Biomineralización bacteriana de magnetita y aplicaciones

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Biomineralización bacteriana de magnetita y aplicaciones
/ Teresa Pérez-González (1) / Carmen Valverde-Tercedor (1) / Concepción Jiménez-López (1)
(1) Dpto. de Microbiología, Facultad de Ciencias, Univesidad de Granada. Campus de Fuentenueva s/n, 18071 Granada

Resumen
La biomineralización es el proceso por el cual los organismos (desde procariotas a eucariotas, incluyendo humanos) producenminerales. Los microorganismos son el segundo grupo en importancia con respecto a la formación de minerales, y pueden producir una gran variedad de minerales diferentes según dos procesos de biomineralización que difieren mecanísticamente: la mineralización controlada biológicamente (BCM) y la mineralización inducida biológicamente (BIM). En este trabajo se estudia con detalle la producción demagnetita por bacterias, tanto mediante un proceso de biomineralización inducida por bacterias reductoras del hierro, como de biomineralización controlada por magnetobacterias. Se presenta el conocimiento actual que existe en relación con el proceso de biomineralización de magnetita, así como de las aplicaciones de este mineral, como indicador de vida en sedimentos terrestres y extraterrestres y enaplicaciones nanotecnológicas, así como las líneas futuras de investigación en estos campos.

Palabras clave: Magnetita, Biomineralización, Bacterias Magnetotácticas, Bacterias Reductoras de Hierro, Geomarcadores, Nanopartículas Magnéticas Key-words: Magnetite, Biomineralization, Magnetotactic Bacteria, Iron-reducing Bacteria, Geomarkers, Magnetic Nanoparticles 1. Generalidades sobre labiomineralización
La biomineralización es el proceso por el que los organismos, tanto procariotas como eucariotas, incluidos los humanos, producen minerales. Este proceso ocurre, por un lado, como resultado de su actividad celular, la cual provoca los cambios fisicoquímicos necesarios para que se produzca la nucleación y posterior crecimiento del núcleo formado y, por otro, por el aporte de superficies(pared celular, membranas, orgánicos, polímeros extracelulares, restos de lisis, entre otros) que actúan como núcleos de cristalización, disminuyendo la barrera energética que es necesario superar para que se produzca la nucleación de una fase mineral. La biomineralización ocurre en microorganismos, animales y plantas. Los animales son el grupo capaz de formar un mayor número de biomineralesdiferentes, seguidos por las bacterias, las plantas vasculares y, finalmente, los hongos y los protozoos (Simkiss & Wilbur, 1989). La mayor parte de los biominerales cuentan con el calcio como catión mayoritario, siendo el hierro el segundo más común. Si agrupamos según el anión, los más numerosos serían los fosfatos, seguidos de óxidos y carbonatos. En general, los polimorfos del CaCO3, aragonito ycalcita son los que están más ampliamente distribuidos en todos los phyla mientras que los haluros aparecen en muy pocos grupos y los sulfuros y ciertos óxidos, hasta ahora, sólo se han encontrado en los procariotas. Los minerales producidos (más de 60 biominerales diferentes; Mann, 2001) suelen tener una función muy específica. La más importante es la formación de esqueletos/exoesqueletos, siendoesta función muy evidente en organismos eucariotas unicelulares y en muchos phyla de invertebrados. Los minerales más abundantes en los esqueletos son los carbonatos de calcio, el fosfato cálcico y la sílice. Otras funciones de los biominerales son: (1) la de actuar como almacén de iones que se pueden utilizar posteriormente en momentos de gran demanda fisiológica

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Seminario SEM 07Depósito legal: CA-602-2004 / ISSN: 1698-5478

(Lowenstam & Weiner, 1989); (2) formación de dientes, espículas, dispositivos para detectar la gravedad (otolitos, estatolitos...), dispositivos de flotación, lentes (Lowenstam & Weiner, 1989) y (3) la de respuesta a taxias (formación de magnetita y greigita por magnetobacterias que hace que presenten aeromagnetotoxia, Frankel et al., 2007).
Existen...
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