UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA

DIVISION CIENCIAS BIOLOGICAS Y DE LA SALUD

LICENCIATURA: HIDROBILOGÍA

SEMINARIO DE INVESTIGACION 11

I PARTE MONOGRAFÍA DEL GÉNERO Chlorella

11 PARTE DIFERENTES MEDIOS DE CULTIVO PARA Chlorella vulgaris

PROFESOR: FRANCISCO CONTRERAS ESPINOSA

ALUMNAS: BECERRA RUEDAS MA. CLARA MONZOY ANTUNEZ LAURA OLIMPIA

Julio 1992.

INDICE

OBJETIVO

METAS DEL PROYECTO

ANTECEDENTES

JUSTIFICACION

INTRODUCCION

CLASIFICACION

DIAGNOSIS DEL GENERO Chlorella

CLAVES DE IDENTIFICACION PARA LAS ESPECIES DEL GENERO Chlorella

EVOLUCION

DISTRIBUCION EN MEXICO

USOS Y APLICACIONES

CONCLUSIONES

LITERATURA CONSULTADA

OBJETIVO

Elaborar m a descripción detallada que rema aspectos taxonomícos, evolutivos y de biología

del género Chlorella y de las diferentes especies que la conforman.

METAS DEL PROYECTO

Dadas las cualidades de la Chlorella, con la realización de la monografia se pretende ampliar

el conocimiento acerca de la biología, taxonomía y ecologia de Chlorella y sus especies a fin

de considerar nuevas aplicaciones y alternativas de aprovechamiento.

ANTECEDENTES.

Este género de algas unicelulares ha sido ampliamente utilizado en estudios sobre:

-Fotosíntesis y respiración

-Gran parte del conocimiento actual sobre la elaboración de carbohidratos se ha obtenido

de esta microalga .

-Elimina metales pesados; como, plomo, mercurio, cobre, aluminio y cadmio.

- Estudiada por la NASA para determinar sus potenciales en viajes espaciales y estaciones

orbitales, como un "sistema ecologico cerrado" para proveer oxígeno, remover dióxido de

carbono, remover el exceso de vapor de agua del aire, remover olores nosivos y tóxicos,

además de proveer alimento.

- Ha sido usada en el tratamiento de aceras duodenales y gástricas.

-En tratamientos para la anemia.

Desde una perspectiva nutricional ha sido considerada como un alimento completo ( cada

célula es una planta con todos sus atributos ), puro ( no contiene sustancias ni aditivos

químicos o insecticidas ) y natural ( no se industrializa para su consumo con métodos

químicos ).

JUSTIFICACION.

Las especies de Chlorella son organismos cosmopolitá; en nuestro país se han encontrado en diversos embalses de agua dulce .

Esta microalga posee las siguientes cualidades: es de fácil manejo, tiene una alta capacidad de reproducción, es rica en proteínas, lípidos y acidos grasos, es ampliamente utilizada en acuicultura como por ejemplo en la alimentación de larvas de camarón y langostino, como alimento para rotíferos, en medicina se utiliza como cicatrizante de aceras, inclusive en Japón ha sido explotada como complemento nutricional.

En nuestro país los estudios con Chlorella son relativamente recientes. Se ha utilizado en el tratamiento terciario de las aguas residuales, en la recuperación de metales pesados; aunque todavía queda mucho por realizar, en éste trabajo se pretende reunir información que amplíe el conocimiento acerca de este Género y sus diferentes especies.

INTRODUCCION. 2 2 7 5 6 1

Las microalgas tiene una gran diversidad de formas y tamaños, la mayoría de ellas son

fotoautotrofas aunque algunas son heterótrofas facultativas ú obligadas. Son organismos

acuáticos que viven en aguas dulces o marinas, tienen un papel relevante debido a que

constituyen el primer eslabón de la cadena trófica, por lo que deben crecer con tanta rapidez

como les sea posible, razón por la cual se les considera responsables del 40% de la

fotosíntesis total del planeta. Son organismos sintetizadores con eficiencia relativamente alta

sus células contienen una gran cantidad de pimentos esenciales que captan la energía solar

para realizar el proceso de fotosintesis.

Se cree que existen aproximadamente 30 O00 especies distintas de microalgas en la tierra..

En el presente trabajo se hace referencia solamente a caracteristícas taxonómicas, morfologi-

cas, y evolutivas de la División Chlorophyta y en particular al género Chlorella. Se conside-

ra además un punto importante, el cual es de usos y aplicaciones de la Chlorella en Japón,

Cuba y México, que se plantea con la finalidad de conocer y difundir las posibilidades de

aprovechamiento y explotación de las cualidades de Chorella en acuacultura, la industria en

el tratamiento terciario de aguas residuales, en medicina, y en el consumo humano.

CLASIFICACION.

Morris, I (1967).

DIVISION: Chlorophyta CLASE: Chlorophyceae

ORDEN: Chlorococcales GENERO: Chlorella

ESPECIES: C fusca C fusca var. rubencens C h om osfh aera

C kessleri C luteorividis C minutissima C prototheicoides C saccarophila C vulgaris C vulgaris fortertia C zofngiensis

kneger, Schimdt E. W. Skuja, Beger H. Melchior. ( 1954)

DIVISION: Chorophyta CLASE : Chorophyceae

ORDEN: Chorochytridiales SUBORDEN: Chorochydebdrinales

GENERO: Chlorella ESPECIE: Cfusca

C hosmofhaera C kessleri C luteoviridis C minutissima C prototh eicoides

....... C saccharophila C vulgaris C vulgaris fotertia C zofngiensis

ESPECIES: C fusca

C hosmofhaera

C kessleri

C luteoviridis

C minutissima

C prototh eicoides

C saccharophila

C vulgaris

C vulgaris fotertia

C zofingiensis

Una síntesis de los sistemas recientes generalmente coinciden con ( Fott, Kessler, etc.), y son resumidos en la tabla 1.

TABLA 1. Correlación de caracteristícas morfológicas, bioquímicas y fisiológicas de las especies de Chlorella.

ESPECIES

c fwca Shihira et Krauss C fusca var. rubescenns (Dangeard) C homosphaera Skuja c kessleri Fott et. Novakova C luteoviridis Chodat C minutissima Fott et. Novakova C protothecoides (Kruger ) C saccharophila ( Kruger ) Nadson c vulgaris Beijerinck C vulgaris var. tertia Fott C zofingiensis Donz

C fusca

C fusca var. rubescens

C homosphaera

C kessleri

C luteoviridis

C minutissima

C protothecoides

C saccharophila C vulgaris

C vulgaris var. tertia

C zoJingiensis

7a.

12

o1

o1

07

06

o1

14

10

21

17

04

2a.

16 13 09 10 14 03 09 15 10 12 27

9a.

+ + + -

-

-

-

-

-

-

+

3a. 4a. 5a. 6a.

parietal + parietal +

copa -

copa - platohanda -

tasa -

tasahanda- platohanda -

cinto -

cinto -

copa -

loa. lla. 12a. 13a.

+ 3.5-4.0 + - 4.5 +

- 6.0 + -

-

-

- 3.0 + -

- 3.0 + -

- 5.5 + -

- 3.5-4.0 - + - 2.0-3.0 + -

- 4.0-4.5 + -

- 4.0-4.5 + -

- 4.5-5.5 + -

1- Forma elongada 2- Diametro de la célula ( max; en micrometros ) 3- Forma del cloroplasto 4- Corte del cloroplasto 5- Piranoide 6- Engrosamiento de la pared 7- Número de estudios en fisiología 8- Actividades de la hidrogenosa 9- Caractenoides secundarios 10- Licuefacción de gelatina 11- pH bajo limite de crecimiento 12- Reducción de nitratos 13- Requerimiento de tiamina.

a- Por caracteristícas morfologicas, ver Fott y Novakova (1969) b- Por caracteristícas fisiologicas, ver Kessler ( 1968 ) c.- Incluyendo chlorella ellipsoidea Gerneck d- TermofXco e- Dos requerimientos de tiamina

En este corte transversal de la célula de Chlorella se muestra tres autoesporas cada una de ellas, el desarrollo de la nueva pared celular; células que se reproducen de 20 a 24 horas. Tomada a 34,500 X.

C

Se muestra en el esquema un corte transversal de la célula de Chlorella ( CW ) la célula contiene cloroplastos ( C ) clorofila

viejas ( N ) núcleo ( M ) mitocondria

CLAVES PARA IDENTIFICAR LAS ESPECIES Y VARIEDADES DE Chlorella

la) Con un piranoide

2a) Células vegetativas esféricas o cercanas a esféricas

3a) Células con pared delgada, autoesporas de igual tamaño

4a) Cloroplastos con una sola pieza y sin división

5a) Cloroplastos en forma de copa, calk o en cinto ................................................................................... 1 Chlorella vulgaris

6a) Cloroplasto rellenado al menos 3/4 de la periferia celular, núcleo no distinguible en vivo

........................................................................ 1 a.. Chlorella var. vulgaris

6b) Cloroplastos rellenando casi completamente la cavidad celular, núcleo claramente visible ................................................................ lb Chlorellla var autotrophica

5b) Cloroplastos en forma de manto ............................. 2 Chlorella kessleri

4b) Cloroplastos aparentemente completos, pero divididos por algunas angostas ranuras.. .................................................................... .3 Chlorella fusca

7a) Vacuólas raras o carentes.. .................................... .3a. Chlorelira varfusca

7b ) Vacuólas numerosas, siempre presentes ..................................................................... 3b Chlorella var. vacuolata

3b) Células conpared gruesa, autoesporas desiguales en tamaño ......................................................................... .4 Chlorella luteoviridis

2b) Células vegetativas elipsoidales.. ..................................... .5 Chlorella saccharophila

1 forma enlongada 2 diametro de la célula (max. en micrometros) 3 forma de cloroplasto 4 corte de cloroplasto 5 piranoide 6 engrosamiento de la pared 7 núnero de estudios en fisiología 8 actividad de la hidrogenasa 9 catactenoides secundarios 10 licuefacción gelatina 11 pH bajo limite de crecimiento 12 reducción de nitratos 13 requerimiento de Tiamina

a Por características morfológicas, Ver, Fott y Novakova (1 969) b Por caracteristícas fisiologicas Kessler 1968 citado por Stewart (1974) c Incluyendo Chlorella ellipsoidea Gerneck citado por Stewart (1974) d Termofilico e Dos requerimientos de Tiamina

Chlorella kessleri

a Células vegetativas b Abajo c Cloroplasto en manto k División 1 Esporangios (k) m Autoesporas llegan a medir en conjunto 10 micrometros.

Chlorella kessleri

a Célula b Rompimiento de la célula que los contiene. k Remanentes.

Chlorella vulgaris var. vulgaris

a Células esfericas c Células más o menos esfericas f Esporangio h Cloroplastos divididos i Autoesporas j Pared celular vacía m Remanentes de la pared celular.

Chlorella luteoviridis

b Lipidos 1 Esporangios diferentes n Granos de almidón en f o m de plato cubriendo el piranoide m Remanentes.

Chlorella vulgaris var. autotrophica

b Esporangios. c Rompimiento de la pared que los contiene. e Remanentes.

Chorella saccharophila var. ellipsoidea

a y b Células vegetativas elipsoideas c Dvisión d Esporangio e Autoespora g Células vegetativas i Autoesporas

j y k Esporangios

.- r

c Q .I .,

ChLoreLZa vulgaris var. vuLgaris

8

. -

. - . . .

V

0 .. a .

Chlorel l a fusca

dl Celulas vegetativas elipsoidales

bl Cloroplast..o parietal .

EVOLUCION

Se habla de dos teorías en el origen de los eucariontes la de; Endonsimbiósis y la de la evolución de prócesos autógenos en el límite de membrana organelos.

En ambas teorías se discute la manera en que se originarón las células eucariontes. Lynn Margulis sostiene que los organismos eucariontes se desarrollaron a partir de un procarionte ancestral en la época de la tierra primitiva, entre los cuales existian formas heterotróficas y otras fotoautotrófas. Prosigue diciendo que en un procarionte primitivo amiboideo engulló sin digerirlo, a un procarionte de respiración aerobia que persiste en la actualidad de forma modificada de mitocondria, en las células eucarontes contemporáneas.

Después, este sistema simbiotico se asocio con procariontes semejantes a las espiroquetas,adquiriendo de ésta manera un mecanismo al paso del tiempo mitótico, y en los flagelos de los eucariontes actuales. De manera m á s compleja, surgierón las células eucariontes animales. A diferencia de este proceso se dió otro ya con procariontes semejantes a espiroquetas asociadas a ellos, que entrarón a su vez simbiósis con procariontes fotosintéticos tales como las cianoficeas o las bacterias fotosintéticas de donde surgierón después los antecesores de las algas eucariontes y de las plantas verdes.

Finalmente, la diferenciación de la membrana núclear, el mecanismo mitótico que permitia una distribución &S adecuada del materia génetico y el surgimiento de los cromosomas márco la aparición de las células eucariontes contemporáneas.

Un hecho entre el Paramecium y Chlorella, esta alga verde unicelular habita dentro del Paramecium bursaria al que proveé de compuestos orgánicos que sintetiza en presencia de luz.

La teoría opuesta utiliza la evidencia fósil e indica que los primeros organismos que aparecieron en la tierra heron procariontes y que a partir de ellos evolucionaron los eucariontes. El estudio de la formación precámbrica de Bitter Springs, localizada en Australia,que tiene una edad aproximada de mil millones de años, ha demostrado que para entonces existian en la tierra Cianoficeas filamentosas semejantes a Oscilatoria y a Nostoc pero también restos de algas verdes, que a diferencia de las algas verdeazules son eucariontes de ésta manera se puede estar seguro de que en los mares primitivos existían organismos potencialmente capaces de efectuar una reproducción de tipo sexual G al menos poseedores de un núcleo definido.

Toda esta evidencia fósil ha llevado a Shopf y Oehler (1977 ) a proponer recientemente, que los primeros organismos eucariontes pudieron haber aparecido hace unos 1400 millones de aiíos, sin embargo, aim no es claro como pudo haber ocurrido este paso de gran importancia para explicar lo anterior se propuso una teoría donde se sostiene que las células eucariontes se originaron a partir de mutaciones sufridas en las células procariontes, en las cuales la duplicación del genóma, en contacto con las partes de la membrana celular que luego se invaginaron ( existe una variante que sostiene la idea de la invaginación ) y se formaron estructuras de doble membrana, dentro de las cuales quedó aislado parte del genóma original, que luego perdería parte de la información que contenía para su f i i r un proceso de especialización.

Así se explica la presencia del DNA en cloroplastos y mitocondrias, independiente del DNA contenido en el núcleo de los eucariontes.

E

DISTRIBUCION EN MEXICO.

Género Chlorella Beijerinck Bot. Zeitung 48-758.1890 ( ZOOCHLORELLA Brant, Veerh. Physiol. Ges. Berlin 1881-1882: 24 1881 )

Chlorella miniata ( Kutzing) Oltmanns, Morph. Biol. Alg. 1: expl. fig.114 en la p.183 1904. Ancona, L. An. Inst. Biol. Univ. Nac. Autón. México 4:56.1933 Olivares Ramírez, B. Tesis Fac. CIENCIAS UNAM. p. 3.1965. LOC: Méx. Texcoco: Lago de Texcoco. HAB. Planctonica

Chlorella saccharophilla var. ellipsoidea (Gerneck) Fott et. Novakova in Fott ( ed ). Stud. Phyc. p. 40.1969. Chlorella ellipsoidea Gerneck, Beih. Bot. Centralbl. 21 ( 2 ): 250,271, lám. 11 figs. 45-51 1907. Montejano, F. E. Munguía Vaca y G. Mendóza. Inst. Ingeniería UNAM. 220: 144. 1969. Chlorella ellipsoidea.

LOC: D:F.; Obregon,; Cd. Universitaria. HAB: Planctonica en una laguna de estabilización.

Chlorella vulgaris. Beijerinck. Bot. Zeitung 48: 758, lam. 7, fig. 2.1890.

Samano Bishop, A. y D. Sokoloff. Monogr. Inst. Biol. Univ. Nal. México 1: 46, figs. 21a, 21b. 1931. Sanchez Marroquín, A y G. Massieu. Ciencia ( México ) 16: 130.1957 Mendóza González, A. C. Tesis Esc. Nac. Ci. Biol. 1:P:N: p.23.1973. Montejano, F., E. Munguía Vaca y G. Mendóza. Inst. Ingeniería UNAM. 220: 144,146.1969.

LOC: D.F., Miguel Hidalgo; Lago Chapultepec; Obregón; Cd. Universitaria Xochimilco; Lago de Xochimilco; México; Tianguistenco: Laguna Victoria.

HAB: Planctonica en lagos y lagunas de estabilización.

Chlorella phyrenoidea. posiblemente sea un error por Chlorella pyrenoidosa Chick, 1903. Según Fott y Novakova ( 1969, p. 49 ) C. pyrenoidosa no es una especie distinta si no un nomen confusum. Ellos lo citan entre como sinónimo de C. vulgaris var.

vulgaris.

Chlorella indet; Peláez, D. Bol. Epidemiol. México. 11: 87, lam. 5, fig. 96.1947. Rioja, E y T. Herrera. An. Inst. Biol. Univ. Nal. Autón. México 1: 83.1930. ( zoochlorella ). Sokoloff, D. Ibid. 1: 327.1930a. Zorrilla, L. Ibid. 6: 262.1935.

LOC: D:F. ; Lago de Xochimilco. Méx.; Lerma: Nextlalpan: Laguna de Xaltocan.

HAB: Planctonica; epífita sobre Ptamogeton, Limnobium en simbiosis con Chloro- hydra viridisima, Tentor viridis, Stentor oligonucleatus. Sokoloff y Ephydatia viridis, en

lagunas apantles, canales. Fott y Novakova ( 1969, p. 18 ) consideran el nombre genérico Zoochlorella sinonimo de Chlorellla; según ellos algunas de las especies endozoicas pueden S

ser consideradas como taxa intraespecíficas de Chlorella vulgaris.

APLICACIONES Y USOS.

Chlorella se ha utilizado para investigaciones en medicina, en acuicultura, en farmacología entre otros. En los que destacan estudios sobre fotosíntesis y respiración así como también en pruebas para estaciones espaciales; en la NASA el Dr. Dale W. jenkins ( 3 ) de la oficina de Ciencia Espacial y Punto de Aplicaciones ha demostrado ampliamente que Chlorella puede ser usado en sistemas ecológicos cerrados manteniendo animales como monos.

Se ha estudiado un sistema cerrado hombre-alga en donde los desechos del hombre son ocupados para nutrir al alga como; el bioxido de carbono, ha cambio Chlorella la reemplaza por oxígeno para el hombre.

Las heces fecales y la orina ( urea ) los utiliza como f e w a n t e s y se obtiene biomasa, para esto con una calidad nutricional63% de proteína entre otros. Tal que el sistema como largo cuantioso y suficiente para ambos organismos.

Chlorella suple suficientemente todo requerimiento de oxígeno; remueve eficientemente el bioxido de carbono; Elimina nosivos toxícos de mal olor provenientes del aire.

Chlorella contiene un porcentaje más alto de clorofila en el mundo vegetal conocido 1.7.a 7%. Su molécula de clorofila es muy similar a la molécula de hemoglobina, y actúa como un limpiador en riñones, higado y corriente sanguínea.

En Japón el Dr. Hiroshi Tamiya comenzo experimentos con Chlorella en 195 1 en el Instito de Biología de Kokuganua, con la colaboración de la fundación Rockefeller y el gobierno japonés se desarrollo la tecnología para el cultivo y cosecha de Chlorella ha gran escala.

Chlorella fue potencialmente reconocida en Alemania, la ( URSS) ahora Rusia e Israel. La Republica Popular de China, Inglaterra y Japón se asociaron para producirla.

La estructura genética de Chlorella se cree que ha permanecido sin cambios a lo largo de dos billones de &os, y se considera la responsable de su alto valor nutricional, facilidad de cultivo y su asombrosa tasa de crecimiento, ya que se estima produce de 40-50 ton/acre/&o.

De Chlorella se ha generado información acerca de su composición y valor nutricional.

Composición de Chlorella ( 100 gr. )

Humedad 4.6 Yo Proteína 63 Yo Carbohidratos 3.2 Yo Lípidos 9.3 Yo

Fibra Ceniza Calorias

0.3 O h

4.2 O h

411 por cada 100 gr.

Alimentación para el cuerpo humano.

Los cuatro canales de eliminación son; los intestinos, pulmones, riñones y la piel. Su función primaria es la de arrastrar desechos alimenticios, metabolicos y materiales toxícos que no pueden ser utilizados por el cuerpo.

Unas de las primeras cosas que se encontro en Chlorella es que estimula y normaliza un intestino subactivo. El Dr. Dotomich Kobayashi director de un hospital en Takamatsu, Japón (según Jensen, 1987 ) prescribe Chlorella para todos los pacientes que están hostigados de constipación.

En colorado E:U:A: se encontró Scenedesmus otra microalga similar a Chlorella que combinada con Chlorella y administrandose como alimento a voluntarios, incremento la cantidad de desperdicios eliminados por el intestino, secundariamente en 1957 el Dr. Takechi y sus asociados en Japón ( según Jensen, 1987 ) encontrarón que Chlorella promueve el crecimiento rápido de los lactobacilos, una de las bacterias que promueven la salud del colon.

Por muchos años Chlorella a sido conocido como normalizador de la presión sanquínea. En casos documentales; la presión sanguínea alta, es uno de los mayores factores de riesgos en ataques al corazón .

Los experimentos del laboratotio han mostrado que el uso regular de Chlorella reduce la presión sanguínea alta. Los casos de presión sanguínea baja, no son tan numerosos pero cuando Chlorella ha sido usada consistentemente durante un periodo de meses la presión sanguínea baja, frecuentemente se normaliza.

La célula Chlorella bioquimicamente es la formación de nutrimentos que necesita la célula humana, contiene una concentración de clorofila de 1.7 % que es un buen destoxificante de la sangre tiene un alto contenido de hierro que es un elemento esencial para el transporte de oxígeno en la sangre.

Niveles de colesterol y trigliceridos en el Hospital dewakahisa Fukupka en Japón, 16 pacientes con hipoercolesterolemia ( alto contenido de colesterol) se les suministro 5 m. diarios en tabletas de Chlorella y una dieta baja en grasas. Los niveles en sueros del colesterol heron sigtuficativamente m á s bajos después de tres meses con niveles de 200-250 mm/g que son aproximadamente normal.

En Cuba en el Centro Nacional de Investigaciones Cientficas se realizan estudios en la utili-

O

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ALIMENTO

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zación de microalgas para el tratamiento de aguas residuales en la industria azucarera y sus derivados, en la que se ocupa a la Chlorella.

En Japón existen industrias alimenticias para el consumo humano y existe otra que se encarga de producir el factor CG:F:

En México se esta trabajando en tratamientos terciarios de afluentes municipales con las microalgas Chlorella y @renoidosa para la depuración de residuales en función de afluente contenido organico, concentración de nutrimentos y sustancias tóxicas que estan siendo realizados en el departamento de biotecnología de la UAM Iztapalapa

Otras investigaciones que también se estan haciendo en la UAh4 Iztapalapa es sobre la eliminación de metales pesados con la microalga Chlorella vulgaris. Esta capacidad intrínseca de la microalga representa una importancia práctica como mecanismo de control de dichos contaminantes en medios naturales en una gran potencial para el desarrollo de sistemas de tratamientos biológicos de desechos industriales, recuperación de metales preciosos o extremadamente tóxicos.

Recientemente se estan realizando proyectos en acuacultura para cultivos masivos para especies comerciales como son camarón, langostinos entre otras.

EL FACTOR DE CRECIMIENTO DE ChloreZZa (CGF)

Es un complejo nucleotido-peptidic0 derivado de un extracto de agua caliente con Chlorella Durante una intensa actividad fotosíntetica, el CGF permite a Chlorella crecer más rapido; cada célula se multiplica en cuatro nuevas células cada 20 horas. El CGF promueve esta rápida tasa de reproducción.

Chlorella contiene el 10 % de acidos nucleicos (RNA) y el 3 % desoxiribonucleico (DNA), el contenido más alto de ácidos nucleicos de cualquier sustancia alimenticia.

El CGF contiene una molécula peptido-nucleotido que incluye azufre y siete azucares naturales. El segundo peptidic0 contiene 6 a.a. incluyendo el glutamico, el cual se sabe que aumenta la actividad cerebral.

La CGF estimula la reparación del tejido dañado.-También se cree que Chlorella ayuda en la reparación del material génetico dañado en las células humanas, protegiendo la salud y retrasando el problema del envejecimiento.

La principal contribución de Chlorella en el sistema de defensa natural del organismo es la de beneficiar y sustentar muchos efectos del cuerpo, organos y sistemas, especialmente en el sistema inmunologico y eliminar desechos. Como un régimen alimenticio saludable que pueda promover no solo todos los nutrimentos y elementos químicos necesarios para el cuerpo sino que pueda eliminar del organismo desechos tóxicos a lo largo del tiempo, se producen cambios que hacen la vida más vital y de ahí su importancia de esta alga

CONCLUSIONES.

Los trabajos bibliografkos en México son escasos y es necesario e importante llevar a cabo una recopilación enfocada sobre el estudio de la diversidad de las microalgas en esta ocasión mencionaremos en especial a la especie de ChZoreZZZa, es de gran utililidad y se avoque el ínteres a investigaciones sobre su Biología y Tecnología en las propiedades y aplicaciones potenciales que se pueden desarrollar en el uso de este género para beneficio del hombre.

n) DIFERENTES MEDIOS DE CULTIVO PARA Chlorella vulgaris

INDICE:

OBJETIVO

METAS DEL PROYECTO

ANTECEDENTES

JUSTIFICACION

INTRODUCCION

METODO

RESULTADOS

DISCUSION

CONCLUSIONES

LITERATURA CONSULTADA

OBJETIVO

Probar la eficiencia de diferentes medios de cultivo para Chlorella vulgaris, tales como extracto de tierra de jardín, extracto de estiércol de gallina, y fertilizante líquido para violetas, en volúmenes de hasta 20 litros.

METAS DEL PROYECTO

Obtener cultivos masivos de Chlorella vulgaris hasta 20 litros, bajo condiciones ambientales de presión y temperatura de la ciudad de la Cd.de México, utilizando diferentes medios de cultivo, que aseguren altas concentraciones de células, y bajo costo.

ANTECEDENTES.

La forma de cultivo de fitoplancton más usual es aquella en la cual una disolución acuosa de volúmen limitado, contenientdo los nutrimentos orgánicos e inorgánicos necesarios (medio de cultivo), es inoculada con un número relativamente pequeño de células expuesta a condiciones favorables de luz y temperatura.

Existen numerosos medios de cultivo que proporcionan un buen desarrollo de fitoplancton, tal es el caso de los medios de Guillard y Ryther (1962) y de Matthensen y Toner (1966) utilizados con el fin de reproducir una amplia variedad de microalgas de microalgas planctónicas y bentónicas importantes en acuacultura (Paniagua, 1986). Este tipo de medios son idóneos para el mantenimiento de cepas en los labotarios, así como para el cultivo de fines experimentales.

Es importante mencionar que independientemente de la efectividad de los medios de cultivo, para volúmenes mayores se trabaja poniéndo enfásis en la busqueda de fertilizantes de bajo costo que aseguren una producción de fitoplancton económica, ya que por lo general los medios de cultivo, para volúmenes mayores se trabaja poniéndo enfásis en la busqueda de fertilizantes de bajo costo que aseguren una producción de fitoplancton económica, ya que por lo general los medios de cultivo tradicionales, como los mencionados anteriormente se hacen con reactivos especiales que se obtienen de las casas comerciales a precios muy elevados y consecuentemente cultivar fitoplancton con estos medios resulta muy costoso.

JUSTIFICACION

La actividad de cultivo de microalgas reporta fines y usos diversos, los cuales van desde la alimentación de larvas en acuacultura, el tratamiento terciario de aguas residuales, hasta el consumo humano (vease tabla 1).

Cuando se trata de la producción continua y masiva de fitoplancton, es necesario encontrar para volumenes intermedios y masivos fórmulas de menor costo que serán utilizados en el aumento progresivo de volúmen. (Alfonso, 1988)

Una buena alternativa para el cultivode microalgas reduciendo costos, es reemplazar los nutrimentos inorgánicos con recursos orgánicos subutilizados y generar los nutrimentos requeridos para el crecimiento. (Paniagua, 1986)

Entre los recursos utilizados tanto para enriquecer como para hacer medios de cultivo se encuentran los extractos de tierra de jardín, de macrofitas terrestres y marinas,biodigeridos de estiércoles y macroalgas, harina de pescado y aguas de desecho tratadas. (Paniagua, 1986)

INTRODUCCION.

Las microalgas son organismos fotosinterizadores con eficiencia relativamente alta y sus células contienen gran cantidad de pigmentos esenciales que captan energía solar para realizar el proceso de la fotosíntesis, en el cual intervienen el C02 como principal fhente de carbono, luz, sales inorgáicas simples disueltas en el agua y una temperatura aproximada de 25°C (Lips, 1986 en Cañizares Villanueva, 1991). El material orgánico sintetizado en este proceso consiste principalmente en proteínas, carbohidratos y lípidos; sustancias que son almacenadas en el interior de cada célula.

Las microalgas pueden considerarse como organismos captadores muy eficaces que convierten enrgía luminosa en biomasa con valor alimenticio. (Talbot, 1988 en Cañizares Villanueva, 199 1).

Dentro de los diversos tipos de biomasa bacteriana que se pueden producir, las microalgas representan una alternativa más atractivas con base a lo siguientes criterios:

1 A diferencia de la mayoría de las bacterias y de la totalidad de los hongos y levaduras, que tienen metabolismos de tipo heterotrófico, la capacidad autotrófica de las microalgas les permite alcanzar grandes rendimientos con sólo energía solar adecuada y una fhente de carbono como el C02 o bicarbonatos, además de una serie de nutrimentos de fácil disponibilidad.

2) Las microalgas son organismos fotosintéticos que convierten con más eficiencia la energía radiante (aproximadamente 7%). Se pueden lograr productividades tan altas como 60-80 todhdaño.

3) Los países en desarrollo disponen tanto de irradiaciones solares, como de suficiente tierra marginal útil para el cultivo de microalgas.

Los medios nutritivos para obtener cultivos de microalgas han sido descritos por muchos autores, sufriendo múltiples variaciones en diversos compuestos y proporciones. Para el cultivo masivo a gran escala se han utilizado los fertilizantes comerciales que se emplean en la agricultura, tales como los de N-P-K y Urea, extractos de suelo; se han hallado además numerosos compuestos orgánicos entre los que se encuentran diferentes harinas., excretas de aves de corral (gallinasa), levaduras, etc.(Alfonso, 1985).

El presente trabajo se ha planteado con el fin de comparar el desarrollo de Chlorella vularis medios de extracto de suelo, extracto de estiércol de gallina y fertilizante líquido para violetas

Tabla 1. USOS POSIBLES DE LA BIOMASA DE ALGAS.

usos

Zooplancton suspension (Rotiferos)

MoinqDaphia

Larvas de peces

Peces

Rumiantes cerdos y pollos

Producción de energía y tratamiento de residuales proble- maticos y de agua potable

CREIMIENTO BIOMASA PROD. FINAL

Nutrientes definidos y/o residuales sin Biomasa e

sustancias tóxicas. no cosechada

Nutrientes definidos y/o residuales sin Polvo sustancias tóxicas

Nutrientes definidos y/o residuales sin Pelets sustancias tóxicas

Nutrientes definidos y/o residuales sin sustancias tóxicas

Nutrientes definidos y/o residuales sin sustancias tóxicas.

Tratamiento de resi- Residuales y agua potable conteniendo dudes problematicos contaminantes y de agua potable

Residuales, agua pota- Nutrientes definidos y/o residuales sin ble con contaminantes sustancias tóxicas tóxicos los cuales bloquean la producción de metano.

Productod húmedos frescos solo para rumiantes.

Polvo (almacenable)

Lodos húmedos

Biogas y productos húmedos (para dese- c ho)

METODO

Para el cultivo de Chlorella vulgaris se utilizarón bolsas de plástico de 1 litro (volúmenes pequeños), botellones de plástico de 4 litros, y botellones de vidrio de 20 litros (cultivos masivos).

El modo de preparación de los medios se realizó de la siguiente manera:

MEDIO DE EXTRACTO DE SUELOS

La forma de preparación del medio de extracto de suelo se basó en el método de Guillard (1975).

1) El medio de cultivo para Chlorellla vulgaris se preparó con tierra enriquecida para violetas.

2) Se agregarón a 1 litro de agua 200 grs. de suelo (tierra para violetas).

3) La solución agua-tierra se esterilizó en una autoclave a 15 lb de presión durante 15 minutos. Una vez esterilizada se decantó el extracto.

4) Se filtro varias veces hasta que la solución quedó clara y se esterilizó nuevamente.

Los cultivos se prepararon con una relación 10: 1 de agua y de extracto de suelo (900 ml. de agua esterilizada y 100 ml. de extracto de suelo) más 100 ml. de inóculo de Chlorella vulgaris.

MEDIO FERTILIZANTE PARA VIOLETAS

Los medios se prepararon de la siguiente manera:

En una probeta de 1 litro se añadieron 60 ml. de fertilizante líquido para violetas y se doró a 1 litro con agua esterilizada; la solución se colocó en bolsas de plástico de 1 litro y se agregaron 100 ml. de inóculo de Chlorella vulgaris.

EXTRACTO DE ESTIERCOL DE GALLINA

Con la finalidad de oxidar el estiércol, acelerar la conversión de compuestos complejos en unidades sencillas, 200 grs. de estiércol de gallina seco se disolvieron en 1 litro de agua

esterilizada; dicha solución se sometió a tres series de calentamiento suave de aproximadamente 40 minutos cada una. Después del calentamiento se dejó reposar 48 horas a la intemperie.

La solución se filtro varias veces para eliminar restos de materia y partículas sólidas grandes.

El extracto de estiércol se esterilizó en una autoclave a 15 lb de presión durante 15 minutos con el fin de excluir bacterias.

Los medios de extractos de estiércol de gallina se prepararon añadiéndo 40 d. de extracto de estiércol a 960 ml. de agua destilada, más 100 ml. de inóculo de ChZoreZZZa vulgaris.

Los cultivos con los diferentes medios se colocaron bajo iluminación prolongada (fotoperíodo continuo); y a fin de remover nutrimentos e impedir la sedimentación de las células, los cultivos se sometieron a aereación 3 ó 4 veces al día durante 10 minutos.

Se tomaton muestras de los cultivos para determinar el número de células presentes y obtener curvas de crecimiento poblacional para determinar su tasa de dilución o cosecha óptima en intervalos periiódicos de tiempo.

Los conteos se realizaron con una camara de Neubawer de O. 1 mm. de profbndidad, y posteriormente se calculó la densidad celular.

En volúmenes de 4 y 20 litros se trabajó con la misma relación por cada litro, en cada una de los diferentes procedimientos de preparación de los medios.

RESULTADOS. 1

La efectividad de los diferentes medios; extracto de estiércol de gallina, extracto de suelo, y fertilizante líquido para violetas, se evaluó de acuerdo a las densidades de células alcanzadas durante el cultivo en volúmenes de un litro.

Las concentraciones de células en cada uno de los medios h e la siguiente:

DENSIDAD ( en célulasfitro)

DM I

1 2 600 O00 2 4 400 O00 3 2 600 O00 4 6 400 O00 5 1 900 O00 11 2 500 O00 13 6 100 O00 18 3 O00 O00 21 2 500 O00 26 6 400 O00 33 5 900 O00 39 9 600 O00 41 15 O00 O00

II DM

1 700 O00 5 O00 O00 3 700 O00 8 500 O00 6 600 O00 4 300 O00 4 O00 O00

10 500 O00 12 900 O00 13 O00 O00 17 100 O00 26 100 O00 21 O00 O00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

III

4 600 O00 5 100 O00 8 700 O00 11 400 O00 10 700 O00 12 600 O00 10 300 O00 9 800 O00

12 500 O00 11 O00 O00

Notación: I Extracto de tierra para violetas I][ Extracto de estiércol de gallina III Fertilizante líquido para violetas..

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DISCUSION

Las comparaciones de crecimiento de Chlorella vulgaris durante los primeros cinco días de cultivo con los medios de extracto de suelo, extracto de estiércol de gallina y fertilizante líquido para violetas; demuestran que se alcanzaron mayores concentraciones celulares con el medio preparado con extracto de estiércol de gallina. (ver graficas).

La efectividad del medio de extracto de estiércol de gallina se midió por la densidad de células en los cultivos, ya que como se observa en las gráficas superó desde el tercer día de cultivo con 8 700 O00 cel/litro al medio de extracto de suelo (3 700 O00 cevlitro) y al medio con fertilizante líquido para violetas (2 600 O00 celllitro).

El estiércol de gallina presenta altas concentraciones de fosfatos debido probablemente a que el animal recibe una dieta con gran contenido de fosfatos en condiciones fáciles de digerir . (Granados, 1984). A pesar de que no se completó el análisis químico del medio, se cree que la presencia de fosfatos favoreció el crecimiento de las células. Chu (1 943) establece que la deficiencia de fósforo en un microcultivo ocasiona una decoloración de la microalga. (en Granados, 1984).

En el medio de extracto de estiércol de gallina la Chlorella vulgaris no sufrió decoloración; sin embargo aunque el medio favorece el crecimiento de la microalga el procedimiento de preparación de dicho medio no eliminó gran parte de las bacterias presentes en el estiércol, las cuales resultaron muy abundantes.

El medio de extracto de suelo proporcionó buenas concentraciones celulares aunque no las más altas, la presencia de bacterias fue significativamente menos abundante.

Los extractos de suelo aportan principalmente metales traza, compuestos húmicos que actúan como quelantes de los metales traza y vitamina B 12. (Paniagua, 1986)

El fertilizante líquido para violetas presentó las densidades celulares más bajas, además de que éste medio se observa agrandamiento de las células; presentaron una coloración verde intensa, y la división celular se observó lenta. Rodriguez (1976), reporta que en presencia del ión amonio Chlorelllapirenoidosa detiene su crecimiento, y al microscópio óptico las células aumentan su tamaño . El análisis químico del fertilizante muestra una alta concentración de amonio, lo que posiblemente concuerda con Rodriguez (1976). Blasco y Conway (1982) demuestran el efecto idubidos de amonio en poblaciones naturales de fitoplancton. (en Granados, 1984).

CONCLUSIONES

El medio de extracto de estiércol de gallina proporcionó las más altas concentraciones de células, por lo que se debe implementar un procedimientode preparación del medio de cultivo más adecuado, a fin de que disminuya sustancialmente la presencia de bacterias en el medio; ya que ésto le resta calidad y confiabilidad para su uso posterior.

El medio de extracto de suelo proporciona buenas concentraciones de células, y la presencia de bacterias es significativamente menor.

El fertilizante líquido para violetas presenta bajas concentraciones de células, y modifica el tamaño y aparencia de Chlorella vulgaris

Los cultivos con extracto de suelo y extracto de estiércol de gallina mantienen su división, tamaño y aspecto celular propios de la microalga.

De acuerdo con la comparación de las densidades celulares en los tres medios podemos deducir que a partir del cuarto día de cultivo, se puede diluir o transferir a volúmenes mayores de agua con nutrimentos para continuar con el cultivo masivo.

En general los medios utilizados son de bajo costo.

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