácido acético al 30% (v/v) en agua.

02

Fijación de nitrógeno molecular.

Hacia el tercer día de incubación el medio se enturbia ligeramente y en la superficie aparece un velo grisáceo. Los días siguientes el velo se pliega, dando una superficie rugosa y mamelonada que se vuelve parduzca. Finalmente caen trozos de velo dentro del líquido. A su vez el líquido se enturbia cada vez más y suelen aparecer burbujas en el fondo. La observación microscópica del velo muestra células bacilares, ovales, cocoides y a veces cistos esféricos, mientras que el material tomado del fondo permite ver bacilos esporulados Gram-positivo o variable.

01

Amonificación.

Después agregar 1 mL de reactivo de Nessler a cada tubo a ensayar. La aparición de un color ladrillo indica la presencia de amoniaco. El reactivo de Nessler consta de dos soluciones que se mezclan en partes iguales en el momento de usar. Colocar en un mortero 5 g de ioduro mercúrico y 3,65 g de ioduro de potasio, añadir un poco de agua destilada y triturar hasta disolver. Completar a 100 mL con agua.Disolver 15 g de hidróxido de potasio en lentejas en 100 mL de agua destilada.

04

Grupo A

Gracias

Bitancor, Hector.Cuevas, Ana.Cruz, Matías Alejandro.Flores, Karen Melina Ayelén.Roldan, Gabriel Esteban.Sajama, Adrian.Torres, Corina Lorena.Terrazas, Marisa Ivana.

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Ciclo Biogeoquímico GRupo A Ciclo biogeoquimico del Nitrógeno Por este medio de la presente explicaremos que es un ciclo del nitrógeno. ciclo del nitrógeno Es un ciclo biogeoquimico del que depende la biosfera y todos los organismos para el crecimiento.

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Grupo B