Aislamiento y caracterización de bacterias carboxidótrofas potencialmente útiles en el desarrollo de un sensor enzimático para monóxido de carbono*Isolation and characterization of potentially useful carboxidotrophic bacteria in the development of an enzymaticsensor for carbon monoxide

Raúl

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Resumen
Este trabajo reporta el aislamiento y caracterización de cuatro cepas nativas provenientes de una planta de tratamiento de aguas residuales de la población de Ginebra, provincia del Valle del Cauca, Colombia, que fueron cultivadas en un medio mineral saturado con monóxido de carbono a 30 °C bajo agitación constante. Su comportamiento se comparó con el de la bacteria Oligotropha carboxydovorans, cepa OM 5, adquirida a través de la Type American Culture Collection (ATCC) y estudiada anteriormente en la construcción enzimático para CO.
Abstract
This paper reports the isolation and characterization of 4 native strains from a wastewater treatment plant in the town of Ginebra, Valle del Cauca, Colombia, that were grown in a mineral environment saturated with Carbon Monoxide at 30ªC under constant agitation. Their behavior was compared to the Oligotropha carboxidovorans bacterium, OM 5 strain, acquired from the American Type Culture Collection (ATCC) and previously studied in the enzymatic construction for CO.

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• Publié le: 01 janvier 2005
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Aislamiento y caracterización de bacterias
carboxidótrofas potencialmente útiles
en el desarrollo de un sensor enzimático
*para monóxido de carbono
Isolation and characterization of potentially useful
carboxidotrophic bacteria in the development of an enzymatic
sensor for carbon monoxide
Raúl A. Cuervo
Biólogo. Profesor Tiempo Completo de la USB
Diana M. Gómez Enrique Bravo
Química, Bioquímico, magíster en Ciencias,
Universidad del Valle. Universidad del Valle.
Neyla Benítez Walter Torres
Bióloga, magíster en Microbiologia, Químico, doctorado en Química,
Universidad del Cauca. Universidad del Valle
Olaf Upegui Fernando Larmat
Ingeniero Agroindustrial
Director Programa de Ingeniería Agroindustrial, USB Universidad del Valle.
Grupo de investigación: Biotecnología vegetal
Universidad de San Bueanventura Cali
Resumen
Este trabajo reporta el aislamiento y caracterización de cuatro cepas nativas provenientes de una planta de
tratamiento de aguas residuales de la población de Ginebra, provincia del Valle del Cauca, Colombia, que
fueron cultivadas en un medio mineral saturado con monóxido de carbono a 30 °C bajo agitación constante.
Su comportamiento se comparó con el de la bacteria Oligotropha carboxydovorans, cepa OM 5, adquirida
a través de la Type American Culture Collection (ATCC) y estudiada anteriormente en la construcción enzimático
para CO.
Palabras clave: Bacterias carboxidótrofas, monóxido de carbono, sensor enzimático, Oligotropha carboxydovorans
Abstract
This paper reports the isolation and characterization of 4 native strains from a wastewater treatment plant in
the town of Ginebra, Valle del Cauca, Colombia, that were grown in a mineral environment saturated with
Carbon Monoxide at 30ªC under constant agitation. Their behavior was compared to the Oligotropha
carboxidovorans bacterium, OM 5 strain, acquired from the American Type Culture Collection (ATCC) and
previously studied in the enzymatic construction for CO.
Keywords: Carboxidotrophic bacteria, carbon monoxide, enzymatic sensor, Oligotropha carboxidovorans.
* Este informe hace parte de las investigaciones adelantadas en el grupo Biotecnología vegetal, registrado por Colciencias e
inscrito en el Centro de Investigaciones Bonaventuriana de la Universidad de San Buenaventura Cali.
Fecha de recepción: Septiembre de 2005.
Aceptación para su publicación: Noviembre de 2005.
Revista científica Guillermo de Ockham. Vol. 3, No. 2. Julio-Diciembre de 2005 • ISSN: 1794-192X 117Raúl A. Cuervo • Diana M. Gómez • Enrique Bravo • Neyla Benítez • Walter Torres • Olaf Upegui • Fernando Larmat
Introducción tenido de G+C del DNA, coloración de Gram,
forma, presencia de flagelos, resistencia anti-
El monóxido de carbono es oxidado en la
biótica y utilización de sustratos orgánicos. Sinnaturaleza por bacterias que tienen la capaci-
embargo, ellas comparten algunas propieda-dad de producir la enzima monóxido de car-
des generales como la de ser aeróbicas obli-bono oxidasa, inducida durante su crecimien-
gadas y autotróficas facultativas, su estadoto. En este grupo de bacterias carboxidótrofas
flagelado es máximo al final de la fase de creci-
se encuentran especies como las Pseudomo-
miento exponencial (MEYER & SCHLEGEL,
nas, Alcalígenes, Hidrogenomonas y Oligotro-
1995).
phas, entre las más estudiadas.
La mayor parte de estas bacterias, conoci-
Las bacterias carboxidótrofas son organismos
das y caracterizadas, se han aislado a partir
quimiolitótrofos capaces de utilizar el monóxido
del suelo. Algunas se han obtenido de aguas
de carbono (CO) como única fuente de car-
residuales (DRAKE, 1982; ZAVARZIN & NOZHEV-
bono y energía. La capacidad para metabolizar
NIKOVA, 1974; MEYER, et al, 1978). Se conside-
el CO depende de la producción de enzimas
ra que el consumo de CO en el suelo y en
denominadas monóxido de carbono deshi-
aguas residuales y su conversión en CO por2
drogenasas, las cuales catalizan la oxidación
las carboxidótrofas es un proceso de gran sig-
de CO a CO . Las carboxidótrofas usan los2
nificado ecológico, pues constituiría el princi-
electrones derivados de esta reacción para la
pal sumidero de CO de la naturaleza (Conrad
asimilación de parte del CO producido y para2
& Séller, 1980; Brock, 2000).
impedir la inhibición del CO. Además, pue-
De otro lado, las propiedades de las enzimasden crecer con H + CO y son litótrofas facul-2 2
que oxidan CO presentes en las bacteriastativas, capaces de usar una variedad de sus-
carboxidótrofas, pueden aprovecharse tecno-tratos orgánicos para crecer de manera
lógicamente para la construcción de biosen-heterótrofa (MEYER & SCHLEGEL, 1983, 1995).
sores enzimáticos, de tipo amperométrico,
Su gran diversidad taxonómica, comprende para la detección de CO con selectividad y
más de 15 especies, descritas en por lo me- sensibilidad mejoradas con respecto a sen-
nos ocho géneros, entre los que se encuen- sores no enzimáticos (TURNER, et al, 1984;
tran Pseudomonas, Alcalígenes, Bacillus, CALVO & DANILOWICZ, 1997).
Arthrobacter, Azomonas, Hidrogenomonas,
No se conocen estudios anteriores sobre
Azotobacter y Oligotropha. Entre las especies
carboxidótrofas nativas en Colombia. En este
más estudiadas están Oligotropha carboxi-
trabajo se reporta el aislamiento y caracteriza-
dovorans, Bacillus schlegelli y Alcalígenes car-
ción de cuatro bacterias carboxidótrofas nati-
boxydus (MEYER & SCHLEGEL, 1995; LORITE, et
vas aisladas a partir de aguas residuales en
al, 2000).
una planta de tratamiento situada en la locali-
La diversidad de las bacterias en estudio se dad de Ginebra, departamento del Valle del
sustenta en diferencias con respecto al con- Cauca.
118 Universidad de San Buenaventura, Cali-ColombiaAislamiento y caracterización de bacterias carboxidótrofas potencialmente útiles...
Figura 1Materiales y métodos
Organismos: Para los estudios de caracteri-
zación de las bacterias carboxidótrofas nati-
vas se utilizó como referencia la Oligotropha
carboxydovorans, cepa OM 5, obtenida de la
American Type Culture Collection (ATCC No.
49405). Además, se logró el aislamiento de
cuatro de estas bacterias procedentes de la
planta de tratamiento de aguas residuales de
Montaje para el crecimiento de las bacteriasGinebra, Valle del Cauca (Colombia).
carboxidótrofas nativas
Medio de crecimiento: Para el crecimiento au-
totrófico se utilizó el medio mineral ATCC No. Una vez se observó el crecimiento bacteriano
1789, que contenía la siguiente composición por ligera turbidez del medio y se verificó por
(g/l de agua destilada) Na HPO , 12 H O (92 4 2 recuento celular en la cámara de Neubauer,
g), KH PO (1,5 g), NH Cl (1,5 g), MgSO , 72 4 4 4 se hicieron siembras en medio sólidas para
H O (0,2 g), CaCl , 2 H O (20 mg), citrato férri-2 2 2 caracterizar las colonias. Este medio sólido era
co de amonio (1,2 mg), elementos trazas (1 el mismo medio líquido al cual se le agrega-
ml). El pH final fue de 6,8. ba agar (15g/L). La pureza de los cultivos se
aseguró mediante réplicas sucesivas y verifica-Elementos trazas: ZnSO , 7 H O (100 mg),4 2
ción por microscopía después de coloraciónMnCl , 4 H O (30 mg), H BO (300 mg), CoCl ,2 2 3 3 2
de Gram.6 H O (200 mg), CuCl , 2 H O (10 mg), NiCl ,2 2 2 2
6 H O (20 mg), Na MoO , 2 H O (900 mg),2 2 4 2 El crecimiento heterotrófico se realizó con el
Na SeO (20 mg).2 3 medio mineral líquido, suplementado con un
ácido orgánico, acetato, piruvato, lactato, cro-El crecimiento autotrófico fue realizado me-
tonato, malato, succinato o formato, en un am-diante la inoculación de las bacterias aisladas
biente sin CO. Todas las demás condicionesy de la Oligotropha carboxydovorans, OM 5,
fueron similares a las del cultivo autotrófico.en un medio mineral líquido, en el que la úni-
ca fuente de carbono disponible para la bac- Identificación bacteriana: A las cepas aisladas
teria provenía del monóxido de carbono. Los se les realizaron diferentes pruebas, como
cultivos se realizaron en 90 ml del medio mi- coloración de Gram, esporas, pruebas bioquí-
neral inoculado con 10 ml de la muestra de micas y de resistencia antibiótica. (Ampicilina,
agua residual. El Erlenmeyer, con el medio de Penicilina, Novobiocina, Oxitetraciclina, Bacitra-
cultivo inoculado, fue colocado en un dese- cina, Kanamicina, Eritromicina, Tetraciclina,
cador saturado con monóxido de carbono y Carbamicina, Neomicina). Estas pruebas fue-
con agitación constante a 30 ºC durante tres ron repetidas cinco veces. Además, se hizo
días, tiempo necesario para que las células una primera identificación morfológica por me-
alcanzaran su fase ex