Las Bacterias

Unidades y Procesos Biológicos • Unidades funcionales – Moleculas • Acidos nucleicos (DNA) • Proteinas (ej enzimas) • Lípidos (ej. fosfolípidos)

– Microestructuras • Ribosomas • Mitocondrias • Núcleo

– Células – Organos y sistemas • Tejidos • Organos • Sistema nervioso

– – – –

Individuos-organismos Poblaciones Comunidades Ecosistema

• Procesos – Metabolismo (mantención) • • • •

Alimentación-digestión Respiración Excreción Descomposición

– Crecimiento • Replicación de tejidos • Especialización de funciones

– Reproducción • Desarrollo sistemas reproductivos • Comportamiento reproductivo

La Célula La célula es la unidad básica y la estructura fundamental de organización de los seres vivos Todas las células conocidas comparten dos características esenciales: • Una membrana externa, la membrana celular -o membrana plasmática- que separa el citoplasma de la célula de su ambiente externo • El material genético -la información hereditaria- que dirige las actividades de la célula y le permite reproducirse y transmitir sus características a la progenie (descendencia)

Organismos • Unicelulares – – – –

Protozoos Microalgas Bacterias Bacterias y su relación con los procesos Virus???? productivos

• Multicelulares – Metazoos • Invertebrados • Vertebrados

Bacterias, biofiltros, biotecnología

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Tipos de Células De acuerdo con su organización y componentes, existen dos tipos fundamentalmente distintos de células: •

procariotas: Células que carecen de un núcleo y organelos limitados por membrana.

2. eucariotas: Células que tienen un núcleo y organelos rodeados por membrana y DNA organizado en cromosomas dentro del núcleo

Las bacterias se clasifican en una categoría de vida denominada los procariotes. El material genético de los procariotes, o ADN, no se encuentra encerrado en el compartimento celular denominado núcleo.

Las Bacterias son Procariotes

Las bacterias poseen una sola célula, pero su pequeño tamaño y su simplicidad no deben engañar. Se han encontrado bacterias que pueden vivir tanto por encima del punto de ebullición como en temperaturas tan frías que te podrían congelar la sangre. Ellas "comen" de todo desde azúcares y almidones hasta la luz del sol, azufre y hierro. Existe hasta una especie de bacteria llamada Deinococcus radiodurans que puede soportar descargas de radiación 1.000 veces mayores que las que podrían matar a un ser humano.

Modelo de Célula Procariota El esquema de una bacteria común, Escherichia coli, permite ilustrar el modelo de célula procariota La célula está rodeada por una pared celular, por dentro de la cual se establece una membrana celular El material genético se encuentra en forma de una molécula grande y circular de DNA denominada nucleoide En el citoplasma se encuentra una variedad de moléculas y complejos proteicos y de RNA llamados ribosomas que desempeñan una función clave en la unión de aminoácidos durante la síntesis de proteínas

Modelo de Célula Procariota Al observar la célula se destaca una región densa -el nucleoide-, donde está situado el cromosoma. Todos los cromosomas de los procariotas consisten en una sola molécula circular de DNA que puede estar asociada con una pequeña cantidad de RNA y proteínas no histónicas

Origen de los procariotes

• Las bacterias constituyen las formas de vida más tempranas que aparecieron en la tierra, hace miles de millones de años. • Los científicos piensan que ellas ayudaron a formar y cambiar el medio ambiente inicial de la tierra, creando eventualmente el oxígeno atmosférico que permitió el desarrollo de otros formas de vida más complejas. • Muchos creen que las células más complejas se desarrollaron cuando las bacterias se hicieron residentes de otras células, convirtiéndose en organelos en las células modernas complejas. • Un ejemplo de tales organelos son las mitocondrias, las cuales fabrican la energía en nuestras células.

• Existen cientos de especies de bacterias, pero todas ellas tienen una de las tres formas existentes. Algunas son bastones y se llaman bacilos. • Otras tienen la forma de esferas pequeñas y se llaman cocos. • Otras son helicales o espirales como la Borrelia

• Las bacterias viven sobre o dentro de casi todo material o hábitat existente en la tierra, desde suelos hasta el agua y el aire; desde las habitaciones de los seres humanos hasta el hielo del Artico y en las hendiduras volcánicas. • Cada centímetro cuadrado de la piel humana tiene en promedio 100.000 bacterias. • Una simple cucharadita de tierra contiene más de 109 tipos o especies de bacterias.

Movimiento • Algunas bacterias se mueven en su medio con la ayuda de estructuras en forma de látigo denominadas flagelos. • Otras bacterias secretan una capa mucoide y húmeda sobre las superficies como babosas. Otras son generalmente estacionarias.

Bacteria con flagelos

De que se alimentan??? • Algunas bacterias son fotosintéticas, fotosintéticas lo que significa que pueden fabricar su propio alimento a partir de la energía solar, como lo hacen las plantas. De la misma forma que las plantas, producen oxígeno. – Estas son la Cianobacterias o Algas verde azules, son Autótrofas

• Otras bacterias absorben el alimento del material en el que viven. Algunas de esas bacterias pueden vivir de "alimentos" poco usuales como el hierro y el azufre. Los microbios que viven en el intestino absorben nutrientes del alimento ya digerido. – Estas son las bacterias heterótrofas

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Nombre científico: Nostoc Característica: estos organismos conocidos como cianobacterias, anteriormente eran llamadas algas azules y se consideraban parte del reino vegetal. Hábitat: ambientes acuáticos.

Organismos autótrofos

Organismos heterotrofos

Muerte natural, paso de materia a descomposición

Consumidores Terciarios

Consumidores Secundarios

O2 Consumidores Primarios

E Productores Primarios Respiración

Descomponedores= Bacterias

CO2

N

P

H2O Si

Fe Compuestos inorgánicos

= Nutrientes

Bacterias como heterótrofos y autótrofos .

Intensivo

Huella Ecológica 1

Extensivo

ALIMENTO

Bivalvos Alimento

Biodepósitos=materia organica Biodepósitos, alimento = materia orgánica

Huella Ecológica 2

<
Degradación de la materia orgánica • Todos los seres vivos producen moléculas de desecho, excreción, • Todos los seres vivos mueren eventualmente y la materia orgánica es degradada hasta producir moleculas inorgánicas • Se requiere 4 kg de oxigeno para degradar 1 kg de amonio en un cultivo de camarones

Degradación de la materia orgánica • Las bacterias son LOS DEGRADADORES en la naturaleza • Transforman la materia orgánica en moléculas inorgánicas • La materia orgánica, moléculas orgánicas, principalmente proteinas, carbohidratos etc.en presencia de oxígeno son degradadas, procesadas hasta producir • CO2, NO3, Si

Entonces las bacterias pueden ser manipuladas o facilitadas • Para acelerar la degradación de la materia orgánica • Proveyendo oxígeno • Y un Sustrato físico

Procesos de transformación de una molécula inorgánica Nitrificación • Es la transformación de las formas orgánicas e inorgánicas mas reducidas a un estado mas oxidado – –

•

En general implica NH4+ + O2 ⇒ NO3- +H2O + 2H+

Transformación que ocurre en una serie de reacciones con la general intervención de bacterias del tipo –

Nitrosomonas y Nitrobacter

Las bacterias como biofiltros • Uso de las bacterias para la implementación de biofiltros – Para tratar las aguas servidas – Para tratar aguas con alta carga de materia orgánica, ej. aguas provenientes de acuicultura

El Nitrato (NO3) se pude reducir y producir Nitrógeno molecular (gas) Denitrificación • Es la reducción bioquímica del nitrógeno oxidado hasta producir la forma molecular del nitrógeno, este se puede perder desde el ambiente acuático a menos que sea fijado nuevamente. • NO3- ⇒ ⇒ N2 • Muchas bacterias anaeróbica facultativas (Pseudomonas, Bacillus etc.) pueden reducir el nitrato, la reacción puede ocurrir en condiciones aeróbicas y anaeróbicas.

TABLE 1: AMOUNT OF BIOFILTER SUBSTRATE AND WATER FLOW REQUIRED PER KILOGRAM OF CRAYFISH. 1 = Crushed Gravel; 2 = Bio-balls

BIOFILTER SUBSTRATE SURFACE AREA (m2)

VOLUME (m3)

MAXIMUM FLOW (L/s)

TEMP. (OC)

(1)

(2)

(1)

(2)

(1)

(2)

10

2.0

2.0

10.0

5.0

2.0

2.0

20

1.0

1.0

4.8

2.4

1.0

1.0

30

0.6

0.6

3.2

1.6

0.6

0.6

Razones para un proyecto de recirculación •

· En comparación con la producción actual en sistemas tradicional se reduce significativamente el empleo de agua y la producción de residuos no tratados, sin perder rentabilidad.

•

Permite el control del proceso productivo para optimizar el uso de la energía y la materia (agua, alimentos, etc.), minimizando el uso de medicamentos y drogas, a un mismo costo de producción • Reduce el riesgo de transferencia, tráfico y transporte de enfermedades entre sitios •

Elimina incertidumbres en el logro de metas productivas y compromisos de entrega

•

Reduce los costos unitarios de producción

Consumo de agua del Proyecto y de una piscicultura tradicional equivalente.

Consumo de Agua en Términos Comparativos Sistema Recirculado

430 m3/día

Sistema Tradicional Equivalente Diferencia en Consumos

362.880 m3/día 362.450 m3/día

Salas Incubación-Eclosión

Sala Primera Alimentación

Sala Alevines

Sala Reproductores

Estanque Retención

Sala Pruebas

Filtro Mecánico de Tambor

Compactador Tortas Sedimentos

¿Dónde estamos? • Pisciculturas de Flujo Contínuo • Capacidad de pisciculturas en tierra limitada (max. 5 grs) • +90% smolts salen de los Lagos y Estuarios • Metas de producción vulnerables por altos riesgos sanitarios (H, L, E) • Gran Presión social (en los mercados internacionales y Chile mismo)

• Trasladar la producción de smolt a tierra para ¿Hacia donde queremos ir? disminuir los riesgos sanitarios (contaminación) • Implementación de Sistemas de Recirculación de agua con el fin de reducir uso de Recursos Naturales • Reducción significativa de impactos medioambientales de las actividades de agua dulce • Disminución de costos de producción