Resumen

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

Antecedentes

PROPIEDADES DE LAS BACTERIAS:

Las bacterias están constituidas por  muchos elementos entre ellos encontramos los elementos obligados como el ADN cromosómico, citoplasma ribosoma, pared celular  y  membrana celular,  que son elementos que deben poseer todas las bacterias; pero existen otros elementos que no los poseen todas las bacterias y las que sí tienen gran ventaja y mayor poder patógeno estoy hablando de los elementos facultativos en los que encontramos.

CAPSULA: le brindan protección a la bacteria debido a que están constituidas por carbohidratos impidiendo que la bacteria sea fagocitada por las células macrófagas (células que fagocitan células extrañas  que entran al organismo) lo cual permite que las bacterias entre más rápido al cuerpo.

• ESPORO: es un elemento que produce la bacteria cuando está en condiciones desfavorables para ella como falta de nutriente y el calor
• GLICOCALIX: constituyente que le permite a la bacteria adherirse a otras sustancias
• PILI: fragmentos pequeños que permiten a la bacteria transferir material a otra bacteria.
• FLAGELOS: brindan movilidad.

Son seres generalmente unicelulares que pertenecen al grupo de los protistos inferiores. Son células de tamaño variable cuyo límite inferior está en las 0,2m y el superior en las 50m ; sus dimensiones medias oscilan entre 0,5 y 1m . Las bacterias tienen una estructura menos compleja que la de las células de los organismos superiores: son células procariotas (su núcleo está formado por un único cromosoma y carecen de membrana nuclear). Igualmente son muy diferentes a los virus, que no pueden desarrollarse más dentro de las células y que sólo contienen un ácido nucleico.

Las bacterias juegan un papel fundamental en la naturaleza y en el hombre: la presencia de una flora bacteriana normal es indispensable, aunque gérmenes son patógenos. Análogamente tienen un papel importante en la industria y permiten desarrollar importantes progresos en la investigación, concretamente en fisiología celular y en genética. El examen microscópico de las bacterias no permite identificarlas, ya que existen pocos tipos morfológicos, cocos (esféricos), bacilos (bastón), espirilos (espiras) y es necesario por lo tanto recurrir a técnicas que se detallarán más adelante. El estudio mediante la microscopia óptica y electrónica de las bacterias revela la estructura de éstas. Importancia de las bacterias.

Existen bacterias en todos los sitios. Hemos visto el interés de su estudio para la comprensión de la fisiológica celular, de la síntesis de proteínas y de la genética. Aunque las bacterias patógenas parecen ser las más preocupantes, su importancia en la naturaleza es ciertamente menor. El papel de las bacterias no patógenas es fundamental. Intervienen en el ciclo del nitrógeno y del carbono, así como en los metabolismos del azufre, del fósforo y del hierro. Las bacterias de los suelos y del las aguas son indispensables para el equilibrio biológico.

Por último, las bacterias pueden ser utilizadas en las industrias alimenticias y químicas: intervienen en la síntesis de vitaminas y de antibióticos.

Las bacterias tienen, por lo tanto, un papel fundamental en los fenómenos de la vida, y todas las áreas de la biología han podido ser mejor comprendidas gracias a su estudio.

TRANSFORMAR LAS BACTERIAS EN ENERGIA

Un equipo de la UCLA (universidad de California) en Los Ángeles ha logrado modificar genéticamente un microorganismo que convierte el dióxido de carbono en isobutanol 3-metil – 1-butanol, ambos de los cuales podrían ser utilizados como una fuente de combustible para automóviles o para cualquier otro motor de combustión.

Llamado Ralstonia eutropha H16, la bacteria utiliza la electricidad para fijar dióxido de carbono en alcoholes (que no son otra cosa que carbono, oxigeno e hidrogeno en un orden diferente). En teoría los átomos de hidrogeno podrían ser creados con energía solar, pero por razones de seguridad en este caso el equipo uso electricidad en lugar de ácido fórmico. Las bacterias luego hacen su trabajo dentro del alcohol y convierten la sustancia en alcohol carburante al mezclarlo con el CO2.

En esencia si detallamos el avance de la UCLA lo que han creado es un biorreactor que convierte la electricidad en combustible líquido. En un mundo que quiere utilizar la electricidad en lugar de la gasolina, pero donde la infraestructura no está ahí para alimentar a un carro eléctrico esta tecnología sería un trampolín perfecto. Imagínese un coche que convierte el CO2 en combustible, ya sea que use esta fuente de energía como fuente primaria o que tenga una tecnología hibrida.

James Liao el investigador principal del proyecto nos brinda un panorama general de lo que sería en la práctica: “Hemos sido capaces de separar la reacción a la luz de la reacción a la oscuridad y en lugar de utilizar la fotosíntesis biológica, el objetivo es usar paneles solares para convertir la luz solar en energía eléctrica, luego en un producto químico intermedio y finalmente utilizarlos para fijar el dióxido de carbono en la sustancia y así producir combustible”. En resumen, parece que usted podría tener un coche con paneles solares en el techo y estos a su vez captar la energía necesaria para crear el combustible líquido que sería usado por el mismo motor del coche.

Por último es importante tener en cuenta que al convertir el dióxido de carbono (un gas invernadero) en combustible que ya de por si es una muy buena idea, recuerde que este va a ser quemado nuevamente y por lo tanto va a producir más CO2, pero el reciclaje es muy importante ya que con el precio de los combustibles una tecnología como esta aplicada a cualquier coche aliviaría el bolsillo de muchos. Por lo tanto el siguiente paso de la UCLA es ver cómo puede masificar el uso del electrobiorreactor y de toda a tecnología e sí.

El cambio climático mundial está aumentando los esfuerzos para reducir drásticamente las emisiones de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero producido por la quema de combustibles fósiles

Genéticamente unas cianobacterias que consumen dióxido de carbono y producen el isobutanol como combustible líquido, tiene un gran potencial como alternativa a la gasolina y otros derivados de combustibles fósiles. La reacción es tan eficiente que se produce directamente por la energía de la luz solar, a través de la fotosíntesis.

Este nuevo método tiene dos ventajas para el largo plazo, objetivo a escala mundial de alcanzar una economía de energía más limpia y más verde, dicen los investigadores. En primer lugar, se recicla el dióxido de carbono, la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero resultantes de la quema de combustibles fósiles. En segundo lugar, que utiliza energía solar para convertir el dióxido de carbono en un combustible líquido que puede ser utilizado en la infraestructura energética existente, incluyendo en la mayoría de los automóviles.

La fotosíntesis marca el comienzo de una cadena de conversiones de energías en un ecosistema. Un sinnúmero de animales se alimentan de los productos de la fotosíntesis, por ejemplo cuando las cabras comen arbustos, los gusanos comen pasto y las ratas comen granos. Cuando los animales se alimentan de estos productos de plantas, la energía de la comida y los compuestos orgánicos son transferidos de las plantas a los animales. Los animales, a su turno, podrán ser comidos por otros animales, transfiriendo más allá la energía y los compuestos orgánicos de un animal a otro; por ejemplo, cuando los hombres comen cordero, los pájaros se alimentan de gusanos y los leones se alimentan de cebras. Esta cadena de transformación energética de unas especies a otras, puede continuar por ciclos extenso, pero eventualmente termina cuando los animales muertos se descomponen, convirtiéndose en nutrientes para los hongos y las bacterias.

Estas bacterias se hallan en hábitats acuáticos anaerobios, en el fondo de ríos aunque otras especies son marinas a pesar de que existen otros organismos anaeróbicos que también generan bioelectricidad, las Geobacter tienen la ventaja de que pueden transferir los electrones directamente, sin necesidad de “transportadores” que implican costos extra; son las mejores, detalló.

La investigación muestra que es posible que para las bacterias, permanecer directamente sobre la superficie de un metal o mineral y de transferir la cargaelectrica a travez de sus membranas celulares. Esto significa que se pueden “atar” bacterias directamente de unos electrodos lo que acerca a los científicos un paso más hacia la creación de eficientes células de combustible microbianas o “bio-bacterias”

Cuando echamos comida a la basura estamos desperdiciando energía. Según Bruce Logan, investigador de la Universidad del Estado de Pensilvania, en los compuestos orgánicos de las aguas residuales de Estados Unidos hay una energía potencial equivalente a 17 gigavatios de potencia instalada, la misma que en más de 11.000 turbinas eólicas. Aprovechar esta fuente de electricidad ahorraría además parte de la energía que se dedica al tratamiento de estas aguas residuales.

En una revisión de lo que se conoce al respecto, publicada esta semana en Science, Logan apunta a los microbios como aliados fundamentales para lograr aprovechar las enormes cantidades de energía que se esconden en la basura. Las bacterias que se pueden emplear para producir energía, conocidas como exoelectrógenas, tienen la capacidad de consumir la materia orgánica y transferir electrones que son aprovechados para producir electricidad.

Como se explica en el artículo, los microorganismos generadores de electricidad más estudiados son Geobacter y Shewanella, pero hay muchas otras bacterias con habilidades similares. Dada la diversidad de la basura orgánica, son necesarios muchos tipos de microbios para degradar los distintos componentes. Pero entre todas, las bacterias son capaces de producir electricidad a partir de casi cualquier tipo de material orgánico o inorgánico, desde el etanol o el hidrógeno, hasta los restos de animales o la celulosa.

En principio, las técnicas de producción de electricidad con microbios deberían tener la misma capacidad de generación que las células de combustible convencionales y alcanzar una eficiencia energética aún mayor. Sin embargo, la tecnología no ha conseguido grandes rendimientos y han surgido dudas sobre la posibilidad de que las bacterias lleguen a ser algún día una fuente de energía competitiva. En este sentido, se plantea que una utilidad más cercana para los microbios es la producción química de hidrógeno a partir de las aguas residuales, sustituyendo la electrolisis, con el consiguiente ahorro energético.

Los autores del estudio reconocen que aún hay mucho trabajo que realizar para que estas tecnologías de reciclaje y producción de energía se hagan un hueco en el mercado. Uno de los factores claves será bajar el precio de los electrodos que sirven para recuperar la energía producida por las bacterias. Otro, que el incremento en el precio de la producción eléctrica con métodos más convencionales y la necesidad de sistemas que no produzcan emisiones de dióxido de carbono incentiven la inversión suficiente para que esta tecnología sea rentable.

Una “fuel cell” o celda de combustible es un dispositivo cuya finalidad es la  obtención de energía eléctrica.

Presenta dos cámaras separadas, físicamente o mediante una membrana semipermeable: en una se aloja un electrodo (ánodo) sumergido en una solución química, y en el otro un segundo electrodo (cátodo) también dentro de la solución química. En el primero se lleva a cabo la oxidación de ciertas fuentes de combustible, y en el segundo se produce la reducción de un aceptor de electrones que se encuentra en la solución.

Estos dos electrodos están conectados por un circuito externo por el que viajan los electrones, del ánodo al cátodo. Existe una variedad de combustibles empleados como fuente de electrones: hidrógeno y oxígeno, NaOH, y materia orgánica. En este último caso pueden ser microorganismos los que catalicen el proceso. En ese caso tendríamos una “microbial fuel cell” (MFC), o celda de combustible microbiana.

TRANSFORMACIÓN DE BACTERIAS EN CO2

Científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han creado mediante técnicas de manipulación genética una bacteria que transforma el CO2 en combustible. Gastonia Europa es una bacteria común que se encuentra en los suelos. Con  la bioingeniería, se puede lograr dar la capacidad de transformar dióxido de carbono (CO2) en isobutanol, un alcohol que puede ser usado como combustible y hasta podría reemplazar a los combustibles fósiles.

El desarrollo de esta bacteria podría significar un gran aporte a la ecología. Por un lado se crearía una nueva fuente de combustible ecológico, reduciendo nuestra dependencia a los combustibles fósiles. También sería un auténtico “limpiador” del aire absorbiendo el CO2, uno de los agentes contaminantes más problemáticos que existen.

En su estado natural la R. eutropha se alimenta de carbono, el cual lo obtiene de su hábitat natural, los suelos. Su metabolismo termina produciendo un tipo de polímero. Eliminando algunos genes, insertando otros y modificando algunos más. El alcohol se libera de forma continua y, a diferencia de otros experimentos similares, se puede filtrar del entorno líquido donde viven las bacterias. Otra ventaja del isobutanol como combustible es que se puede utilizar directamente, sin necesidad de un proceso de refinación, como lo requieren otros combustibles.

Los microorganismos modificados genéticamente están siendo alimentados con fructosa. Los científicos aseguran que con otras modificaciones, será capaz de obtener el carbono directamente de las emisiones de CO2 industrial, la tan nombrada y temida contaminación. De hecho, mediante la bioingeniería puede hacerse una bacteria que se alimente de casi cualquier fuente de carbono.

El equipo de científicos se dedica ahora a incrementar los niveles de producción de la bacteria. Además se planea ampliar su desarrollo aplicado en birreactores de escala industrial. Este tipo de instalaciones requieren de grandes cultivos dedicados a la producción de biocombustibles, que compiten por la tierra y el agua con cultivos destinados a producir alimentos.

Esta promesa de biocombustibles barato y abundante tiene su punto oscuro. Los organismos modificados genéticamente siguen siendo rechazados en todo el mundo, entidades y comunidades científicas ya alertaron sobre las consecuencias que podrían tener la proliferación de organismos modificados genéticamente y se teme por el impacto ecológico.

El caso de los alimentos transgénicos es un tema candente por estos días, pese a que la ciencia no ha logrado demostrar si los transgénicos provocan algún daño, ya sea para la salud o la ecología; existe una gran campaña en contra de los alimentos transgénicos.

El cambio climático mundial ha llevado a numerosos esfuerzos para reducir drásticamente las emisiones de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero producido por la quema de combustibles fósiles. En un nuevo enfoque, los investigadores de la UCLA modificaron genéticamente una cianobacterias para consume el dióxido de carbono y producir el isobutanol, un combustible  líquido que tiene un gran potencial como alternativa a la gasolina. Aún mejor, la reacción es alimentada directamente por la energía de la luz solar, a través de la fotosíntesis.

Mientras los líderes mundiales se reúnen en la XV Conferencia Internacional sobre el Cambio Climático que se celebra en Copenhague los científicos hacen un gran esfuerzo por contribuir con la reducción de los gases invernaderos.

La investigación, que aparece en la edición del 9 de diciembre de la revista Nature Biotechnology, tiene dos ventajas en el objetivo a escala mundial de alcanzar una economía de energía más limpia y más verde. En primer lugar, se recicla el dióxido de carbono, lo que reduciría los niveles de los gases de efecto invernadero resultantes de la quema de os combustibles fósiles. Y en segundo lugar, utiliza energía solar para convertir el dióxido de carbono en un combustible líquido que puede ser utilizado en la infraestructura energética existente, inclusive en la mayoría de los automóviles.

Mientras que otras alternativas a la gasolina incluyen los biocombustibles derivados de las plantas o algas, todos estos procesos requieren de varios pasos intermedios antes del refinamiento en los combustibles utilizables.

“Este nuevo enfoque evita la necesidad de la deconstrucción de la biomasa, ya sea en el caso de la biomasa de la celulosa o la biomasa de las algas, lo que constituye una barrera económica para la producción de los biocombustibles”, dijo el líder del equipo de James C. Liao, profesor de UCLA. “Por lo tanto, esto es potencialmente mucho más eficiente y menos costoso que el enfoque actual”.

Mediante el uso de la cianobacterias Synechoccus elongatus, los investigadores primero lograron genéticamente aumentar la fijación del dióxido de carbono, mediante el aumento de la enzima RuBisCO.Luego empalmaron los genes de otros microorganismos para diseñar una cepa que mediante la “ingesta” de dióxido de carbono y la luz solar produce gas isobutiraldehído. El bajo punto de ebullición y alta presión de vapor de este gas le permite fácilmente ser despojado del sistema.

Un lugar ideal para este sistema serían las centrales existentes que emiten dióxido de carbono, permitiendo potencialmente a los gases de efecto invernadero ser capturado y reciclados directamente en combustible líquido.

“Vamos a continuar para mejorar la velocidad y el rendimiento de la producción”, dijo Liao. “Otros obstáculos son la eficiencia de la distribución de la luz y la reducción de los costos del biorreactor. Estamos trabajando en las soluciones a estos problemas”.

Craig Venter, uno de los investigadores que secuenció el genoma humano, está trabajando con su nueva empresa Synthetic Genomics en la creación de organismos biológicos sintéticos para luchar contra el cambio climático.

Así, uno de los proyectos consiste en transformar la bacteria Methanococcus jannaschii, un organismo que suele encontrarse en los fondos marinos, cerca de grietas hidrotermales, en un devorador de CO₂

Es curioso porque estamos en un período de la historia en el que se están dando los pasos para pasar de un sistema de energía basado en elementos inorgánicos, como los minerales, a otro basado en elementos orgánicos. Es decir, en seres vivos.

Objetivo

Obtener energía a partir de bacterias.

Justificación

Hipótesis

Si logramos que las bacterias produzcan CO₂ entonces podríamos generar energía.

Método (materiales y procedimiento)

Galería Método

Resultados

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Bibliografía

: http://www.monografias.com/trabajos/bacterias/bacterias.shtml#ixzz3FPe3trg

http://tecnociencia.co/la-bacteria-que-convierte-el-dioxido-de-carbono-en-combustible-liquido/

http://elcomercio.pe/tecnologia/actualidad/generar-electricidad-partir-bacterias-basura-noticia-1454881

http://www.ecomirada.com/bacteria-co2-combustible/

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

To obtain energy from bacteria

Justification

Hypothesis

To obtain energy from bacteria

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

Bibliography