RX EN ZONAS

1. FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE C. QUÍMICAS
CARRERA DE ING. EN BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL
Microbiología Ambiental
POR: Nelson Mecías (1904) NIVEL: 4° “A”
TEMA: Columna de Winogradsky
OBJETIVOS:
Objetivo General:
Demostrar mediante la columna de Winograskycómo los microorganismos ocupan "microespacios" específicos de
acuerdo con sus tolerancias medioambientales y sus necesidades vitales.
Objetivos específicos:
Identificar las zonas de desarrollo adecuadas para distintos tipos de microorganismos de acuerdo a las
necesidades y reacciones que llevan a cabo.
Reconocer el rol que juegan las condiciones ambientales para el desarrollo de estos microorganismos.
INTRODUCCIÓN:
La columna de Winogradsky es una demostración clásica de cómo los microorganismos ocupan "microespacios"
altamente específicos de acuerdo con sus tolerancias medioambientales y sus necesidades vitales (requerimientos
de carbono y energía) y que, además, ilustra cómo diferentes microorganismos desarrollan sus ciclos, y la
interdependencia que llega a existir entre ellos (las actividades de un microorganismo permite crecer a otro y
viceversa). Esta columna es un sistema completo y autónomo de reciclamiento, mantenido sólo por la energía de la
luz.[1]
MATERIALES
Lodos
Papel periódico picado
Agua residual o de termales (4 a6 litros)
CaSO4 y CaCO3
Frasco grande de mayonesa
1 a 2 bombillos
Azufre
1 clavo
PROCEDIMIENTO
El montaje consta de un cilindro ancho de cristal ouna botella plástica que se llena con lodos ricos en materia
orgánica hasta 1/3 de su volumen. Se añaden restos orgánicos de diferente origen (tiras de papel de periódico,
aserrín, restos de raíces de plantas, carne piada, etc.). Se añade a la mezcla un suplemento compuesto CaCO3 y Ca
SO4 que actúan como tampón y como fuente de sulfato. . La mezcla, bien apretada para que no queden burbujas
de aire, se cubre con agua procedente de un lago, estanque, acequia (o alguna fuente similar), se cubre con papel
de aluminio y se ilumina con una lámpara.
MARCO TEÓRICO [1] [2]

2. Entre cuatro y seis semanas después de su instalación,
la columna debe estabilizarse en tres ambientes
básicos distintos en los que se desarrollarán
comunidades bacterianas específicas en función de
sus requisitos medioambientales. Comenzando
desde la parte más profunda de la columna:
Zona anaerobia (sin Oxígeno)
Hay dos tipos de organismos:
1. Los que fermentan la materia orgánicala
fermentación es un proceso en el que los
compuestos orgánicos son degradados deforma
incompleta (por ejemplo, las levaduras fermentan
los azúcares a alcohol).
2. O los que realizan la respiración anaerobia, proceso
en el que los sustratos orgánicos son
completamente degradados a CO2, pero usando una
substancia distinta del oxígeno como aceptor
terminal de electrones (Algunas bacterias, por ejemplo, utilizan nitratos o iones sulfato en vez del oxígeno).
» En el nivel más bajo de la columna de color negro intenso, en un ambiente con alta concentración de H2S,
dependiendo del tipo de barro utilizado, puede aparecer una capa de color rosado formada por bacterias púrpura
del azufre portadoras de vesículas de gas. Una especie característica es Amoebobacter.
En esta misma zona, en condiciones estrictamente anaerobias al cabo de unas semanas, y utilizando la carga de
celulosa aportada por los restos de papel incorporados en el sedimento como fuente primaria para su metabolismo,
aparecen las bacterias del género Clostridium.Todas las especies de este género son anaerobias estrictas porque,
aunque sus esporas pueden sobrevivir en condiciones aerobias, las células vegetativas mueren si están expuestas al
oxígeno. Por eso no empiezan a crecer hasta que éste desaparece del sedimento., caso de los géneros
» Un poco por encima, las bacterias reductoras del azufre, que se visualizan como una profunda capa negra y están
representadas Desulfovibrio, Desulfotomaculumo Desulfomonas. La coloración es debida a la precipitación de
sulfuro de metales pesados (hierro, manganeso), tal y como describe de forma parcial la siguiente reacción
química:

3. Este crecimiento se visualiza bajo la forma de dos bandas estrechas, brillantemente coloreadas, inmediatamente por
encima del sedimento: en una primera franja, las bacterias verdes del azufre (como Chlorobium) procesan los
sulfatos a azufre y aparecen en una franja verdosa. En otras zonas cercanas, bacterias comoGallionellaprocesan el
Hierro formando una capa negra que se forma justamente por debajo de la anterior.
Un poco más arriba, los sulfuros producidos por esta compleja comunidad microbiana, bajo condiciones anóxicas,
son fuente de electrones para las bacterias fotosintéticas rojas y verdes del azufre alojadas en un estrato superior,
caso de los géneros microbianos: Chromatium, Thiocapsao Thiospirillum.
Estas bacterias del azufre, verdes y púrpuras, obtienen energía de las reacciones luminosas y producen sus materiales
celulares a partir de CO2. En gran medida, de manera muy similar acomo lo hacen las plantas aunque, sin
embargo, hay una diferencia esencial: no producen oxígeno durante la fotosíntesis porque no utilizan H2O como
elemento reductor sino H2S. Las ecuaciones simplificadas que siguen muestran el paralelismo de ambos procesos:
6 CO2 + 6 H20 C6H12O6 + 6 O2 (fotosíntesis de las plantas)
6 CO2 + 6 H2S C6H12O6 + 6 S (fotosíntesis de las bacterias anaerobias)
Un poco por encima de esta zona nos encontramos una franja de bacterias púrpuras no del azufre, como
RhodospirillumyRhodopseudomonas, que adquiere un color rojo-anaranjado. Su mayor o menor abundancia
dependerá de la cantidad de sulfhídrico que se haya producido y de la cantidad que, no utilizada por otros
organismos, difunda hacia arriba, ya que su presencia inhibe a estas bacterias. Son anaerobios fotoorganotrofos
que sólo pueden realizar la fotosíntesis en presencia de una fuente de carbono orgánico.
Zona aerobia (rica en Oxígeno)
La parte superior de la columna de agua, puede contener abundantes poblaciones de bacterias de diferentes tipos. Son
organismos aerobios que se encuentran habitualmente en los hábitats acuáticos ricos en materia orgánica
(estanques poco profundos, arroyos contaminados, etc). Suelen ser flagelados, lo que les permite moverse y
establecerse en nuevas áreas. Puede desarrollarse también microorganismos fototróficos variados procedentes
directamente del agua o del barro utilizado originalmente en el montaje de la columna. La superficie del barro
puede presentar en esta zona un ligero color castaño. Esta es la parte de la columna más rica en oxígeno y más
pobre en azufre.
Seremos capaces de observar algunas bacteriasincoloras del azufre, Beggiatoay Thiothrix. Estas bacterias obtienen
energía oxidando el H2S a azufre elemental y sintetizan su propia materia orgánica a partir de CO2. Por esto se les
llama quimoautótrofas.
Ambos géneros acumulan gránulos de azufre ensus citoplasmas por oxidación del sulfuro de hidrógeno. De igual
modo, si la concentraciónde este gas es elevada, de manera espontánea puede aparecer azufre elemental
porcombinación con el oxígeno molecular, en forma de una pequeña capa que tapiza lasuperficie. La reacción
química que se lleva a cabo es la siguiente (reacción de Bunsen):
O2 + H2SH20 + S0

4. En las zonas superiores pueden crecer también cianobacterias fotosintéticas, lo que se visualizaría cómo un tapete de
césped de color verde. Estas bacterias se caracterizan por ser las únicas que realizan una fotosíntesis similar a la de
las plantas. De hecho, hay poderosas evidencias de que los cloroplastos de las plantas proceden de cianobacterias
ancestrales que se establecieron como simbiontes dentro de células de algún eucariota primitivo. De forma paralela
hay también evidencias igualmente fuertes de que las mitocondrias de los eucariotas actuales se derivaron de
bacterias púrpuras ancestrales por un similar sistema de endosimbiosis.
Conclusiones:
Los productos de la fermentación (Clostridium) y los sulfuros (Desulfovibrio) migran hacia arriba desde la zona
inferior reductora, favoreciendo, en la zona superior de la columna, con oxígeno el crecimiento de quimiolitótrofos
(BeggiatoayThiothrix).
En este gradiente de HS, como fuente de e-, los fotoautótrofos (Chlorobium, verde, y Chromatium, roja) se
desarrollan como color verde oliva y púrpura.
Por encima crecen bacterias púrpuras no del azufre (Rhodospirillum) que utilizan ya materia orgánica como dador
de e- en zona anaeróbica.
El oxígeno difunde desde la superficie, creando condiciones similares a las que existen en un lago con sedimentos
ricos en nutrientes.
Con luz se reproduce la penetración de la luz solar en la región inferior anaeróbica, para facilitar el desarrollo de
los microorganismos fotosintéticos anoxigénicos.
En la zona más alta se pueden ver diatomeas y cianobacterias.
o La Tª y la Presión controlan la cantidad de oxígeno disponible por los microorganismos
BIBLIOGRAFÍA:
[1]La Columna de Winogradsky
http://www.microinmuno.qb.fcen.uba.ar/SeminarioBiodiversidad.htm
2011-10-27
[2]LÓPEZ, P. LA COLUMNA DE WINOGRADSKY. UN EJEMPLO DEMICROBIOLOGÍA BÁSICA EN UN
LABORATORIO DE EDUCACIÓNSECUNDARIA
http://www.apac-eureka.org/revista/Volumen5/Numero_5_3/Lopez_Perez_2008.pdf
2011-10-27