Biorremediación de Metales Pesados: Aplicaciones Biotecnológicas para el Arsénico, Diapositivas de Microbiología

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AIP-Microbiología ambiental

Karen Y. Montenegro

Biorremediación de metales pesados

Técnicas tradicionales: adsorción física, filtración, oxidación química, fitorremediación etc.

Los microorganismos son esenciales en el proceso de biorremediación porque pueden descomponer

compuestos orgánicos complejos en sustancias más simples.

Pseudomonas putida: genéticamente modificada: realiza metilación de arsenito.

Escherichia coli : adsorbe As III, reduciendo su toxicidad

Ventajas

Desventajas

Estos incluyen bajos costos, propiedades ecológicas y un enfoque socialmente aceptable para la eliminación sostenible de los desechos de metales pesados No se les permite ser liberados en las aguas circundantes. Por el alto peligro de crear productos químicos secundarios y la descarga de genes modificados en hábitats naturales.

Objetivos

Proporcionar una visión general concisa de la descarga de As y la contaminación en ambientes

acuáticos, así como la aplicación de la biotecnología en tratamientos de agua.

2. Discutir los beneficios potenciales de la utilización de técnicas de codificación de genes para

crear cepas bacterianas modificadas genéticamente que son altamente eficaces en la

biorremediación. Además, se analizan los principales desafíos que surgen al utilizar organismos

modificados genéticamente (OMG) en el tratamiento del agua, centrándonos específicamente en

ambientes marinos y de agua dulce.

Biosorción de Arsénico

Mecanismo La pared celular bacteriana, rica en grupos carboxilo y amina, atrae As III. Factores influyentes pH, temperatura, concentración de arsénico. arsP arsN arsI arsH Enzima liasa Enzima organoarsenical oxidasa Oxida arsenicales aromáticos trivalentes As III Estructura pentavalente As V Vías de acetilación Rompe enlaces C-As

Genes clave

Desintoxicación Biológica

Lleva el arsénico directamente dentro de las celulas bacterianas Convierte la arsinotricina en una forma menos peligrosa

Mecanismos de remediación bacteriana para el arsénico

Las bacterias muestran diversas vías de desintoxicación de arsénico a través de múltiples métodos

que les permiten evitar los efectos nocivos causados por el arsénico.

Pseudomonas aeruginosa reduce As de 10,000 a 928 ppb en 30 min.

Bioacumulación

Absorción activa de As en citoplasma mediante rutas de transporte (canales iónicos). Enzimas clave arseniato reductasa, transportador GlpF. Corynebacterium aumenta bioacumulación 30 veces. 90,72% E. coli E. coli S. putida

Mecanismos de Biorremediación Biovolatilización: Transformación del arsénico en formas volátiles, facilitando su eliminación del medio ambiente. Metilación: Conversión de arsénico tóxico en compuestos metilados menos dañinos. Bioacumulación: Acumulación de arsénico en el citoplasma de las bacterias modificadas Microorganismos Genéticamente Modificados Bacillus subtilis Modificado con el gen CmarsM para volatilizar y metilar arsénico, convirtiendo As III en formas menos tóxicas como trimetilarsina. Corynebacterium glutamicum: Modificado para transformar arsénico inorgánico en formas bioacumulativas menos tóxicas (Arsénico C1 y C2). Aumenta la volatilización y metilación de As en más de 10 veces.

Biotecnología en la Biorremediación del Arsénico

Remedia 30 veces más As V y 15 veces más As III que cepas naturales.

Conclusión y Direcciones Futuras en la Biorremediación del Arsénico

Impacto del Arsénico : Contaminación por fuentes naturales y humanas: Erosión de lava, minería, fundición, fertilizantes y pesticidas. Teniendo consecuencias directas e indirectas para la salud de los seres vivos. Eficacia mejorada de cepas bacterianas modificadas genéticamente para descomponer arsénico. Haciendo que estas sean las mejores tecnologías de remediación Investigaciones Futuras Identificar cepas bacterianas específicas con alta capacidad de descomposición. Estudio de criterios de calidad del agua (pH, temperatura) para optimizar biorremediación. Evaluar la seguridad de organismos modificados genéticamente en aguas residuales y sus implicaciones ambientales. Importancia de establecer agencias reguladoras y fomentar el apoyo público a esta técnica.

Retos y perspectivas

Retos: Eficiencia en condiciones naturales Seguridad y regulación Identificación de cepas más efectivas Perspectivas: Mejoras genéticas continuas Aplicaciones industriales y ambientales Interacción con otras tecnologías Regulación y apoyo público El artículo destaca el avance de estas tecnologías, pero subraya la necesidad de más investigación, regulación y ajustes técnicos para superar los desafíos inherentes a la implementación de bacterias modificadas en entornos naturales y controlados.