Este blog está asociado a las páginas web de las asignaturas de Microbiología del Grado de Biotecnología y del Grado de Ciencias Ambientales de la UMH.

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jueves, 29 de mayo de 2014

Fuente de carbono: Una fuerte determinación de la estructura de la comunidad microbiana y el rendimiento de un reactor anaeróbico

OBJETIVO
Este estudio tuvo como objetivo investigar la correlación de la estructura de la comunidad microbiana con la composición de las aguas residuales y el rendimiento del reactor. Se persiguió caracterizar la estructura microbiana de la comunidad, la función y las abundancias relativas de los diferentes grupos metanogénicos.

INTRODUCCIÓN:
Las fuentes de carbono en microbiología son compuestos orgánicos que pueden ser usados por microorganismos para producir los productos que se desean. En este artículo se trata sobre uno en particular: el metano, producido durante el tratamiento biológico de las aguas residuales.

Origen de la imagen

Por otro lado, también intervienen microorganismos productores de los productos intermedios de las reacciones, estos son los siguientes:
  • Bacterias Hidrolíticas: Rompen enlaces. Ej: Staphyloccoccus, Vibrio… 
  • Bacterias Acidogénicas: Convierten azúcares, aminoácidos y lípidos en ácidos orgánicos. Ej: Clostridium, Lactobacillus… 
  • Bacterias acetogénicas: Degradan ácidos órganicos produciendo hidrógeno y ácido acético. Ej: Syntrophomonas, Syntrophobacter…
  • Los microorganismos productores de metano son arqueas metanogénicas, que producen el metano mediante las reacciones. Ejemplos de estas arqueas son: Methanosarcina, Methanothrix


PRIMER EXPERIMENTO: USO DE BIORREACTORES:
Se usaron 3 biorreactores los cuales se alimentaron con 3 tipos de aguas residuales sintéticas que contenían distintos compuestos orgánicos: biorreactor a base de glucosa (GBR), biorreactor a base de melaza (MOBR) y biorreactor a base de leche (MIBR), ademas de otros compuestos en común.

Los microorganismos se dejaron de 30 a 45 días  en estos biorreactores hasta que se formaron flóculos. A partir de ahí se fueron sometiendo a distintas condiciones de velocidad de entrada de alimento y de velocidad de salida de los propios microorganismos:
Origen de la imagen

Los resultados indican que a medida que se aumenta la velocidad de entrada de alimento, aumenta la producción de metano hasta llegar a un límite en el que el sistema colapsa:










SEGUNDO EXPERIMENTO: ELABORACIÓN DE UN PERFIL DE LA COMUNIDAD ARQUEAL
Se recogieron distintas muestras de cultivos y se analizó un gen que codifica  un ARN ribosómico, el cual es distinto para cada especie de estas arqueas.  Cada una de las bandas, que se pueden observar en esta imagen, se corresponde a una especie de arquea.


Origen de la imagen
1=melaza; 2=leche; 3=glucosa  


Origen de la imagen











Como se puede observar en los resultados a pesar de  existir alguna especie propia de un solo biorreactor, la mayoría de especies encontradas fueron comunes a los 3 biorreactores. 




Después de eso se realizó un análisis UPGMA, el cual permite establecer gráficamente la similaridad de estas especies en los distintos biorreactores mediante un dendrograma.

Origen de la imagen

En el dendrograma representado se compara la similaridad de poblaciones en los diferentes estados de OLR y HRT en los que se ha realizado el experimento












ANÁLISIS CUANTITATIVO DE LA POBLACIÓN METANOGÉNICA:
Para realizar el análisis se compararon los resultados obtenidos mediante dos técnicas distintas:
  • qPCR: Técnica de amplificación de genes que permite saber la cantidad de ADN presente en la muestra, y por tanto, la abundancia relativa de los individuos que componen la comunidad.
  • CARD-FISH: Permite la visualización directa, mediante una sonda fluorescente, de los componentes de la comunidad microbiana.


Origen de la imagen
RESULTADOS:
  • Según indica la q-PCR cada fuente de carbono influye en el enriquecimiento de diferentes grupos de metanógenos.
  • En cuanto al rendimiento de los tres reactores, se puede decir que fue significativamente diferente, debido a que los microorganismos metabolizan el carbono de forma diferente y las relaciones entre ellos se ven afectadas.
  • El biorreactor a base de leche acumula más butirato y propionato lo que indica una menor actividad de bacterias acetogénicas o metanógenas. Por tanto se concluye que la acetogénesis es el paso limitante a la hora de producir metano, ya que la abundancia de metanógenas no varía significativamente y se pueden descartar.
  • A rasgos más generales, en todos los reactores se observó una disminución en el número de copias de genes de Methanosaetaceae, uno de los componentes de la comunidad microbiana,  después de una introducción de alimento más allá del nivel crítico, lo que implica que puede ser un buen indicador biológico para detectar el deterioro del sistema con respecto a la función de las comunidades microbianas.
En general, este estudio indica que la composición de las aguas residuales, en términos de sus componentes orgánicos, tiene una mayor influencia en la abundancia relativa de diferentes grupos filogenéticos de metanógenos que en su diversidad.

BIBLIOGRAFÍA:

ARTÍCULO ORIGINAL:
K. Kundua, I. Bergmannb, S. Hahnkeb, M. Klockeb, S. Sharmaa,∗, T.R. Sreekrishnan
Carbon source — A strong determinant of microbial community structure and performance of an anaerobic reactor.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168165613003702

TRABAJO REALIZADO POR:
Morgan Ramón Landreau
Sergio Ibáñez López
Aurora Carrión Pérez
Lucía Navarro  Serrano
Eduardo Puerta Baile

4 comentarios:

  1. La entrada carece de tono divulgativo.

    Hay dos imágenes que no se ven. Sólo aparece el pie de figura diciendo “origen de imagen”

    Os faltan las etiquetas

    Os falta poner el nombre de los componentes del grupo como autores de esta entrada

    No hay enlaces en el texto que permitan profundizar o ampliar la información. Por ejemplo ¿Qué es un análisis UPGMA?

    Lo he dicho para otros grupos, en un artículo divulgativo no hace falta seguir la estructura de un artículo de investigación. También he dicho que no se debe usar la primera persona para describir el trabajo de otros.

    La imagen de la formación de metano que aparece en medio de la descripción del experimento parece estar mal situada, porque no tiene nada que ver con lo que se cuenta en el texto

    Debéis poner la referencia bibliográfica del artículo original con un enlace al que cualquier persona pueda acceder (se explicó en prácticas de informática), no usar el enlace de la carpeta de materiales de la UMH al cual sólo se puede acceder si eres alumno de la asignatura.

    Fallos de formato.
    - Hay frases juntas en las que falta espacio de separación: “reactor.Se”, “flóculos.A partir”
    - Hay un par de párrafos que se han mezclado entre si. : “… los productos intermedios de las reacciones, estos son los siguientes:” saltáis a las arqueas metanógenas y luego aparece el listado de microorganismos que dan productos intermedios
    - Hay que poner H2 con subíndice

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  2. Mejor en cuanto a que habéis puesto más enlaces y que habéis mejorado el estilo divulgativo, aunque seguís con el formato de artículo de investigación no de divulgación.

    La figura de las gráficas de lo que ocurre en los biorreactores no está explicada. Si la ponéis la tenéis que explicar, si no la explicáis entonces sobra.

    Es dendrograma, no dendograma (dendro = árbol). Y lo mismo que antes, si no explicáis esa figura, sobra

    No sé muy bien para que habéis utilizado esta referencia
    http://www.bdigital.unal.edu.co/5331/1/patriciajoycepamelazorromateus.2011.pdf

    No entiendo porque utilizáis como enlace de la referencia original un sitio que no es el PubMed o la propia revista. Y lo seguís haciendo incorrectamente a pesar de que os he indicado que se dijo en el ejemplo de prácticas de informática como se debía citar.

    Aquí está el enlace a la revista http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168165613003702

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