guía práctica de experimentos para - Ecologia e Gestão Ambiental

5. ¿PUEDEN LAS ENZIMAS SUPLIR EL
AFLORAMIENTO DE CIANOBACTERIAS?
Objetivos del Capítulo
GUÍA PRÁCTICA DE EXPERIMENTOS PARA ECOHIDROLOGÍA
Demostrar la manera cómo el mecanismo
enzimático de reciclado de fósforo trabaja en el
agua.
Presentar el papel del aporte interno de nutrientes para el desarrollo del fitoplancton y el
afloramiento de cianobacterias.
Afloramiento de Cianobacterias (foto M.Tarczynska)
Principio EH: 1 – cuantificación de amenazas
INTRODUCCIÓN
El desarrollo de cianobacteria en el agua
depende, entre otras cosas, de las condiciones
de nutrición en el agua. Los elementos
nutricionales más importantes son el fósforo (P)
y el nitrógeno (N), que están disponible para las
cianobacteria solamente en forma de iones
-3 - -
orgánicos: PO4 , NO3 , NH4 (Reynolds, 1984).
P y N incorporados en compuestos orgánicos
para ser liberados como inorgánicos deben ser
procesados primero por las encimas hidrolíticas
(Turpin 1988).
Las enzimas son catalizadores de reacciones
bioquímicas. Ellas son sustrato específico, es
decir, reaccionan sólo con el grupo
seleccionado de compuestos. Una de las
enzimas que participa en la transformación del
fósforo orgánico en le agua es la fosfatasa
alcalina, comúnmente llamada fosfatasa (APA)
(E.C. 3.1.3.1.). Esta enzima cataliza la hidrólisis
de los ésteres de fosfato con la liberación de
-3
iones de ortofosfato (PO4 ) de los compuestos
orgánicos (Jansson et al. 1988). La APA se
libera principalmente por bacteria y fitoplancton
como respuesta a la escasez de ortofosfato en
el agua (Siuda 1984, Chróst 1991). La
deficiencia de ortofosfato fácilmente disponible
se observa a menudo durante el desarrollo
intensivo de fitoplancton, especialmente
mientras la floración de cianobacterias. En este
caso la APA actúa como un de los mecanismos
de regeneración de fósforo en el agua que
apoya el crecimiento de fitoplancton (Chróst,
Overbeck 1987). La gran actividad de la
fosfatasa alcalina puede acelerar
significativamente la formación de afloramientos
de cianobacterias y prolongar su aparición
debido a un mejor aporte de nutrientes
(Trojanowska et al. 2001).
La actividad de la APA podría ser bloqueada
debido a:
1) falta de sustrato, es decir, monoésteres
fosfórico en caso de la fosfatasa ;
2) presencia de inhibidores, tales como: αfenilalanina,
otros aminoácidos, urea.
3) incorporación en la estructura de ácidos
húmicos,
4) perturbaciones abióticas del medio ambiente ,
tales como condiciones hidrológicas extremas
(McComb et al. 1979, Siuda 1984).
Así, la reducción de la actividad de la
fosfatasa alcalina en el agua para evitar la
floración de cianobacterias es
potencialmente posible debido a la hábil
manipulación de factores ecológicos e
hidrológicos seleccionados (Zalewski et al.
2000).
ELABORACIÓN DEL EXPERIMENTO
1. Descripción general
La actividad de la enzima: fosfatasa alcalina, en
-3
respuesta a la limitación de PO4 se medirá en
tres variantes distintas de la nutrición de P en el
agua. Agua de lago con 3 concentraciones
distintas de ortofosfato se incubaron con idéntica
cantidad de fitoplancton. En las variantes, donde
-3
la nutrición de PO4 no se ajusta a la demanda
de fitoplancton, se espera que la fosfatasa
alcalina vaya a ser liberada al agua por el
fitoplancton y las bacterias. La actividad de la
fosfatasa será medida fluorométricamente (con
MUFP) o espectrofotométricamente (con p-NPP)
(Hoppe, 1983, Huber, Kindby, 1984). La gran
actividad de la enzima causa el aumento de la
-3
concentración de PO4 en el agua, que se
medirá con un espectrofotómetro (Golterman
1973). La mayor disponibilidad de P puede
estimular el crecimiento del fitoplancton, cuya
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