Микробная биоремедиация Особенности метаболизма микроорганизмов, используемые

«Микробиология» по дисциплине «Микробная биоремедиация»
Лектор: Давыдова Ольга Константиновна, к.б.н., доцент

к биодеградации

Биодеградация ксенобиотиков с помощью микроорганизмов

различных ксенобиотиков, которые в значительной степени устойчивы и тем самым

загрязняют окружающую среду

Доказано, что при повторном попадании в среду многих химических соединений адаптационный период микроорганизмов к данному субстрату значительно короче, по сравнению с первым попаданием этого соединения.
Повышение деградирующей способности возможно также в результате стимуляции естественной микрофлоры, уже адаптированной к токсикантам

Таким образом, деградация ксенобиотиков микроорганизмами является одной из важных проблем защиты биосферы
Преимущество бактериальной очистки по сравнению с химической в том, что она не вызывает появления нового загрязняющего агента в окружающей среде.

организма химические вещества. Ксенобиотики не являются естественными метаболитами живых организмов,

не обязательно ядовиты. Однако в большинстве случаев могут вызывать различные токсические или аллергические реакции, изменения наследственности, снижение иммунитета

Примеры ксенобиотиков:
свободные металлы (кадмий, свинец, ртуть )
фреоны
нефтепродукты
Пластмассы (полиэтилен, пластик)
полициклические и галогенированные ароматические углеводороды

Многие вещества, например ксилол, стирол, толуол, ацетон, бензол, пары бензина или нефть - могут быть отнесены к ксенобиотикам, если будут обнаружены в окружающей среде в неестественно высоких концентрациях, связанных с промышленным производством.

Определение

разрушающиеся в окружающей среде под влиянием как абио­тических, так и

биотических факторов. К ним относятся веще­ства биологического происхождения и некоторые органические соединения небиологического генезиса (n-алканы нефти, спир­ты, альдегиды и т. д.)
2. Персистентные ксенобиотики - очень устойчивые со­единения, разлагающиеся крайне медленно. Среди этой группы соединений наибольшую известность получили хлорорганические пестициды, в частности ДДТ
3. Рекальцитранные ксенобиотики - соединения, кото­рые практически не разлагаются, либо вообще в принципе не могут разлагаться. К ним, в первую очередь, относятся тяжелые металлы и радионуклиды с большим периодом полураспада

в клетки микроорганизмов
сходство ксенобиотиков и природных соединений, подвергающихся естественной биодеградации.

Для биодеградации ксенобиотиков лучше использовать ассоциации микроорганизмов, так как они более эффективны, чем отдельно взятые виды. При этом типы связей в подобной ассоциации могут быть различны (синтрофия). Тесные ассоциации оформлены в виде гранул, хлопьев, сложных биоплёнок.
Наиболее активно разрушают ксенобиотики бактерии и грибы, выделенные из почвы и воды. Самыми способными к борьбе с загрязнителями различного типа являются представители рода Pseudomonas – они практически «всеядны». Клетки этих микроорганизмов содержат оксидоредуктазы и гидроксилазы, способные разлагать большое число молекул углеводородов и ароматических соединений.

превращение сложного вещества в простое

Кометаболизм – процесс деструкции микроорганизмами, который

протекает сопряженно с использованием ими другого соединения, являющегося источником энергии

разрушаемого вещества:
гидроксилирование,
N-деалкилирование,
реакции окислительного метаболизма,
восстановительной трансформации, гидролиза.

На устойчивость

к микробному расщеплению влияют:
наличие таких заместителей как галоген, нитро-, сульфонатная или метильная группы;
увеличение числа заместителей и
позиция заместителя.

Стадии биодеградации

1 до 3) или с боковой цепи (при R>3)
Сложных ароматических

и гетероциклических соединений (красителей, фармпрепаратов) с разрыва индольного кольца
Гетероциклические соединения сначала окисляются, а потом происходит разрыв кольца (легче разрушаются азот- и кислородсодержащие гетероциклические соединения, чем серосодержащие вещества)
Полимерные соединения за счет разрастания грибов на микротрещинах и последующего воздействия их фрментов и кислот (повышенной устойчивостью обладают полиэтилен, полипропилен, полистирол, жесткий поливинилхлорид, полиамид, полимерные смолы)