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Tesis > TEMA

Biología [ 2301 tesis ]

Biorremediación [ 5 tesis ]

Kuhar, José Francisco. "Cultivo de Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst. y evaluación de su aplicación a la biorremediación" (2013-03-20) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst es un hongo causante de pudrición blanca y por consiguiente es capaz de degradar la lignina de la madera y otros sustratos sobre los que crece. Se evaluó su capacidad de producir las enzimas ligninolíticas Lacasa, Manganeso peroxidasa y lignin peroxidasa, encontrándose que sólo la lacasa se produce con una actividad apreciable. Se evaluó la inducción con metales pesados y compuestos fenólicos y se determinó que entre las sustancias ensayadas, el cobre y el ácido ferúlico son los mejores inductores de la lacasa. Se evaluaron fuentes de carbono y nitrógeno a fines de proponer un medio consistente en glucosa, peptona, extracto de levadura, cobre ya ácido ferúlico óptimo para la producción de esta enzima y a través de diseños factoriales se obtuvieron optimizaron las concentraciones de los mismos. Se encontró además que los dos tipos de inductores (fenólicos y metálicos) producen distintos patrones electroforéticos de actividad lacasa. Se optimizó la producción de cuerpos fructíferos en medios basados en aserrín de pino y álamo con y sin chips de esas maderas, concluyendo que la mayor bioconversión (peso seco de fructificaciones / peso seco de sustrato) se encuentra sobre aserrín de álamo con chips. Se evaluaron los componentes de los sustratos nuevos y gastados así como también los de la fructificación para caracterizar la bioconversión y se cuantificaron las actividades enzimáticas ligninolíticas e hidrolíticas. Se estudió la degradación de colorantes industriales por medios líquidos y sólidos y se evaluó el efecto de los mediadores de oxidorreducción HBT y ABTS. Se encontró que los compuestos fenólicos vainilloides producen un efecto protector sobre el micelio contra distintos xenobióticos por vías distintas de la inducción enzimática y se concluyó que el mecanismo consiste en la alteración de la matriz extracelular del micelio incrementando su capacidad para retener los tóxicos.

Abstract:
Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst is a white rot fungus and therefore is able to degrade the lignin of wood and other substrates on which it grows. The ability to produce the ligninolytic enzymes laccase, lignin peroxidase and manganese peroxidase were assessed. It was found that only laccase occurs with appreciable activity. Induction with heavy metals and phenolic compounds was evaluated and it was found that among the tested substances, copper and ferulic acid are the best inductors of laccase. Carbon and nitrogen sources were evaluated and an optimal medium consisting of glucose, peptone, yeast extract, ferulic acid and copper was proposed for production of this enzyme. Optimized concentrations were obtained through a factorial design. It was also found that the two types of inductors (phenolic and metallic) produce different electrophoretical patterns of laccase activity. Production of fruit bodies in media based on poplar pine sawdust with and without wood chips of those species were optimized. We concluded that the most efficient bioconversion (dry weight of fruit bodies / dry weight of substrate) is achieved on poplar sawdust with wood chips. Chemical composition of fresh and wasted substrates as well as of fruit bodies were analyzed to characterize the bioconversion. Hydrolytic and ligninolytic enzyme activities were quantified. Degradation of industrial dyes for liquid and solid media were studied and the effect of redox mediators HBT and ABTS was evaluated. It was found that the vanilloid phenolic compounds exert a protective effect on the mycelium against various xenobiotics by pathways which are different from that of enzyme induction and it was concluded that the mechanism involves the alteration of the extracellular matrix of mycelium by increasing its ability to retain toxic substances.

Carabajal, Maira Lía. "Degradación de compuestos fenólicos por el hongo causante de pudrición blanca Trametes versicolor" (2014-06-27) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Los hongos causantes de pudrición blanca, producen enzimas lignolíticas, inespecíficas y altamente oxidativas, con capacidad para degradar distintos contaminantes. Los compuestos fenólicos son un grupo de moléculas orgánicas cuyo uso masivo industrial condujo a la contaminación de ecosistemas acuáticos y terrestres, resultando en su clasificación como contaminantes prioritarios. En el presente trabajo se realizó un relevamiento de cepas nativas de hongos de pudrición blanca en búsqueda de microorganismos capaces de ser empleados en la degradación y detoxificación de fenoles y derivados. Como resultado de dicho relevamiento se seleccionó a Trametes versicolor BAFC 2234 por su capacidad para degradar distintos compuestos fenólicos (fenol, ácido gálico, 2,6 dimetoxifenol y guayacol) y por su habilidad para utilizar el fenol como única fuente de carbono. Se analizó el secretoma de T. versicolor creciendo en medio de cultivo natural jugo de tomate suplementado con cobre y manganeso empleando el enfoque proteómico. Se identificó un número considerable de las proteínas relacionadas con la degradación de la biomasa lignocelulósica y entre éstas, hidrolasas, peroxidasas y oxidasas fueron las enzimas más abundantes. Se purificaron diversas enzimas lignolíticas: una polifenol oxidasa (lacasa), tres Mn-peroxidasas y una versatil peroxidasa. Esta última enzima no había sido purificada previamente en esta especie. Se detectó también por primera vez presencia de peroxidasa decolorante de tintes en T. versicolor. Cultivos de T. versicolor removieron eficientemente fenol y nitrofenol, pudieron también decolorar el tinte Azure B y el licor negro, residuo proveniente de la producción de papel. T. versicolor removió el 71, 62, 74 y 73% del fenol 15 mM adicionado en tres ciclos repetidos en un periodo de 23 días, inmovilizado en esponja vegetal (Luffa aegyptiaca). El hongo inmovilizado removió el 97% del 4- nitrofenol (1 mM) luego de 3 días. Esta cepa además disminuyó la fitotoxicidad de las respectivas muestras tratadas. Se investigó la transformación del fenol por acción de sus enzimas purificadas lacasa y Mn-peroxidasa; y la del 2-, 3- y 4-nitrofenol adicionalmente por la enzima versatil peroxidasa. El hongo produjo lacasa como principal enzima lignolítica, pero esta enzima purificada no fue capaz de degradar el nitrofenol. Mn-peroxidasa y versatil peroxidasa degradaron 2- y 4-nitrofenol in vitro en porcentajes cercanos al 50%. La lacasa de T. versicolor removió 84% del fenol en 4 hs, mientras que un 43% fue removido por la Mn-peroxidasa. Tanto el estudio del secretoma de esta cepa como los ensayos de degradación in vivo e in vitro llevados a cabo, aportan información valiosa sobre el potencial empleo de esta cepa de T. versicolor en la biorremediación de efluentes industriales.

Abstract:
White-rot fungi produce highly oxidative ligninolytic enzymes, nonspecific, with the ability to degrade different pollutants. Phenolic compounds are a group of organic molecules which led to massive industrial pollution of aquatic and terrestrial ecosystems, and as a consequence they are classified as priority pollutants. In this research a selection of Argentinean white-rot fungi was screened for their ability to tolerate and degrade phenolic compounds, searching for organisms capable of being employed in the degradation and detoxification of phenols and derivatives. As a result of this survey was selected Trametes versicolor BAFC 2234 because of its capacity to degrade different phenolic compounds (phenol, gallic acid, 2,6 dimethoxyphenol and guaiacol) and its ability to use phenol as sole carbon source. The secretome of T. versicolor growing in tomato juice, a natural culture medium, supplemented with copper and manganese was analyzed using the proteomic approach. A considerable number of the identified proteins were related to the degradation/modification of lignocelluloses. Hydrolases, peroxidases and phenoloxidases were the most abundant enzymes produced under the above-mentioned culture conditions. Various ligninmodifying oxidoreductases were successfully purified: one polyphenol oxidase (laccase), three manganese peroxidases (MnP) and one versatile peroxidase (VP), the latter for the first time from T. versicolor. The native VP protein has a molecular mass of 45 kDa and an isoelectric point of pH 3.7. Dye decolorizing peroxidases, a just recently discovered group of heme peroxidases, were also found to be secreted by T. versicolor for the first time. The study clearly showed that complex plant-based media being rich in phenolics, such as tomato juice, can stimulate the secretion of a broad set of extracellular lignocellulolytic enzymes. Using such natural products as fungal culture media may give the opportunity to investigate plant biomass decomposition as well as the biodegradation of organic pollutants in an environment close to nature. Cultures of T. versicolor efficiently removed phenol and nitrophenol, they could also discolor the dye Azure B and black liquor, a residue from paper production. T. versicolor immobilized on a natural sponge-like material from Luffa aegyptiaca, removed between 62% and 74% of phenol (15 mM) in three repeated cycles (fed-batch) over a period of 23 days. The immobilized fungus removed 97% of 4-nitrophenol (1 mM) after 3 days. This strain also reduced phytotoxicity of the respective treated samples. Phenol conversion by the action of the purified laccase and MnP was investigated, additionally 2- , 3- and 4-nitrophenol transformation was evaluated by the action of VP. Laccase was the main oxidative enzyme activity measured during the cultivation, and the isolated enzyme oxidized in vitro 84% of phenol (0.5 mM) within 4 h, while 43% was converted by a purified MnP of this strain. After fungal treatment, phenol phytotoxicity decreased noticeably. The purified laccase was not able to degrade nitrophenol, but MnP and VP degraded around 50% of 2- and 4-nitrophenol in vitro. The concentrations of phenol removed by T. versicolor are among the highest reported so far, thus, the investigated strain may have good prospects for application in industrial wastewater treatment. For the evaluation of the degradative potential of a fungus and its lignin-modifying system, the characterization of the secretome has proven to be a useful tool, additionally the in vivo and in vitro degradation studies performed during this research, provide valuable information about the potential use of T. versicolor in bioremediation of industrial effluents.

Di Martino, Carla. "Estudio de bacterias del género Pseudomonas en la degradación de hidrocarburos y síntesis de biosurfactantes: análisis del efecto de los polihidroxialcanoatos" (2015-04-29) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Uno de los problemas ecológicos más relevantes en la actualidad es la contaminación ambiental. La biorremediación se ha convertido en una estrategia de gran utilidad, la cual requiere de microorganismos capaces de sobrevivir y adaptarse a estos ambientes contaminados. Ha sido descrito, que la acumulación de polihidroxialcanoatos (PHA) mejora la sobrevida, competitividad y la tolerancia al estrés. Debido a esto, se analizaron microorganismos capaces de acumular PHA aislados de ambientes naturales: P. extremaustralis, aislada de la Antartida; y Pseudomonas sp. KA-08 y Pseudomonas sp. KB- 08, aisladas de ambientes con presencia de altas concentraciones de hidrocarburos. Pseudomonas sp. KA-08 se destacó por su capacidad de degradar hidrocarburos monoaromáticos (BTEX), tolerar altas concentraciones de los mismos y sintetizar compuestos tensioactivos. La búsqueda de los genes claves involucrados en la degradación de BTEX mostró la presencia de las vías TOL y TOD lo cual es un evento poco frecuente en el género Pseudomonas, alcanzando una alta tasa de degradación de xileno como ejemplo de BTEX. Este resultado la destaca como agente degradador de dicho contaminante. Finalmente se decidió analizar la resistencia y capacidad complejante de esta cepa metales pesados como el cobre el cual puede coexistir en algunos sitios contaminados con hidrocarburos. KA-08 toleró concentraciones cercanas a 4 mM de cobre y presentó una alta biosorción que ajusta al modelo de Langmuir. Dado que la presencia de PHA favorece la adaptabilidad bacteriana al ambiente, se analizó el efecto que este polímero posee sobre diversas variables involucradas en la capacidad biorremediadora las cepas KA-08 y Pseudomonas extremaustralis. Los resultados de estos ensayos demostraron que la presencia de PHA en los inóculos de P. extremaustralis favorece la disgregación de biofilms e incrementa la producción de agentes que disminuyen la tensión superficial (TS). En concordancia con esto, se observó que en KA-08 el PHA también afecta favorablemente la síntesis de compuestos que disminuyen la TS. También se determinó que la acumulación de PHA afecta a la adherencia bacteriana al xileno y que dicho efecto podría ser extrapolable a otras Pseudomonas. Así mismo, la acumulación del polímero modificaría características de la superficie celular y produciría un efecto pequeño pero significativo sobre la degradación de xileno especialmente en su isómero más recalcitrante: o- xileno. Los resultados presentados en este trabajo muestran por primera vez la implicancia de la capacidad de acumular PHA sobre características deseables en organismos biorremediadores y evidencian la potencialidad de Pseudomonas sp. KA-08 para ser utilizada como un nuevo agente de degradación de xileno y remoción de cobre de ambientes contaminados.

Abstract:
One of the most important environmental problems is pollution. Bioremediation has become a useful strategy, which requires microorganisms that can survive and adapt to these contaminated environments. It has been reported that the accumulation of polyhydroxyalkanoates (PHAs) improves survival, competitiveness and stress tolerance. Because of this, microorganisms capable of accumulating PHA isolated from natural environments were analyzed: P. extremaustralis, isolated from Antarctica; and Pseudomonas sp. KA-08 and Pseudomonas sp. KB-08, isolated from hydrocarbon contaminated environment. Pseudomonas sp. KA-08 exhibits a high ability to degrade monoaromatic hydrocarbons (BTEX), to tolerate high concentrations thereof and synthesize surfactants. Searching of key genes involved in BTEX degradation showed the presence of both TOD and TOL pathways, which is a rare event in the genus Pseudomonas. Copper tolerance and complexing ability was also tested in KA-08 showing a MIC of 4 mM and high biosorption levels that fits the Langmuir model. Due to PHA promotes bacterial adaptability to the environment; the effect of this polymer was analyzed. Our results showed that the presence of PHA in P. extremaustralis’ inocula promotes biofilms dispersion and increases the production of biosurfactants. In concordance, we observed that PHA synthesis also increase biosurfactant production in KA-08. It was also determined that the accumulation of PHA affects bacterial adherence to xylene. This effect could be extrapolated to other Pseudomonas. Finally, polymer accumulation induced cell surface modifications and produced a small but significant effect on xylene degradation, especially the most recalcitrant isomer: o- xylene. The results presented in this study showed for the first time the implication of PHA accumulation on bioremediation agents‟ desirable characteristics, and showed the potential of Pseudomonas sp. KA-08 as a new agent of xylene degradation and removal of copper from contaminated environments.

Ferreyroa, Gisele Verónica. "Retención, biodisponibilidad y remediación de Pb en suelos: efectos de la interacción suelo-planta (Brassica napus) y bioacumulación" (2016-02-19) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La contaminación en suelos por metales pesados, en particular por plomo, es una problemática ambiental de gran importancia; la movilidad y biodisponibilidad de dicho contaminante es fuertemente dependiente de los componentes bióticos y abióticos del suelo. Debido a la importancia toxicológica que la contaminación de Pb reviste en nuestro país, en esta tesis se propone analizar la interacción de este metal con los componentes del suelo y su posible remediación con plantas. Por lo tanto, los objetivos generales del presente trabajo son la determinación de la especiación del metal y su interacción con los componentes del suelo, y el estudio sobre la capacidad de acumulación del metal por parte de una planta de cultivo (Brassica napus, colza), analizando el efecto de dicha planta sobre la especiación del metal. En el estudio sobre la especiación química del metal en el suelo y su evolución temporal, se observó que el Pb se asocia rápidamente con las fracciones minerales, quedando una muy baja fracciónn en forma soluble e intercambiable al cabo de 60 días, que es en principio la fracciónn biodisponible. Luego, mediante el cultivo de Brassica napus en suelos con agregado de Pb reciente y otro con contaminación consolidada por Pb, se analizó la interacción e influencia de la rizosfera en la especiación del metal. El efecto resultó en una mayor concentración de Pb en la zona rizosférica del suelo con contaminación reciente, particularmente en la fracción mineral, y en la permanencia de fracciones intercambiables de Pb en la etapa de fructificación de la planta. En la madurez fisiológica de B. napus, no se detectó contenido de Pb en la fracción intercambiable. Brassica napus resultó ser una especie acumuladora de Pb en suelos con contaminación reciente. Se cuantificó su concentración en hojas, resultando mayor en hojas jóvenes y en granos. Se observaron efectos negativos en la ultraestructura celular (particularmente cloroplastos), y en el contenido de foto pigmentos, los cuales se cuantificaron exitosamente mediante metodos no invasivos. Aun así, no se observo un efecto negativo en su desarrollo fenológico. EN suelos con contaminación consolidada, no se detectó contenido del metal en los organos estudiados de B. napus. Se concluye entonces que la presencia de Pb recientemente incorporado al suelo resulta en la acumulación del metal por Brassica napus, mientras que si el metal ha permanecido en el suelo previamente sembrado, este no se encuentra disponible para la planta debido a que este evoluciona hacia formas químicas mas estables, no biodisponibles.

Abstract:
Soil contamination by heavy metals, in particular lead, is an environmental issue of great importance; the mobility and bioavailability of this pollutant are strongly dependent on the biotic and abiotic components of soil. Because of the toxicological significance of lead pollution in our country, in this thesis it is proposed to analyze the interaction of the metal with soil components and possible ways for phytoremediation. Therefore, the general objectives of this study are to determine the speciation of the metal and its interaction with soil components, and the study of metal storage capacity by a crop plant (Brassica napus, rapeseed) analyzing the effect of the plant on the speciation of the metal. In the study on the chemical speciation of Pb in soil, and its time evolution, it was observed that Pb is rapidly associated with mineral fractions; the soluble and exchangeable fraction, wich is considered bioavaliable, has a very low level after 60 years. The interaction and influence of the rhizosphere on the metal speciation was analyzed. This was accomplished, by growing Brassica napus in polluted soils, both with recent addition of Pb and with consolidated Pb pollution. A higher concentration of Pb in the rhizosphere zone in soil with recent pollution was determined, mainly in the mineral fraction; exchangeable Pb is still detectable in the fruiting stage of the plant. At physiological maturity of B. napus, Pb content is not detected in the exchangeable fraction. Brassica napus proved to be a good Pb accumulator from soils with recent contamination. Metal concentration was quantified in leaves, being higher in young leaves, and grains. negative effects were observed in cell ultrastructure (particularly in chloroplasts), and photo pigments content was successfully quantified by non-invasive methods. Still, no negative effect was observed in phenological development. Lead content is not detected in the studied organs of B. napus for soils with consolidated contamination. It is concluded that the presence of Pb recently incorporated into the soil results in the accumulation of the metal by Brassica napus; if the metal has remained in the soil prior to planting, it is not avaliable for the plant because it evolves into more stable and non-bioavaliable chemical forms.

Melignani, Eliana. "Pautas para la remediación y recuperación de áreas sujetas a contaminación mixta de cuencas urbanas y periurbanas de llanura" (2017-03-29) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En esta tesis se evaluó la calidad ambiental de ribera en 88 sitios de cuencas urbanas y periurbanas de llanura sometidos a contaminación mixta (río Matanza-Riachuelo, frente estuarial del Río de la Plata, río Reconquista y arroyo Buñirigo) a través de un Índice de Calidad de Ribera de Usos Múltiples. Se realizaron bioensayos de fitorremediación con Eichhornia crassipes y Eichhornia azurea expuestos a distintas concentraciones de cobre y cadmio para la aplicación en la remediación de la contaminación de las riberas. Por último, se integraron los resultados en una propuesta de rehabilitación socioambiental de zonas ribereñas de dichas cuencas. La calidad ambiental riparia fue en general buena. Las condiciones deficientes se asociaron a un espacio ripario muy reducido, impermeabilizado y/u ocupado; conectividad escasa o nula; canal modificado; escasa vegetación palustre; invasión de especies exóticas; mala calidad de agua; acumulación de basura; numerosas estructuras de acceso al curso de agua y uso del suelo asociado a urbanización densa y asentamientos precarios, así como actividad agropecuaria e industrial. E. crassipes y E. azurea mostraron gran tolerancia y acumulación de altas concentraciones de cobre (0–25 mg Cu/L en agua y 0–1700 mg Cu/kg en suelo) y cadmio (0–10 mg Cd/L en agua y 0–50 mg Cd/kg en suelo), mayormente en raíces, siendo ambas especies adecuadas para la aplicación en fitorremediación de aguas y suelos contaminados. Para la propuesta de rehabilitación se recomienda: mejorar y aumentar el espacio ripario y la conectividad entre el curso de agua y el ecosistema adyacente, recuperar la naturalidad de las riberas y del canal, mejorar y aumentar la cobertura de plantas nativas y disminuir la de exóticas, y disminuir el impacto de los usos del suelo urbano y con actividad agropecuaria e industrial. Se realizó la implementación en dos áreas piloto en la cuenca Matanza-Riachuelo, (arroyo Ortega, partido de Esteban Echeverría, cuenca media y Riachuelo, cuenca baja), con la recuperación de la vegetación palustre a través de la instalación de biorrollos vegetados en las riberas. Los proyectos se realizaron en colaboración con entes gubernamentales y educativos de la comunidad local.

Abstract:
In this thesis the riparian environmental quality of 88 sites of urban and periurban lowland watersheds subject to mixed pollution (Matanza-Riachuelo River, coastal front of Río de la Plata, Reconquista River and Buñirigo Stream) was assessed through a Riparian Quality Index of Multiple Uses. Phytoremediation bioassays with Eichhornia crassipes and Eichhornia azurea exposed to different copper and cadmium concentrations were performed in order to apply the technique to the remediation of the pollution in the riparian area. Lastly, the results were integrated in a socioenvironmental rehabilitation design for the riverbanks in the mentioned watersheds. The riparian environmental quality was good in general. The deficient conditions were associated to a reduced, impervious or occupied riparian space; limited or absent connectivity; a modified channel; scarce macrophytes; exotic species invasion; poor water quality; garbage accumulation; numerous access structures to the watercourse and land use associated to dense urbanization and agriculture, livestock production and industry. E. crassipes and E. azurea showed great tolerance to high concentrations of copper (0–25 mg Cu/L in water medium and 0–1700 mg Cu/kg in soil substrate) and cadmium (0–10 mg Cd/L in water medium and 0–50 mg Cd/kg in soil substrate) as well as great accumulation ability, mainly in the roots. Both species are adequate for the application in phytoremediation of polluted water and soil. For the rehabilitation design the following measures are recommended: the improvement and increase of the riparian space and the connectivity between the watercourse and the adjacent ecosystem, the recovery of the naturalness of the riverbanks and the channel, the improvement and increase of the native vegetation cover and the decrease of the exotic vegetation cover and the decrease of the impact of urban, agriculture, livestock and industrial land use. The implementation of the rehabilitation measures was performed in two pilot areas in Matanza-Riachuelo watershed (Ortega stream, middle basin, and Riachuelo, lower basin), with the recovery of the macrophytes performed through the application of vegetated biorolls on the banks. Both projects had the support of the local government and educational institutions.

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