USO DE MICROORGANISMOS EN APLICACIONES RELACIONADAS AL MEDIO AMBIENTE

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APLICACIONES RELACIONADAS AL MEDIO AMBIENTE

• TRATAMIENTO BIOLOGICO DE RESIDUOS
• TRATAMIENTO BIOLOGICO DE EFLUENTES INDUSTRIALES
• BIOREMEDIACION DE SUELOS
• BIOLIXIVIACION O RECUPERACION DE METALES
• PRODUCCION DE SUSTITUTOS DE PRODUCTOS NATURALES Y
  DE LA PETROQUIMICA
• Polimeros
• Biosurfactantes
• Plasticos
• Insecticidas biologicos
• PRODUCCION DE ENZIMAS PARA LA RECONVERSION
  TECNOLOGICA (Tecnologia Limpia)
• Lipasas (detergentes, acidos grasos,
  BIOcatalisis)
• Proteasas (detergentes, curtiembre)
• Oxido-reductasas (biocatalisis)

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Tratamiento de Residuos y efluentes industriales
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La caracteristica fundamental que distingue a la
biotecnologia Ambiental es la necesidad de
conseguir un optimo funcionamiento microbiano en
condiciones ambientales complejas, poco precisas
y acompañados de otras comunidades de microbios

• Bioremediacion remocion de contaminantes y
  toxicos por metodos biologicos
• Bioestimulacion agregado de nutrientes a la
  poblacion indigena
• Bioaumentacion agregado de microorganismos

Se pueden tratar suelos conteniendo solventes
organicos/toxicos quimicos/ hidrocarburos Las
bacterias pueden degradar compuestos naturales o
relativamente simples (catabolismo) pero no los
toxicos complejos. Numerosos compuestos toxicos
han sido creados artificialmente y son nuevos en
el medio ambiente (xenobioticos) Ej Benzeno,
Phenol, Chloroform, Carbon tetrachloride,
Gasoline, Motor oils, Nitrate, Lead, DDT, TNT
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Organismos empleados en Bioremediacion
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Reacciones enzimaticas que reducen la toxicidad
de los compuestos

• Hidrolisis
• Hidroxilacion
• Dehalogenacion
• Demetilacion/dealquilacion
• Metilacion
• Nitro reduccion
• Ruptura de uniones tipo eter

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Bioremediacion de compuestos del petroleo
(BTEX) Los compuestos quimicos Benceno, Tolueno,
Etilbenceno y Xilenos (BTEX) son hidrocarburos
volatiles que se encuentran en el petroleo crudo
y en sus sub-productos (nafta). Tambien se
producen para uso industrial como solventes y
precursores en la sintesis de pesticidas,
plasticos y fibras sinteticas Se consideran una
de las causas mas importantes de polucion debido
a la frecuencia de su derrame en los tanques de
deposito de petroleo, en las areas de produccion
y almacenaje, refinerias, etc. Se estima que solo
en los EEUU el 35 de los 1.4 millones de
tanques de deposito de gasolina tienen perdidas.
La contaminacion de aguas con compuestos BTEX es
dificil de remediar porque estos compuestos son
relativamente solubles en el agua y pueden
difundir rapidamente en los acuiferos. Las
tecnicas de bioremediacion de compuesto BTEX
deben realizarse in situ Los BTEX pueden
degradarse por via aerobica o anaerobica según
las reacciones que se indican
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METABOLISMO AEROBICO

• Intervienen oxigenasas y dioxigenasas que tienen
  baja especificidad de sustrato
• Transforman sustratos hidrofobicos en
  hidrofilicos
• Actuan por hidroxilacion de compuestos aromaticos
  
• Estan codificadas en plasmidos
• Pueden ser inducidas por sustratos no naturales
  (fenoles, compuestos clorados, tc)
• Son hemo proteinas de membrana que requieren
  oxigeno para su actividad

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Tolueno Antraceno Fenantreno Naftaleno
Benceno Salicilato Fenol
Catecol (2,3 dihidroxibenceno)
Benzoato p-Toluato p-OH benzoato p-Cl benzoato
Protocatehuate (3,4 di hidroxibenzoico)
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Todos los compuestos que pueden metabolizarse a
Benzoato forman catecol como producto final. Los
derivados de toluenos (xileno, etc) forman
protocatehuate como producto final
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Degradacion por formacion de catecol y clivaje
meta
Piruvato acetaldehido
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Naftaleno cis- diol (Nah A)
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Estructura de Naftaleno dioxigenasa Fe2 es
coordinado por His, His, Asp. El oxigeno se liga
a un lado del hierro
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Requisitos para la Biodegradacion

• Un organismo o una comunidad
• Condiciones adecuadas para la induccion de la/s
  enzimas
• - Baja concentracion de fuente de C
• Puede requerirse una fuente de energia (distinta
  de la molecula blanco)
• inductor

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Los genes que codifican para las enzimas de las
vias perifericas se encuentran en plasmidos. Ej.
La degradacion de tolueno, xyleno y compuestos
aromaticos similares se degradan por enzimas de
los plasmidos TOL , por ej pWW0.
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Detoxificacion de metales

• Muchos microorganismos pueden crecer en presencia
  de altas concentraciones de metales
• La resistencia a metales puede deberse a
• Disminucion de uptake
• aumento de la excrecion
• Mecanismos de oxido reduccion

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Resistencia a
compuestos arsenicales
E. coli
Staphilococcus
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Resistencia a Cadmio y Zinc a traves de los
transportadores de Mg y Mn
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Detoxificacion de metales