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x.

I- i-

J’ ’ %, RELACION ENTRE LA MORFOLOGIA Y EL CONTENIOO PROTCICO DE”

SCENEDESMUS QUADRICAUDA COMO RESPUESTA A LA CONCENTRACION

DE NITROGEN0 Y FOSFORO EN EL MEDIO I

d

77326402

- .

. J

RICARDO AZPIROZ LEE,HAN

I c

' .

I N D I C E

c

- A.- INTROWCCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

c

I... B.- ANTECEDENTES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

C.- OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 -I

*... D.- MATERIAL Y. METODO . . . . . . . . . . . . . . . . . . ' - . . . . . 9 -.

* E.- RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .: . . . 10 c

...- l

r" E.- DISCUSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6

l,_l

. . 6.- CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 I " . I

'iiI

H.- RESIJMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ~

P .

i. I

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... 1

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'? , i. ... ,

A.- - INTROWCCION

ScenCdesmLis .Meyeh_es una clorofita de organización cenobial común en aguas

dulces y contaminadas-por dremjedauéstico.

Este género, originalmente descrito como Achnanthes, se conoce desde hace

más de 150 años; l a s formas más comurtes son cenobios de cuatro células, con

o sin espinas (Fig. 1).

Siguiendo l o s lineamientos taxonómicos tradicionales, los primeros inten-

tos de clasificación de este género se .basaron en caracteres morfológicos,

como l a forma y número de células y l a presencia y disposición de espinas

(Smith, G. , 1916, en Trainor, e., 1976). Sin embargo, desde fines del - s ig lo pasado se introdujo un nuevo punto de vista que hasta nuestros días

produce controversia: dentro de una misma especie de Scenedesmus puede ha-

ber variabilidad morfológica, ya que en cultivos sujetos a distintas condi-

ciones l a forma de l a s células y su ornamentación pwden vartas (Chodat, R.

1983, 1913, 1926, en Trainor, e t a l . , op. c i t . ) .

fueron recibidos con escepticismo, as? que las diferentes formas del género

Se sisyi.erDn clqsificando cmo especfes distintas, y no fue sino hasta hace

unos veinte años que volvió u surgir el interé$ en estudiar l a posibilidad

de que una misma especie de Scenedesmus pudiera presentar dtstlntas formas.

Habiéndose basado su clasificación en características estructurales, l a s

Estos primeros reportes

clorofitas cenosiales con cuatro células en disposición lineal han sido

agrupadas en el género Scenedesmus. dentro de la famil f a Scenedesmaceae.

Por Otra parte, las c lorof itas unicelulares con dos espinas en cada polo se

han clasificado dentro del género Chodatella. Ahora, se sabe que en cier-

2.

tos casos el cenobio y el organismo unicelular son etapas dis t intas del c i -

clo de vida del mismo organismo, y que se presentan en diferentes condicio-

nes ambientales (Swale, E. , 1967, en Trainor, e t . , 1976) (Fig. 2). Otro

ejemplo de este fenómeno de variabilidad morfológica es una cepa que forma

cenobios con o sin espinas ( 9 ) , de manera que puede ser identificada como 5. abundans o 5. b i j u g a (Fig. 1). Pero l a situación es bastante más complica-

da que és to , pues se siguen descubriendo ejemplos de variabilidad morfológi-

cay no sólo en Scenedesmus, sino que también en otros géneros, como - - Spongiochloris y Chlamydomonas (13). Simplemente en Scenedesmus las varian -

t e s son muy numerosas: Existen varios ejemplos de cepas que, además de ceno -

b i o s , producen unicélulas, y éstas han sido clasif icadas como géneros distin -

tos (Fig. 3 ) ; pero también hay organisms que solamente presentan c i c los de

vida como e l esquematizado en l a Figura 2A o 28; es decir , que son auténti--

cos Scenedesmus o Chodatella. Además, hay ejemplos en los que el organismo

puede reducir el tamaño y/o el número de espinas, o perderlas por completo

(14). Se ha descrito, inclusive, una cepa que, además de unicélulas, produ-

ce cenobios morfolágicamente iguales a por l o menos cinco especies descritas

de Scenedesmus (11).

número, tamaño y disposición de las espinas pueden combinarse con variacio--

nes en el número de células. De aquí nos damos cuenta que el rango de var io

bil idad morfológica de Scenedesmus es definitivamente muy amplio. Aunque e y

t a variabilidad i n v a l i d a l a clasificacfon hasta ahora empleada para el gene-

ro , aún es conveniente u t i l i z a r l a nomenclatura vigente, ya que esto es me--

j o r que recurrir a números de colección, que se reservan para ident i f icar e s

p e c k de reciente descubrimiento (141. Así, a l hablar de Scenedesmus w--

Esto resulta del hecho de que las variaciones en el

3.

d r i caiudamds . .- - referimos !a d a -:poblacidn -de :-!organismos .;descendientes !?de ..una c t o c i o

ro f l ta , mmobikl ::con cuatro .c€i&as.iy.-cuatro -espinas, ,!aunquedileha qdescenQen-&+i-

c i a ptesente 'caracteres mor fo l6~ iCós ' d i ~ t i h t b f . ~

Esta.s i tuac i6n es evidentemente d i s t i n t a - a l a que había a l p r i n c i p i o ' d e l .

s ig lo , ..Cuando. l.as € h i t a s :microbiológS.c9s .eran. aOn réi.atiyanEnte. p r f n i t t v a s . . .

y dependfan -en .-gran qar te-del empirimio. .-Cos avances- m6s wlevante$-para e l

problem4 'de va r iab i l i dad nlorfológica fueron e l conocimtento de l a s curvas de

crecimiento y e l de l a composición quPmica precisa de l o s medtos de cu l t i vo .

En c u l t i v o l í q u i d o .los microorganismos presentan un patrón de crecimiento

f á c i l de seguir; los parametros más usados para medtr el crecimiento de una

población son e l número de organismos, l a biomasa y l a canttdad de protefna.

S i se t raza una g rá f i ca de alguno de estos par3metros en funci.6n del tiempo

l o que se obtiene es una curva de crecimiento. Todas l a s cuwas de crecí--

miento t ienen carac ter is t i cas comunes que permiten d t v t d i r l a s a grandes paz-

gos en cinco etapas, que se muestran a continuaci6n:

I I

- _ - - ,

I 4.

En l(i:-f&eflag rie-:presmta-un -crccinf«i~o.nnip I e o ; . d e b wl$hOr ~dueanton.It r

este w-ecirniento4mhcial (el, ,inócul.o,tandancisrto.~ttempo,ea.ad4ptacse,a .las .--.

condi ci.&ies ~.f i .si cas +y --quT.mids,:del nfeaitx?despoés,: su .crecfmmienbose-hace*s&~ - - da vel: más rápido hasta -al-cantar -i-a.-fase*.exponencial;-,en esta-,fase .el. creci--.* -

miento e s -óptimoby.sigue runa progrosibn.geo~trica;-.se considera que en,xsta . . .:

etapa : e l xuit+vo :~está-en =el ~ j o r ~ ~ ~ ~ a ~ : ~ ~ ~ ~ i o l ~ g ~ ~ c o . ~ p a ~ i b ~ ~ ,en.el~.medio..-utl I . ,

lizado, . y la ,act ividad metabólica de. cada organism está al m6xtmo.

al crecimiento acelerado sé empiezan a crear condictoties cada vez más desfa- .- vorables:.ilos nutrkntes dejan .$?::ser tan abundantes y los desechos metaból'

cos aumentan en concentración; por l o tanto, el crecimiento se hace cada vez

más lento, constituyendo l a fase de crecimiento retardado. La fase estacio-

naria se alcanza cuando las condiciones del medio llegan a ser tales que l a s

divisiones celulares apenas contrarrestan el número de muertes producidas

.por escasez de nutrientes e .intoxicación por desechos metab8lScos; poco des-

pués, en la fase de decaimiento, el medio l lega a ser totalmente desfavora-

b le y :el ,ru?tivd'.empieza 'a-decre'cer'.,hbSthila muerte -.dentodos.los organi.nos.

La principal razón por l a que los primeros reportes de variabilidad morfo-

lógica fueron mal recibidos era que los medios de cultivo empleados a p r inc l

pios de s ig lo eran recetas empíricamente preparadas, y cuya composición quí -

mica exacta era desconocida. Como resultado, dichos medios generalmente cor tenían un exceso de nutrientes, l o que producta formas teratológfcas de los

organismos en cultivo (17).

i ,I

Debido

,.

. ?

-

Una vez que fue posible u t i l i z a r sustancias pu-

ras empezó l a utilización de medíos químicamente áefinfdos y se hfcteron po-

s ib les los primeros estudios sobre los requerimientos nutricionales de d iver I I

sos organismos. Incluso, se pudieron detectar algunos elementos esenciales , que anteriormente habían sido incluidos en los medios de cultivo como impure-

I

5. i

concentractorteS,mup elevadas de;akg:guti65Jmtrfentes~ttnclusa !uarias-ordemPM..=

de magnitud mayoes que las concentraciones zxistentes-en -8guasTaturales -:-- _<

^I. (13). .

-,.-

I-

F

L"

I

c

L

c

L

6.

morfologia de- .I

calc io, sodio,

orgsnicos y e l

Los elementos-qoimicos-que in f lnyen directamente .sobre l a

l as c l o r o f i t a s en c u l t i v o son varios, e inc luyen e l f i e r ro ,

magnesio, nitrógeno y fósforo, ademhs de c ie r tos compuestos

ex t rac tode sllelo {5,7;10’12;149.

g ia de Scenedesmus se producen con e l nitrógeno y e l fósforo, que son l o s

elementos u t i l i zados en mayor exceso en l o s medios de cultivo.’ E l ni trógeno

se usa a.a l tas concentraciones para acelerar e l crecimiento, mientras que e l

fósforo, en forma de fosfato, se u t i l i z a para amortiguar e l pH del medio

(13).

de varios medios de c u l t i v o u t i l i zados comunmente y, para comparación, en l a

Tabla I1 se presentan l a s concentraciones de dichos elementos en diversas

aguas naturales.

Los kfect6s-diás notoribs-Sobre l a m o r r d r - ’ -

.

En l a Tabla I se muestran l a s concentraciones de nitrógeno y fósforo

La respuesta de muchos organismos a concentraciones e lwadas de nut r ientes

cbnsiste en acelerar l a formación dé gametos, además de los efectos no re la - I -

cionados directamente con l a reproducción, que son l o s más variados, espe-

cialmente en Scenedesmus (101. Scenedesmus, quadricauda no presenta repro-

duqción sexual (141, pero produce unicé lu las t i p o Chodafeila cuando es cult:

vado en medios con a l t o contenido de sales (131. nitrógeno c8, 131, y fósfo-

r o (7,13,14). Lo mismo sucede con c u l t i v o s hechos en aguas contaminadas (72,

probablemente por su a l t o contenido en amonio y fosfato. E l ext racto de sue

l o también promueve l a producción de untcélulas [Swale. 1967. en Trainor.

e., 19761, aunque aún no se ha determinadO l a naturaleza del (los) com-

puesto (SI que producen l a respuesta.

traza, que pudieran estar presentes en e l suelo en fonna quelada; en e l e f e c

Se ha pensado en algunos elementos

:" ! -

I -,.~

7.

t o aiaorti.guadov.3del pü; o;;en.~.algun~s..uitamlaasidel .complejo B. pero no se

han obteoldo. @sultados doncluyeiitgs ' (lo);-'': En la..Tabl a , l E I I se ~resunen.~algunos~~~en8nienos. de morfog@nesiS..en - '1.. t

Scenedesnus,:8.,=.

.

C.- OBJET,IVOS

Las preguntas que surgen~a .partir~-de.-la',-ot)servaci& -del feilónknó de -mo'rfo- - - ~

génesis se e f i e r e n .a su;signif icado. bi'olagico, :y.aün no~.han sido-contesta- . -

das para Scenédesmu's. ~. .Concfetamente., ..es necesario hacer estudios, :tanto..de .. :.

campo mde:l aboratúri-o; -que busquen-def in3-r-308 efectos=sfi.si o f8g i c6s :que ~ 7 : ~ ~

acompañan a los cambios estructura1es;para intentar-estabTecer~relaciones-- . .

de causa y efecto; es decir, encontrar~ la.seña1 f i s i o l ó g i c a que desencadena . - -

e l proceso de morfogénesis. Tambien es importante .descubrir e l posible va- -

l o r de supervivencia que pueden tener estos cambios en cuanto a distr ibución,

reproducción, f lo tac ión , etc. (.i). Estas preguntas acerca del s igni f icado

b io lóg ico de l a morfogénesis han sido parcialmente contestadas para' o t ros o r

gani smos (Baci 1 l us subt i 1 i s , Dyct iostel i um d i scoideum, Neurospnca c rasa ,

Saccharomyces cereviseae. entre otros], y e l denaminadar comün para e l feno-

meno es que e l est imulo i n i c i a l es una a l te rac ión en l a fuente n u t r i t f v a del

organismo, que se r e f l e j a primordialmente en el contenida i n t race lu la r de

proteina y ' l a s reservas de aminoscidos,

I

I

En v i s ta de l o anter ior , e l ob jet ivo del presente trskiqja es c ~ m p ~ o b q r In hipBtesis de que una respuesta morfol6gicu dependbnte de 16 concentrqcfon

de nitrógeno y fas fo ro en e l medio se puede ccrrelacPonur con un cam6tQ fl-

siológ ico en Scenedesmus, que puede ser detectado pQr l a yqytución en el con -

tenido proteico de l a s cglulas.

9.

D.- MATERIAL Y METODOS

Para este t rabajo se u t i l i 16 una cepa de S. quadricauda ais lada del Lago

5e usaron cu l t i vos axénicos, que 5e obtuvieron inoculando de Chapultepec.

100 ml. de medio con 5 ml . de un c u l t i v o madre en medio Mop.

Los cult. ivos.fueron lncubados .con a g i t a c i h , en una cámara de-cu l t jvo con .

fotoperiodos de 12 horas l uz y 12 horas obscuridad, a temperatura constante

de 19’C.

Para cada experimento se tomaron dos al fcuotas de 10 mí, que fueron cent-

fugadas a 3000 rpm durante 15 minutos.

agua desti lada, centrifugando de igual manera cada vez.

La p a s t i l l a se lave dos veces con

La determinación de

proteínas se hizo según e l método de Lowry ( 6 ) , tomándose dos lecturas inde-

pendientes a 750 nm para cada a l ícuota y promedíandolas. Para determinar e l

número de organismos y l a proporción de l a s d i s t i n t a s formas se promediaron

cuatro conteos en hematocitómetro. Las determinaciones de peso seco se h i -

cieron’centnifuqando a l i cuo tas de 10 m l y secándolas em una estufa.. ,

Los cu l t i vos fueron hechos en medio K, con di ferentes concentraciones de

4 3. NH NO y K2HP04, l a s cuales se presentan en l a Tabla IV.

!

E. - RESULTADOS

10.

I.- CRECIMIENTO EN MEDIO K SEGUN LA EDAD DEL INOCULO

En l o s resul.tadospresentadosen . ias-figura 4 se muestran l a s curvas de au-

mento en proteína y-número de organismos en dos c u l t i v o s cuyos inóculos fue-

ron tomados ‘de .cu l t i vo madre en. d i ferentes etapas .de crecimienb.

Mientras que para Kj e l inóculo se t m ó de un c u l t i v o joven en crecimiento

exponenciai; para KO se tom6-de-url-cuitivoLde-das semanas; en fase estaciono -

r i a .

en comparación con e l c u l t i v o en K j .

t raso es de aproximadamente 3.5 días en cuanto a número de organismos; en

cuanto a l a cantidad de proteína e l re t raso es más marcado, corn se ve en l a

f i gu ra 4b.

re t raso en e l crecimiento de un c u l t i v o como resul tado de l a baja v iab i l i dad

del inóculo. E l re t raso observado se debe a que no todas l a s células en e l

inócuio* son capaces de-reproducirsei -.Las ce~u lss que st logran d i v i d i r s e y

contribuyen a l crecimiento del c u l t i v o pueden c o n s t i t u i r una proporción muy

baja del inóculo y, asi , e l tiempo de duplicación del c u l t i v o resu l ta mayor

del esperado (3).

Como era de esperarse, e l crecimiento del c u l t i v o en KO está retrasado

En l a f i g u r a 4a se observa que este r e -

Este ret raso corresponde a un l a g aparente, que consiste en e l

En cuanto a l a proporción de cenobios y unicglulas, el in6culo de Kj con-

s i s t í a de 53% de cenobios de dos cé lu las y 47% de ceno6ios de cuatro, mien-

t r a s que en e l inÓculo de KO mhs del 95% de l o s organismos eran cenooios de

dos células. Esto puede suger i r una re lac ión entre l o s estados f i s i o lóg i co

y BorfolÓgico del cu l t i vo , de t a l manera que un c u l t i v o joven t iende a mante - ner una proporción más o menos constante de partes iguales de cenobios de

11.

dos y cuatro _células. nientras que un culttvllvjdo en condiciones f i s io16g l

cas empobrecidas presenta una ~ p ~ ~ s t t v a d s i ~ - ~ ~ ~ . ~ e . d o s e c h i l ~ r * ~ - -

Sin embargo, las curvas de proporción-entre las diferentes formas de-Kfy-KO

no muestran .semejanzas o diferencias suficientemente claras como para.lle-

gar a una conclusign (Fig. 5 ) . '

11.- RESULTADOS DE LOS CWLTIVOS EN DIFERENTES CONCENTRACLOMS DE FOSFATO Y . . AMOHIO

a ) Curvas de Proteína

1.- Efecto del fosfato: El efecto de la concentración de fosfato no es cla-

ro, corn l o muestra l a Figura 6a, ya que, en este experimento el crecimiento.

en K1 (50 mg/l) y 5 (200 mg/l) es mayor que en KO (100 mg/l]. Sln embargo,

si comparamos exclusivamente los datos de los medios Kl, % y K3 se obser-

van l a s siguientes diferencias: I

En Kl l a fase l ag es más pronunciada que en 5 y K3. El crecimiento ini-

cial en .+ es muy bajo, pero a par t i r del. día 3 la Yelocidad .de .crecimiento.

aumenta rápidamente, siendo Kl el medio que produce l a pendiente más elevada

Esto parece indicar que en bajas concentraciones de fosfato el cultivo re-

quiere de mes tiempo para acumular una poza interna que pueda in ic iar el c e

cimiento.

luego crecer en su ausencia (41, parece ser que en este experimento e l in6-

l o carecía de fosfato intracelular.

.,

Va que Scenedesmus es capaz de acumular un exceso de fosfato y

La fase lag del cultivo en % es más corta que en K1 y %; después de este

lag l a velocidad de crecimiento en L, aumenta y se mantiene aproximadamente

constante.

tración de fosfato de 3 (200 mg/l) no es suficientemente a ltq como para

Esto indica que, para las condiciones del experimento, l a concen - -

12.

i n h i b i r e l crecimientb del cu l t i vo .

que Scenedesmus y e s i s t e concentraciones de m n i o -suficientes como pard se r

tóxicas para o t r o s organismos (4).

b) Curvas de Bimasa

Esto va de acuerdo con e l repor te de

Aunque no se cuenta con curvas de biomasa para l o s medios Ko y K4 es posl-

b l e c i e r t a comparacidn entre l a s curvas correspondientes a los dem6s medios:

1.- Efecto del Fosfato (Fig. 7a):

menores que en % y K3:

presenta l a s i tuac ión luersa:

I

Los valores de b imasa en K1 son siempre

también el crecimiento en K1 es e l más lento. 5 Los valores de biomasa son l o s más a l tos y e l

, crecimiento del c u l t i v o es p6s rápido que en K1 y K3.

sultados son intermedios, esto parece i n d i c a r que para Scenedesmus hay una

Ya que en 5 l o s re-

concentración Óptima de fos fa to mayor que 50 mgj l y menor que 300 mgjl .

2.- Efecto del Amonio (Fig. 7b):

t iene un efecto interesante sobre e l crecimiento de Scenedesmus. Los valo-

res de biomasa en % son menores que en K6; s i n embargo, en e l primer caso

e l crecimiento es cada vez más rápido, mientas que en e l segundo l a ve loc i -

dad de crecimiento disminuye con e l tiempo. Es tO signif l 'ca que e l c u l t i v o

en K6 l l ega a l a fase estacionr ia antes que e l c u l t i v o en e l medio K5, y en

'v ista de que l a concentración de amonio es mayor en %, parece ser que l a ve - locidad de incorporación de nttrógeno a biomasa es proporcional a su concen-

t rac i6n en e l medio.

La concentración de amonio aparentemente

-

Por l o tanto, se puede exp l i car l a temprana tennina-

ciÓn de l a fase exponencial en K6 como l a consecuencia de l as al teraciones

producidas por e l descenso en pH que resu l ta de l a rápida absorci6n de amo-

n io (3).

13.

c) Respuesta Morfológica a l a s Condlciones del Medio

Una curva de númm de organismos no es, en e l caso de Scenedemus, una

curva de crecimiento como l o es con otms organismos. Esto es debido a l he-

cho ya mencionado de que l o que constituye un organismo o indivtduo de Scene desmus puede ser una sola célula, o-dos o cuatro; De esta manera puede dar-

se e l caso, por ejemplo, de que al cabo de dos generaciones una célula dé

origen a un cenobio de cuatro (Fig. 2 ) , por l o que e l nÚmero de organismos

no ha variado, aunque haya habido reproducci8n.

Por otra parte, es desde el punto de vista de supervivencia y propagación

de l a especie donde se vuelve signif icativo el número de organismos.

esto que comparando las curvas de nUmero de organismos y de nh ro de celu-

l a s que resultan de l a s mismas condiciones ambientales se pueden encontrar

indicaciones de l a respuesta morfológica del cultivo ante el medio ambiente.

Es por

1.- Efecto del Fosfato (Fig. 8a y 9a):

un marcado efecto sobre l a relación entre el nhe ro de organismos y el nÚme-

ro de células del cultivo.

valores f inales de KO y $ son cercanos entre sf y ambos mayores a los de K1

y K3, pero mientras que e l número de células es mayor en KO que en Ki y ¡$

en aproximadamente 41% y 60%, respectivamente, el n h r o de organismos es ma - yor al de K1 en 84% y mayor a l de 5 en 111%.

La concentración de fosfato ejerce

Tanto en l a Figura 8a como en l a Figura 9a los

Esto indica que KO y L, favorecen l a producción de organismos con menor n&

mero pramdio de células, l o que se ve más claramente en las Figuras 10-13.

.. El porcentaje de ceno6ios de dos celulas disminuye en todos los casos; de

igual manera, el porcentaje de cenobios de cuatro células aumenta en todos

los medios pero l a mayor proporción se obtiene con K1, que tiene la concento

c ión más baja de fosfato.

bnds . . iak d i femnc ia . .es .ds marcada as-.eo-la..proporción de unicé1 tilas, .ya ~

que con Ko ~y~~$' :se obtienen l o s porcentajes-ndls elevados, y - l a .d i ferenc ia. . . .

con respecto a'-Kl-y. K3 ;es muy pronunciada. .. A excepción de )los Ú l t i m o s .dlas ...~.. de crecimiento en K3' estos datos. concuerdan. con 1.0s reportes. anter iores ,de

que a l tas concentraciones .de , fosfato.est imulan . ' la produccjón-de unicélulas.

'

2.- Efecto del Amonio (Fig. 8b y 9b): En l a s curvas resul tantes de l o s cu l -

t i v o s en l os medios K5 y K6 se observa que e l nÚmero de cé lu las con respecto

a l número de organismos es mayor que en e l medio KO. Esto-tndlca que a a l -

tas concentraciones de amonio se estimula l a producción de cenobios de cua-

t r o células (ver Figs. 10 y 14-16). Nuevamente, en todos l o s casos disminu-

ye l a proporción de cenobips de dos células; además en los medios % y l a

proporción f i n a l de unicélulas es muy baja, mientras que predominan l o s ceno

bios de cuatro células. La s i tuac ión inversa resu l ta de los cu l t i vos en KO

Y K4' I

d) Relación Entre l a s Respuestas Morfológicas y F is io lóg icas de l o s Organis- , mes en cu l t i vo :

Para obtener l o s valores de protefna estandarizados respecto a l a biomasa

del c u l t i v o se calcularon l o s cocientes de ug protefna[mg Giomasa. Las cur-

vas resul tantes se muestran en l a Figura 17, a excepción del caso de l o s me-

dios KO y K4, cuyos datos se consideran insuf ic ientes.

1.- Efecto del Fosfato: En l a f i g u r a 17a. se observa que a i aumentar l a con-

centración del fosfato en e l medio disminuye l a cantidad de protefna por u n i - dad de biomasa. S i vemos l a s curvas de número de cé lu las (Fig. 8a l observa-

i.

15.

mos que en los medios K1 y K3 se obtienen cantidades semejantes de células ,

pero en K1 e l cociente proteína/biomasa es mayor, por l o que aparentemente

hay acumulación intracelular de proteínas.

La biomasa del cultivo en el medio K1 es siempre menor a l a del cult ivo en

K (Fig. 7 a ) , por l o que se puede concluir que en K1 l a s células son más pe-

queñas que en K3. En cuanto a l a morfología, en K1 se obtiene una gran pro-

porción de cenobios de cuatro células (Fig. 11); en K3 esta proporción es me

nor y , a l menos a l principio, e l porcentaje de unicélulas es mayor al obser-

vado con K1 (Fig. 13). En e l medio 3 l a relación proteína/biomasa del cul-

t ivo es intermedia (Fig. 17a) , pero l a producción de unicélulas es relativa-

3

mente a l t a (Fig. 12).

2.- Efecto del Amonio:

co y e l número de células en los medios K5 y 5 Es debido a que l a Única diferencia s ignif icat iva entre los cultivos en los

medios K y K se observa en l a biomasa (Fig. 7b), que en l a Figura 17b apa-

rece una mayor relación protefna/biomasa para el cult ivo en K5. Esto es más

pronunciado en e l intervalo entre los días 3 y 5, pero parece no re f le jarse

en e l estado morfológico del cul t ivo, ya que tanto en K5 como en K6 se obtie -

nen proporciones elevadas de cenobios de cuatro células (Figs. 15 y 16)

En l a s Figuras 6b y 8b vemos que e l contenido protef

son aproximadamente iguales

5 6

c"

ir

16.

F.- DISCUSION

Efecto del Fosfato: "En l a Tabla .Y, .que resume l o s resultados obtenidos

con difecentes concentraciones .de,fosfato, l a s columnas de proteína y b i m a -

sa indicatf'que hay Lina concentraclbn óptima de fos fd to para Scenédenlls, de

aproximadamente 200 mg/ml. Esto se ve en e l hecho de que en e l c u l t i v o he-

cho en e l medio $ se,observa l a fase l a g mils cor ta en l a curva de proternas

y e l mayor crecimiento de cuanto a biomasa. Por o t r a parte, en e l medio K1

(50 mgfmll se obtiene e l menor aumento de biomasa, mientras que en e l medio

K3 (300 nigh11 se obtiene e l menor aumento en protefna.

V se ve que e l inÓculo ten ia

y a que. e l c u l t i v o hecho en K1, aunque presenta creci'miento Óptimo en l a

fase exponenctal de aumento en protefna, tam6fén presenta l a fase l a g más

pronunciada; ésta es menor en e l medio I$.

t i v o s hechos en l o s medTos K1 y % tamBi@n apoyan a esta hipótesis,

Tambien en l a Tabla

reducidas sus reservas de fosfato i n t r a c e l u l a r

Los datos de b imasa de l o s cu l -

La re lac ión proteína/tiiomasa muestra UR efecto claramente inverso a l a con - S i reunimos l a información de l a s curvas de proteína. centración de fosfato.

biomasa. proteína/biomasa y número de células como efectos f i s io lóg icos para

relacionar los con e l efecto sobre l a m r f o l o g f a de l o s organismos, se puede

detectar que a bajas concentraciones de fosfato (50 mg/l] se producen predo-

minantemente cenobios de cuatro células, siendo éstas pequeílas y con un a l t o

contenido proteico. A l aumentar l a concentractón de fosfato empiezan a pre-

dominar l a s unicélulas. y l a re lac ión protefnafiiomasa dismtnuye gradualmen-

te.

l a s unicélulas son grandes y t ienen e l menor contentdo prote ico por cé lu la

de entre todos l o s cu l t i vos .

Con una concentración de fos fa to de 300 mg/l se o6serva. además, que

17.

Efecto del Ainonio: La ausencia de.-un..ofecM,-abservablr.producido -p& la..

concentsracián ;de,monfo sobre 4a . tan t Idad ;dd:protelns -f n t race lu la r :a[Tabla V19.q

es, .exp l icable de acuerdo~-a lo-que se ha reportado acerca~de l a respuesta

. ~-

,., 1

- I

.~ tab6 l i ca 'de c u l t i v o s de c l o r o f t t a s 41. .n l t rbgenoen -ell medio. S i recordamos ~ ' I .

que el..,inócul.o.-uti.l izado,en!ette,.uperimenao:est~&a ,.en.:fsíe,.esta~ionasia,?esc ;>

c ia r0 que cual quter concentraciów áeanonio -deBerfa.-ser capar -de .promover~.ei .-. j i l - '

crecfmiento. ~ En este expertmento- l a concentraci in dé' amonto no tuvo ningún. '

efecto sobre..la fase l a g de crecimiento, por lo que se i n f i e r e que el inácu-

lo no requ i r f6 de un tiempo s i g n i f i c a t i v o para acumular una'poza in terna an-

tes de i n i c i a r l a d i v i s i8n celu'lar,

porte de que e l nitrógeno no se acumula intracelularmente n i es un nu t r ien te

l im i tan te en cul t ivos. de c l o r o f t t a s (21. TamBfén hay que notar que l a con-

centración más baja de amonto en este experimento (200 q/ l í es mucho mayor

que l a concentración de nitrógeno ex is tente en aguas naturales (Tabla TI):

> . .

Estos' resultados concuerdan con e l re -

También de acuerdo con l o reportado [2Ja él efecto del amonto sobre l a b i o

maq es de proporción directa: con t$ se obtiene una c ine t tca de crecfmiento

retrasada respecto al creclmi.ento en %, mientras que en éste medio e l c u l t 1 '

vo l!ega a i n i c i a r una fase estacfonarta para 6tomasa,

relacfen protehi lhfomasa es defifda exclu&amente a l a dtferencia en, 6im-

sa ya que, como se ha r i s t o , l a cantidad de proteína no es afectada por l a

concentract6n de umonio. AsimPsmo. no Ray un efecto no to r io sofire e l número

de células, por l o que e l Gnfco efecto metu6Óli.co detectado es sobre la - b i omasa.

. ,

: , ,_ La dt ferencia en 19

I

!

Aunque por f a l t a de datos no es post6le correlacionar e l efecto f h b 1 8 g t - .

.

co del amonto con su efecta SQ6re l a mot-foiogfa. es c la ro que e l amoniu, en

bajas concentracione3 estimula l a producci6n de unicélulas. y en mayor con-

, . , ,

centracióa Ibáce' que predminen-en l a pbblscV6n-de organismos l o s cenobiosWer (Ir.

cuatrb-télulaf.'-Aunque-esto-parece ir en ~on t rad i cc f6n -con reportes mterie *

res (8, 10),-bay que notar-que 10s autores enfat tzan que pbtienen unicé lu las

usando.altas.concentraciones.de amoni0. pero a pH 8.5.

t o el-pH del medio-se-mantuvo-neutro o ligeramente Rcido, i o que pudo ser un-

factbr inportante para- l a obtención deaeste resultado. -

En nuestro experimen ' .

Aunque se pueden re lac ionar los diversos efecto observados en este exper i -

mento con c i e r t a condici8n de cu l t i vo , aBn no Ray informacibn su f ic ien te pa-

t r a establecer relaciones f l s io lóg icas de causa y efecto. Sin embargo, l o s

resultados aquí obtenidos aportan datos que pueden ser de u t i l i d a d para e l

dfseño de experimentos posteriores.

sultados interesantes siguiendo, l a c iné t i ca de crecimiento de l o s c u l t i v o s

hasta l a fase de decaimiento, u t i l i zando d i ferentes concentraciones de f o s f o

t o y amonio. Para observar l o s efectos producidos por reducciones drást icas

en l a concentración de nutr ientes, tambien pude ser u t i1 hacer cu l t i vos en

medios totalmente carentes de fós fa to y/o o l tdgeno.

Por ejemplo, quizá se puedan obtener rg

\ Para af inar l o s datos,

también puede intentarse seguir l o s cambios en l a concentración i n t r a c e l u l a r

de amonio y en l a v ibb i l i dad del cu l t i vo .

\

19. ':,

!

6.- . CONCLUSIONES

- mus $uadricaudat .. __ 1.- Se encontró una concentraclón Óptima de fos fa to para cu l t i vos de este o r

ganismo. Esta concentración es de 200 mg/l.

I 2.- Según núestros resultaddf, 's? ex is te 'una re lac ien entre l a forma y l a

concentración de fosfato en e l medio de c u l t i v o : A bajas concentracio- I

nes de fos fa to predomindn l o s cenobios de cuatro celulas, siendo éstas

pequeñas y con un a l t o contenido proteico. A concentraciones elevadas

de fosfato, l a forma predominante es l a un ice lu lar , y en este caso l a s

cé lu las son grandes y t ienen un bajo contenido proteico.

b

3.- La concentración de amonio, dentro del rango de 300 mg/ml a 500 mg/ml no

produce ningún efecto sobre l a cantidad de proteína n i sobre e l nilmero

de células en l o s cu l t ivos. I

4.- No parece haber ninguna re lac lan entre e l estado morfológico y e l conte-

n ido prote ico como respuesta a l a concentración de amonio.

5.- Se observó que ex is te una re lac ión entre 1a.fonna de l os organismos y l a

biomasa como respuesta a l a concentración de amonio: A bajas concentra-

ciones se obtienen principalmente unicélulas con poca btomasa. mientras

que a concentraciones elevadas ,se favorece l a producción de cenobios de

cuatro células, con valores a l t o s de biomasa.

,. ~

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TABLA 111. Algunos afectos mrfo ldgicos del medio en Scenedesmus (modificado refs . 14 y 16)

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CEPA FORMA NUTRIEME/MEDIO RESPUESTA

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S. Obliquus

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S. abundans

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Figurn 1. Xor fo lo&fa de Scenedosmus. ~ s i f o m e s nunca presentan i-apnas.

Los ejemplos con céiuias

*

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Figura 2. Posibles ciclos de reproducci6n asexwal en Scenedeanus. (ref. 17)

A

B mr C m&

Eipra 3. A l m a s combinaciones cenobio-unicdlula observados en cultivo. A) Scenedesms quiidricnudr-Chodatellu. quadrisetta, B). S. Lon--E. subsalsa, C ) S . abundans-i'ranceia sp. (ref. 17)

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FIGURA 5: PORCENTAJE DE DIFERENTES FORMAS SEGUN L A EDAD DEL INOCULO.

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20 8 \ \ \ *

2 4 6 8 1 0 DIAS.

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60

20

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CENOBIOS DE DOS CELULAS

KI

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- Cenobioo de c u a t r o cl??.uli:s . - - - Cencibios de dos. c é l u l a s ..... Unicélulzs

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- i i , u r z 1 . >.. 14. Porcenta je de lcis ciii'erentes f0'0n;i~:s obtenj.¿lcis en r: 4

ss

I I I , DIAS +/

2 3 4 5 6 7

- CenobiÓs d e cuatro rdlulas - - - Ceiiobios de dos c6liAzs . . . . . í Tn i c é idas

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I I DIL s 3 4 5 6 7 2

- Venobios iic cwtm c 6 l u l a s - - - Cenobii~.; ¿ie do.. cé lu las ..... Vnicéiuiac

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6 ~ i ~ 7 . ? 3 16. YorcentzJe de las d i l e r cn t e s :om.us ol-teniias en $1

rii "i,

- Ce ix~b ios de cuatro cElu1.i.s - - - Ceiiobios de 60,s células . . . . . Vn i c é i da s

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