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• Javier Alonso Valdez

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Introducción La constante transformación de los elementos químicos más importantes para la vida, por medio de fenómenos físicos y biológicos, se ve reflejada en los ciclos biogeoquímicos de la naturaleza. Estos ciclos son un claro ejemplo de las interacciones entre factores bióticos y abióticos que se dan en los sistemas, con fenómenos de sinergia y antagonismo, así como otras formas de interacción de los seres vivos. El equilibrio entre los integrantes de los ecosistemas y la participación particular de cada organismo en su hábitat lleva a la preservación de dichos ecosistemas; el papel de los microorganismos es fundamental en muchos de estos ciclos. Uno de los ciclos biogeoquímicos en el cual es mayor la participación de microorganismos ambientales, es el del nitrógeno, que incluye procesos que son realizados de forma exclusiva por estos, en algunos casos, en asociaciones simbióticas con plantas.

Bacterias nitrificantes Se considera bacterias nitrificantes a todas aquellas que convierten el amoníaco en amonio, o el nitrito en nitrato como parte del ciclo del nitrógeno. Las bacterias nitrosomonas son convertidoras primarias de amonio en nitrito, tóxico para las plantas. Por su parte, las bacterias nitrobacter oxidan el nitrito para formar nitrato, ideal para ser utilizado y absorbido por las plantas. Las bacterias nitrificantes son denominadas quimiolitótrofos obligados, ya que utilizan sales inorgánicas como fuente de energía. Oxidan el amoníaco y los nitritos para sus necesidades, y fijan el dióxido de carbono para cumplir sus requisitos de carbono. El 80% de la producción de energía de estas bacterias se dedica a las fijación del CO2 mediante el ciclo de Calvin. Estas bacterias no son móviles y necesitan una superficie adecuada para crecer grava, arena. La nitrificación en la naturaleza es un proceso de oxidación en dos pasos: De amonio (NH4+) o amoníaco (NH3) a nitrato (NO3−) catalizada por dos grupos bacterianos ubicuos. La primera reacción es la oxidación de amonio a nitrito por bacterias oxidantes de amoniaco.

ACTÚAN EN DOS FASES: •

Bacterias oxidantes de amoniaco

•

Bacterias oxidantes de nitrito

Bacterias oxidantes de amoniaco (boa) Filogenéticamente las AOB se limitan a dos clases diferentes dentro del phylum Proteobacteria: Gammaproteobacterias y Betaproteobacterias. La mayoría son

Betaproteobacterias, incluyendo Nitrosomonas y Nitrosospira. Todos los miembros del género Nitrosospira están muy relacionados, en cambio en el grupo de las Nitrosomonas, hay seis linajes distintos de descendencia. Las únicas especies nitrificantes conocidas dentro de las Gammaproteobacteria son Nitrosococcus oceani y Nitrosococcus halophilus que hasta el momento solo se han observado en ambientes marinos. En los fangos activos, en los flóculos y en la biocapa, las AOB referidas a las Nitrosomonas generalmente forman agregados celulares esféricos y compactos. Las células individuales dentro de estos grupos son visibles a 600 o 1000 aumentos. El diámetro de la mayoría de las agrupaciones de AOB es de 10 a 50 µm. Ocasionalmente se producen grupos más pequeños, en los que las células están presentes de forma irregular con más espacios entre las mismas. Las células individuales de AOB son rara vez encontradas en fangos activos por microscopia, así que suelen ser pasadas por alto cuando se observan flóculos densos a través del microscopio .

Bacterias oxidantes de nitrito (nob) Las NOB forman cuatro grupos filogenéticos distintos: Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospina y Nitrospira . En la mayoría de las EDAR las bacterias nitrito oxidantes dominantes pertenecen al género Nitrospira o Nitrobacter .Las Nitrospira son de crecimiento lento, muy difíciles de cultivar en el laboratorio; es un género diverso que se compone de varios sublinajes filogenéticos. El género Nitrobacter parece desempeñar un papel menor en las EDAR con concentraciones de nitrito medias. Sin embargo, hay presencia de Nitrobacter en reactores que contienen elevadas concentraciones de nitritos, como por ejemplo reactores Batch tratando altas concentraciones de fangos. Esto puede deberse a que las Nitrobacter prosperan en aguas con altas concentraciones de oxígeno y de nitritos, al contrario de las Nitrospira que se adaptan mejor a bajas concentraciones de nitrito y de oxígeno disuelto . Todas las gamma-AOB aisladas y los miembros de los géneros Nitrococcus y Nitrospina son halófilos y por lo tanto no se espera una presencia significativa en las EDAR .

Importancia de las bacterias nitrificantes La mayoría de los fertilizantes tienen bacterias nitrificantes. Pocos entienden la importancia de las bacterias nitrificantes en los acuarios. La mayoría de los peces recién comprados mueren en los próximos 30 días por el llamado “síndrome del tanque nuevo”, en el que los peces mueren envenados por las altas tasas de amoníaco o de nitrito. Por lo cual, es importante establecer el ciclo de nitrógeno de forma rápida. Allí entran en juego las bacterias nitrificantes.

¿Qué es el ciclo del nitrógeno? El ciclo de nitrógeno es el ciclo por el que las bacterias que se encuentran en el suelo producen nitrógeno para que, entre otras cosas, las plantas puedan crecer y desarrollarse. La mayoría del nitrógeno encontrado en el suelo es en forma orgánica, que las plantas no pueden utilizar, por lo que las bacterias nitrificantes convierten ese nitrógeno en una forma inorgánica. El ciclo global del nitrógeno describe la transformación de gases de nitrógeno y compuestos que contienen nitrógeno en la tierra. Se compone, principalmente, de procesos impulsados por distintos microorganismos, que incluyen asimilación, amonificación, nitrificación, desnitrificación, fijación de nitrógeno, y oxidación anaerobia del amoníaco. En los sistemas de ingeniería, tales como plantas de tratamiento de aguas residuales y los humedales construidos, la nitrificación y desnitrificación acoplada se considera el principal mecanismo de eliminación de nitrógeno.