Degradacion de celulosa print

degradacion de celulosa ; en papel filtro

1. FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE C. QUÍMICAS
CARRERA DE ING. EN BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL

Microbiología Ambiental
POR: Nelson Mecías (1904) NIVEL: 4° “A”
TEMA: Degradación de la celulosa
Objetivos:
O. General:
Reconocer el mecanismo por el cual los microorganismos presentes en elsuelo degradan la celulosa.
O. Específicos:
Identificar rol que juegan los microorganismos del suelo en la degradación de la celulosa.
Reconocer el mecanismo de detección de la degradación de celulosa a nivel de suelo.
Introducción: [3]
La celulosaes un polisacárido cuya fórmula es (C6H10O5)n. Es el principal componente de la
membrana celular de la mayor parte de las plantas. Está constituida por moléculas de D-glucosa y es
polímero más abundante en la biosfera, uno de los componentes más abundantes de la biomasa
vegetaly por lo cual se encuentra en gran medida en el suelo,es degradada por una serie de
microorganismos mediante la acción de varias enzimas no asociadas en complejoscomo las
celobiohidrolasas y las endoglucanasa que se encargan de su degradación, como en los hongos filamentosos y en algunos
actinomicetos o formando un complejo denominado "celulosoma", como en los clostridios y en bacterias del rumen
(Murashima et al., 2002; Lynd et al., 2002)
Biosíntesis y degradación. La celulosa se sintetiza en las plantas a partir de la GDP-glucosa o la UDP-glucosa por acción de
la celulosa-sintasa:
NDP-glucosa + (glucosa)n ------------------ NDP + (glucosa)n+1
La mayor parte de mamíferos no poseen enzimas capaces de hidrolizar los enlaces (1->4) de la celulosa por lo que no
pueden digerirla. Sin embargo los rumiantes pueden utilizar la celulosa como alimento ya que tienen en el rumen
microorganismos productores de enzima celulasa, que hidroliza la celulosa a D-glucosa.
Materiales:
Tamiz
Cajas Petri
Papel filtro
Bandejas de plástico
Cámara húmeda
Procedimiento
1. Tamizar las muestras de suelo por separado y humedecerlas ligeramente.

2. 2. Llenar cada tres cajas de Petri con un tipo de suelo y rotular el tipo y la fecha.
3. Alisar la superficie de los suelos, colocar sobre ellos el papel filtro.
4. Colocar las placas Petri en bandejas de vidrio.
5. Añadir agua a la bandeja de vidrio (cámara húmeda) hasta una altura de 5 mm.
6. Colocar la cámara húmeda a temperatura ambiente o en la incubadora a 28°C.
7. Añadir vapor de agua.
Observar cada semana, anotar los cambios observados
Marco teórico:
Degradación enzimática de la Celulosa (celulolisis):[2][4]
Se da gracias a la despolimerización rápidamente de la celulosa implicando a distintos grupos de microorganismos tales
como: Eubacterias, Cellulomonas, Mixobacterias: Cytophaga, Sporocytophaga, Sorangium y hongos
filamentosos.NILSSON (1974a) apunta la necesidad de presencia de lignina para que la celulosa pueda ser degradada.
Según HlGHLEY (1977. 1978) es necesaria la presencia de una fuente exógena de carbono para que se produzca la
degradación de celulosa.
El hongo Trichodermareesei es un microorganismo celulótico que contiene cuatro grandes celulasas (1,4-beta-D-glucan
celobiohirolasas CBH I y CBH II, endo-1,4-beta-D-glucanasa EG I y EG II).Para producir cada una de las enzimas que
degrada a la celulosa (celulasas) se hace uso de técnicas biotecnológicas de enzimología que han ganado gran importancia
medioambiental y comercial.
En conclusión, la celulosa puede ser degradada por hidrólisis enzimática
utilizando celulasas procedentes del hongo T. Ressei, constituyendo una
opción efectiva en el proceso de reciclaje del papel, al disminuir el factor
económico y la contaminación ambiental a nivel mundial.
» Cadenas de celobiosa, grado de polimerización entre 3.000 y 10.000
» Tres tipos de enzimas:
La celulolisis es catalizada por un sistema constituído por tres enzimas:
 endo-β-1,4-gluconasa o CMCasa, que ataca en los enlaces β1,4 de
la macromolécula formando fragmentos de oligosacáridos solubles
 exo-β-1,4 –gluconasa o Avicelasa , separa el disacárido celobiosa
desde los extremos de la molécula , liberación de azucares reductores
 B- glucosidasas (celobiasas), hidroliza la celobiosacon formación de
celulosa y de esta forma seguir en otras rutas de degradación diferentes.


Estas tres enzimas pueden trabajar por
separado en una sucesión de
microorganismos o en unisono.

3. La celulolisis se genera a diferentes temperaturas entre 5°C y 65°C por lo cual la mayoría de microorganismos
degradadores en el suelo son mesolíticos.
Entre los microorganismos termófilos se encuentran Clostridium, Streptomyces,Chaetomium, Humicola, presentes en el
estiércol y los vegetales en descomposición. Los microorganismos celulolíticos del suelo son principalmente mesófilos.

 Una humedad por debajo del 50 al 60% de la capacidad de camp o favorece a las formas filamentosas. En un suelo
anegado la degradación se debe a las bacterias anaerobias. Los actinomicetos persisten a un 20% de la capacidad de
campo.
 La influencia de la salinidad suele encontrarse en la naturaleza enmascarada por los otros factores. En el horizonte A
de los suelos halomorfos hay mayor diversidad de organismos, mientras que en el B por la acumulaciónlas sales se
hallan solamente hongos halotolerantes

La hidrólisis de la celulosa intacta se cumple mejor cuando estas tres enzimas operan al unísono, como ocurre en el
celulosoma de Clostridiumthermocellumque se encuentra entre la célula y elsubstrato al cual hidroliza. El celulosomaestá
constituído por nueve sitiospolipeptídicos de adhesión a la molécula de celulosa, unidos a segmentosduplicados que a su
vez se unen a otro polipéptido sobresaliente de la capa S en la pared celular (6).
En los suelos bien aireados la celulosa es degradada y utilizada por variosmicroorganismos aerobios
(hongos,mixobacterias y otras eubacterias).
Los hongos tienen más éxito que las bacterias durante la celulolisis en los suelos ácidos o en la madera (lignocelulosa).
Excretan celulasas que pueden ser aisladas del medio de cultivo así como del micelio. Las bacterias deslizantes y las
mixobacterias no excretan celulasas al medio, pero se adhieren a las fibras de celulosa para digerirlas.
En los ambientes anaeróbicos la celulosa es degradada por eubacterias meso y termofílicas, por ejemplo
Clostridiumthermocellum. Esta bacteria crece en un medio mineral con celulosa pero no con glucosa. La digestión de la
celulosa por diversas bacterias está acompañada de la secreción de una substancia carotenoide amarilla que sirve como
indicador de la hidrólisis.
Los principales factores ambientales que afectan la descomposición de la celulosa en el suelo son el nivel de nitrógeno
disponible, la temperatura, la aireación, la humedad, el pH, la presencia de otros glúcidos y la proporción de lignina
en los restos vegetales.














En suelos con pH 6,5 - 7,5 se encuentra Cellulomonas, a pH 5,7 - 6,2 aún desarrolla Cytophaga y si la acidez desciende
predominan los hongos. Se pueden encontrarbacterias celulolíticas anaerobias también en suelos ácidos con pH 4,3.
Lasmixobacterias son las más sensibles a la acidez por lo que se las encuentra en elmantillo de huertos, en suelos abonados
y en los ricos en calcio. Los actinomicetos se hallan en suelos muy diversos, entre pH 4,6 y 9,5. Al tratar el suelo con cal
cambia la composición de la microbiota activa. [6]

Una especie de microbio que vive en un balneario de Nevada tiene las más
asombrosa enzima que digiere celulosa del mundo. La molécula permite

4. al microorganismo a romper el material vegetal a temperaturas de casi 100°C. Normalmente, el proceso tiene lugar a
temperaturas más bajas. Pero estos microorganismos, además de vivir a temperaturas que podía hacer el agua hervir,
también son capaces degradar la celulosa al mismo tiempo. Las moléculas fueron descubiertas por expertos de
laUniversidad de California en Berkeley (UCB) Además, se estableció que la enzima es más activa a 109°C (228 grados
Fahrenheit), más allá del punto de ebullición del agua. Nunca se ha visto este comportamiento en otras especies de
microorganismos.
Dado esto, el investigador dijo que el organismo era un microbio hípertermofílico. Comúnmente, se puede encontrar en
piscinas geotérmicas que llegan a 95°C (203 grados Fahrenheit)."Estos son los más termófilos Archaea jamás descubiertos, que
se alimentan con celulosa y la celulasa más termófila de cualquier organismo. Nos sorprendió encontrar esto en nuestra
primera prueba", explica Douglas S.Clark. [5]

Conclusiones:

- Los microorganismos celulolíticos degradan la celulosa gracias a la producción de exoenzimas, se tardan de 4 a 6 semanas.
- La digestión de la celulosa se detecta por la presencia de manchas coloreadas (amarillas, rojas, verdeamarillentas) y de
agujeros.
- Koenings (1972b, 1974b) describe que la podredumbre está relacionada con la producción de H2O2 en cultivo, pone en
evidencia que un sistema H2O2 /Fe puede ser empleado por hongos que presenten esta podredumbre, para despolimerizar
celulosa. [3]

Fuente:

[1]RAMÍREZ, P . COHA, J. Revista Peruana de Biología,Degradación enzimática de celulosa por actinomicetos
termófilos: aislamiento, caracterización y determinación de la actividad celulolítica.
http:// www.scielo.org.pe.htm
2011-10-27

[2]MORA, N. PRESERVACION DE MADERAS, preservacion_1.pdf
2011-10-27

[3]MARTÍNEZ &M. HONRUBIA.Degradación de celulosa y lignina en cultivo liquido de ceriporiabresadolae (bdot.
Etgalz.) Bond. &slng. (aphyllophorales:basidiomycotina)
Koenings, J. W. 19712b. Production of Extracellular hidrogenproxide and peroxidase by Wood-roting fungi.Phytopath 62:
100-110
-1974b.Production of hydrogen peroxide by woof-decaying fungi in wood and correlation with weight loss,
depolymeritation and pH changes.Arch. Mikrobiol., 99:129-145

[4] TORRES D, Degradación de la celulosa, Universidad de la Salle.
http://es.scribd.com/doc/47924346/DEGRADACION-DE-LA-CELULOSA
2011-10-27

[5] TUDOR VIERU. Descubierta enzima de alta temperatura en un microbio asombroso
http://news.softpedia.es/Descubierta-enzima-de-alta-temperatura-en-un-microbio-asombroso-209951.html
2011-07-06

[6] CARRILLO L. 2003. Microbiología Agrícola. Capítulo 3 Actividad microbiana
http://www.unsa.edu.ar/matbib/micragri/micagricap3.pdf
2011-11-01