Aislamiento y cultivo de grupos especializados de bacterias (Columna de Winogradsky)

Universidad Autónoma del Estado de México

Facultad de Ciencias

Licenciatura en Biotecnología

Reporte No. 4

Aislamiento y cultivo de grupos especializados de bacterias (Columna de Winogradsky).

Ecología Microbiana

Dr. Maria Elena Estrada Zuñiga

Equipo 1

 Escalona Valdez Jesus Alejandro

 Eslava Guerrero Brianda

 Hernandez Escobedo Magda Jazmin

 Salgado Rinquey David Yetlanezy

 Vazquez Marquez Alicia Monserrat

 Yong Macias Gilberto

2013

Introducción

Desarrollada inicialmente por el microbiólogo ruso Sergey Winogradsky (1853-1956), la columna de Winogradsky constituye un modelo de ecosistema, similar a los tapetes microbianos que se hallan en aguas dulces o saladas, donde proliferan microorganismos del medio acuático y de los sedimentos, principalmente se desarrollan bacterias fotosintéticas que usan el sulfuro de hidrógeno como donador de electrones en su metabolismo fotoautotrófico. Una columna de Winogradsky  consiste en barro o sedimentos del algún lugar, dentro de un cilindro de plástico o de cristal. La altura de la columna permite el desarrollo de una zona anaeróbica en la superficie y zonas microaerófilas  y anóxicas debajo de la superficie. La columna se expone a la luz por lo que varias poblaciones fotosintéticas se desarrollan en diferentes profundidades de la columna.El barro o el sedimento contiene o se le adiciona sustratos de carbono orgánicos, sulfuro y sulfatos. Esto permite el desarrollo de numerosas poblaciones heterotróficas y fotoautótrofas, incluyendo bacterias fotosintéticas anaerobias del azufre.

Las algas y cianobacterias (microorganismos oxigenicos fotosintéticos) crecen en la superficie aeróbica (la zona alta aparentemente aparece verde). El oxígeno producido por estos microorganismos mantiene una zona aeróbica en la cual las bacterias aeróbicas heterotróficas y los hongos crecen. La capa de agua justo por encima del sedimento ha reducido concentraciones de oxígeno y recibe H2S por difusión externa del sedimento. Esta zona es ideal para los microaerofílicos oxidantes del sulfuro Beggiatoa and Thiothrix, organismos gradiente con filamentos de crecimiento blanco-gris. Los no ácido tolerantes thiobacilli como el Thiobacillus thioparius incluso crecen en esta zona. La porción más elevada de arena en la columna es de color marrón rojizo proveniente del crecimiento de fotoheterótrofos anaeróbicos principalmente del azufre (Rhodospirillaceae). debajo de estos, una zona de color rojo púrpura indica el crecimiento de las bacterias púrpuras del azufre (Chromatiaceae y Ectothiorhodospiracea). Incluso más abajo, se observa una zona verdosa que indica el crecimiento de las bacterias verdes del azufre. (Chorobiaceae). La zona de color negro se extiende hacia arriba desde la parte inferior de la columna, indicando la actividad de los reductores de sulfato. El color negro es debido a sulfuros de metal, principalmente sulfuro ferroso (figura 1).

Los sulfuros producidos por el metabolismo de sulfatos reductores es usado por bacterias del azufre verdes anaeróbicas y púrpuras fotosintéticas. Las bacterias verdes del azufre son estrictamente anaerobias y pueden llevar a cabo metabolismo fotoautotrófico y fotoheterótrofo usando sulfuro o azufre como donador de electrones. Cuando el sulfuro es oxidado, el azufre molecular es depositado afuera de la célula. Las bacterias verdes del azufre incluye la familia Chlorobiaceae con su género representativo Chlorobium. Esta bacteria crece usando el azufre molecular usandolo como donador de electrones. Las bacterias púrpuras del azufre se encuentran a partir de una banda por encima de las bacterias verdes del azufre. Aunque también son anaeróbicas son menos menos sensibles al oxígeno y más sensibles al sulfuro que las Chlorobiaceae.

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(Figura 1: Esquema de las diferentes “capas de colores” en las que se encuentran los distintos microorganismos)

La columna de Winogradsky  es un modelo de ecosistema que imita la situación en una columna de agua anaeróbica que recibe luz. Zonificaciones similares en sedimentos naturales pueden desarrollarse sólo a escala milimétrica, ya que la luz no puede penetrar en el sedimento a cualquier profundidad.

Objetivos

• Construir una Columna de Winogradsky.
• Observar el desarrollo de varios microorganismos (que aparecen en diferentes etapas) responsables de la transformación del azufre.

Materiales

• Columnas de cristal de 5X5 cm de base y 30 cm de largo
• Polvo de celulosa o papel filtro
• Sulfato de calcio
• Carbonato de calcio
• Lodo recién colectado y muestra de agua
• Fosfato de dipotasio
• Vasos
• Varillas de vidrio

Diagrama de flujo

[pic 2]

Resultados

[pic 3]                                                     

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