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First evidences of PAMAM dendrimer internalization in microorganisms of environmental relevance: A linkage with toxicity and oxidative stress
No full textAbstract This article reports novel results on the toxic mechanisms of action of amine- and hydroxyl-terminated poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimers toward microorganisms of environmental relevance, namely a cyanobacterium of the genus Anabaena and the green alga Chlamydomonas reinhardtii. We used PAMAM ethylenediamine core dendrimers from generations G2 to G4, which displayed a positive charge, measured as ζ-potential, in culture media. All amine-terminated and most remarkably the G4 hydroxyl-terminated dendrimer inhibited the growth of both microorganisms. The effect on the growth of the green alga was significantly higher than that on the cyanobacterium. With concentrations expressed in terms of molarity, there was a clear relationship between dendrimer generation and toxicity, with higher toxicity for higher generation. Hormesis was observed for hydroxyl-terminated dendrimers at low concentrations. The cationic dendrimers and G4-OH significantly increased the formation of reactive oxygen species (ROS) in both organisms. ROS formation was not related with the chloroplast or photosynthetic membranes and photosystem II photochemistry was unaffected. Cell damage resulted in cytoplasm disorganization and cell deformities and was associated to an increase in ROS formation and lipid peroxidation in mitochondria in the green alga; cell wall and membrane disruption with apparent loss of cytoplasmic contents was found in the cyanobacterium. It was determined for the first time that cationic PAMAM dendrimers were quickly and largely internalized by both organisms. These results warn against the generalization of the use of dendrimers, which may pose significant risk for the environment and particularly for primary producers which are determinant for the health of natural ecosystems
Water charging and water saving in agriculture. Insights from a Revealed Preference Model in a Mediterranean basin
No full textHydrochemistry of Ground Waters from Urban Wells in Almadén (Central Spain): Water Quality Around the World’s Largest Mercury Mining-Metallurgical Complex
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Emerging Pollutants in Wastewater: Aquatic Toxicity and Ozonation
No full textEl incremento de la contaminación en los ecosistemas acuáticos de todo el mundo, con miles de compuestos químicos, es uno de los mayores problemas ambientales a los que se enfrenta la humanidad. Mientras que la concentración de los llamados contaminantes orgánicos persistentes (COPs) y los contaminantes prioritarios está disminuyendo, numerosos compuestos emergentes son habitualmente detectados en el medio acuático como mezclas complejas. La toxicidad acuática de dos mezclas de contaminantes emergentes con inherentes propiedades antimicrobianas (conservantes de productos de cuidado personal y antibióticos) ha sido evaluada mediante comunidades biológicas autóctonas de los potenciales compartimentos acuáticos receptores (fango activo y bio-películas bentónicas). El objetivo es proporcionar datos más realistas desde un punto de vista ecológico e incrementar el conocimiento sobre los riesgos ambientales que pueden presentar. Los resultados mostraron que la mezcla de conservantes presenta un riesgo para los microorganismos presentes en un tanque de aireación de una estación de depuración de aguas residuales (EDAR) y por lo tanto, para el correcto funcionamiento del proceso de fango activo. Entre ellos, el cloruro de benzalconio es el conservante más peligroso. La evaluación de riesgos de los antibióticos demostró que tanto su mezcla como de manera individual ofloxacino muestran un potencial peligro sobre la biota presente en los ecosistemas acuáticos continentales. Los contaminantes emergentes entran en el medio acuático principalmente a través de los efluentes de las EDAR convencionales, en las que muchos de ellos no se eliminan eficazmente. Una alternativa es integrar una etapa adicional como la ozonización. En este estudio, la ozonización en continuo se mostró como una tecnología óptima como pre- o como post-tratamiento del fango activo. La ozonización eliminó eficazmente los micro-contaminantes que presentan riesgos ambientales (cloruro de benzalconio, ofloxacino y la mezcla de los seis antibióticos) como resultado del ataque combinado de la molécula de ozono y los radicales hidroxilos. Degradaciones totales fueron alcanzadas tanto en aguas residuales sintéticas como en reales, si bien, la dosis óptima de ozono estuvo fuertemente influenciada por la matriz del agua. A pesar de ello, la ozonización no logró mineralizar los compuestos orgánicos, con la consiguiente acumulación de productos de transformación. El presente estudio demostró que la ozonización catalítica en continuo basada en cobre, mejora significativamente la mineralización de los ácidos orgánicos debido a su alto rendimiento en la degradación de oxalato. Se ha tenido en cuenta la toxicidad acuática de las aguas tratadas, con el objetivo de optimizar el tratamiento de ozonización. La evaluación de la toxicidad se llevó a cabo con organismos pertenecientes a diferentes niveles de complejidad biológica: baterías de bioensayos uni-especie que forman parte de diferentes niveles de la cadena trófica (las bacterias Vibrio fischeri y Pseudomonas putida, el protozoo Tetrahymena thermophila, el alga Pseudokirchneriella subcapitata y el crustáceo Daphnia magna) así como comunidades autóctonas (fango activo y bio-películas bentónicas). Los resultados indicaron que durante la ozonización, el potencial tóxico de las aguas residuales causado por los compuestos emergentes disminuye en proporción a la disminución de su concentración. Puede ser asumido entonces que la toxicidad de las aguas ozonizadas está dominada por los compuestos iniciales, y que, en estos casos, los productos de transformación no han sido relevantes para la evaluación de los riesgos sobre el medio acuátic
A severe reduction in the Cytochrome C content of Geobacter sulfurreducens eliminates its capacity for extracellular electron transfer
No full textThe ability of Geobacter species to transfer electrons outside the cell enables them to play an important role in a number of biogeochemical and bioenergy processes. Gene deletion studies have implicated periplasmic and outer-surface c-type cytochromes in this extracellular electron transfer. However, even when as many as five c-type cytochrome genes have been deleted, some capacity for extracellular electron transfer remains. In order to evaluate the role of c-type cytochromes in extracellular electron transfer, Geobacter sulfurreducens was grown in a low-iron medium that included the iron chelator (2,2'-bipyridine) to further sequester iron. Haem-staining revealed that the cytochrome content of cells grown in this manner was 15-fold lower than in cells exposed to a standard iron-containing medium. The low cytochrome abundance was confirmed by in situ nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy (NERS). The cytochrome-depleted cells reduced fumarate to succinate as well as the cytochrome-replete cells do, but were unable to reduce Fe(III) citrate or to exchange electrons with a graphite electrode. These results demonstrate that c-type cytochromes are essential for extracellular electron transfer by G. sulfurreducens. The strategy for growing cytochrome-depleted G. sulfurreducens will also greatly aid future physiological studies of Geobacter species and other microorganisms capable of extracellular electron transfer.
© 2014 The Authors. Environmental Microbiology Reports published by Society for Applied Microbiology and John Wiley & Sons Ltd
La columna bioelectrogénica: una herramienta para introducir conceptos de ecología microbiana y electroquímica en la educación secundaria
No full textPara transmitir conceptos científicos complejos en un entorno escolar, la utilización de experimentos llamativos
representa una herramienta muy útil. En este artículo se presenta la columna bioelectrogénica, un sistema
experimental que une la columna de Winogradsky clásica con las más recientes investigaciones en el campo de la
microbiología aplicada. A través de su implementación es posible visualizar procesos físicos, químicos y
biológicos que forman parte de la enseñanza científica en institutos de secundaria. Además, la columna
bioelectrogénica ha sido ideada para demostrar la existencia de bacterias capaces de producir energía eléctrica, un
fenómeno que induce curiosidad y estupor, elementos claves para estimular la participación de los estudiantes.
Este sistema ha sido presentado en varias actividades de divulgación para estudiantes de secundaria y siempre ha
despertado un elevado grado de interés
