Estudios de biorremediación bacteriana en microcosmos de suelos contaminados con especies de Mercurio (II), Cadmio y Cobre / Luis Antonio Rojas Araya.

Incluye anexos.

Programa conjunto Doctorado en Ciencias mención Química.

Tesis (Doctor en Ciencias, mención Química).

Cupriavidus metallidurans CH34 es una bacteria modelo de resistencia a metales pesados. Para mejorar su resistencia a mercurio inorgánico y mercurio orgánico, el plásmido nativo pTP6 que posee un complejo conjunto de genes mer fue incorporado a la cepa CH34. El plásmido pTP6 se transfirió desde E. coli JM109 (pTP6) a la cepa CH34 por conjugación biparental. La cepa generada, Cupriavidus metallidurans MSR33, se caracterizó genética y bioquímicamente. Luego, la cepa MSR33 se aplicó en procesos de biorremediación de mercurio en aguas, lodos y suelos contaminados con metales pesados. El plásmido pTP6 se mantuvo en forma estable en la cepa MSR33 por más de 70 generaciones bajo condiciones no selectivas. La proteína liasa organomercurial (MerB) es sintetizada por la cepa MSR33 en presencia de Hg+2. La concentración mínima inhibitoria (CMI) de la cepa MSR33 en mg mL-1 fue: Hg+2, 14 y CH3Hg+, 18. La adición de Hg+2 (8 mg L-1) en la mitad de la fase exponencial de crecimiento no tuvo un efecto sobre la velocidad de crecimiento de la cepa MSR33. Por el contrario, el crecimiento de la cepa CH34 se detuvo inmediatamente después de la adición de Hg+2. Estudios de microscopía de transmisión electrónica no reveló efectos en la morfología de la cepa MSR33 durante la exposición a Hg+2, mientras que la cepa CH34 expuesta a Hg+2 presentó una membrana externa irregular. Sorpresivamente, la cepa MSR33 también mejoró su resistencia a cadmio (60%). Estudios de la expresión de los genes mer por RT-PCR, demostraron que Cd+2 es capaz de inducir los genes merTP. Las proteínas MerT y MerP probablemente cumplen un rol en la resistencia a cadmio, secuestrando a Cd+2 e impidiendo su acceso al interior de la célula. La cepa MSR33 fue capaz de bioacumular un 31% más de cadmio que la cepa parental CH34. Estudios de biorremediación con la cepa MSR33 de aguas contaminadas con mercurio demostraron que, Hg+2 (20 y 30 mg mL-1) fueron completamente volatilizados en presencia de tioglicolato 5mM al cabo de 2 h. La bioaumentación con la cepa MSR33 en lodos contaminados, permitió remover completamente Hg+2 (40 mg mL-1) y CH3Hg+ (20 mg mL-1) al cabo de 16 h. La remoción de Hg(II) en aguas y lodos contaminados se realizó con células en reposo (tampón fosfato 50 mM, pH=7). El proceso de biorremediación de metales pesados por células en reposo en suelos contaminados no fue una estrategia adecuada, ya que no se observó una remoción de metales pesados. Un suelo contaminado con Hg+2 (23 mg kg-1), CH3Hg+ (2 mg kg-1), Cd+2 (20 mg kg-1) y Cu+2 (67,7 mg kg-1) fue preparado para evaluar la biorremediación de metales pesados con la cepa MSR33. La cepa MSR33 fue capaz de remover un 77% de Hg(II), 75% de Cd+2 y 64% de Cu+2 a las 72 h. en presencia de medio de cultivo mínimo (LPTMS) El presente estudio ha demostrado que la cepa MSR33 es un atractivo biocatalizador para la remediación de mercurio inorgánico y mercurio orgánico en matrices contaminadas aún en presencia de otros metales pesados.