|
Metabolikus utak Ahhoz, hogy megértsük a mikrobiális lebontási útvonalakat, szükséges a mikroorganizmusok alapműködésének ismerete
|
tarix | 18.05.2018 | ölçüsü | 445 b. | | #44686 |
|
Metabolikus utak Ahhoz, hogy megértsük a mikrobiális lebontási útvonalakat, szükséges a mikroorganizmusok alapműködésének ismerete Metabolizmus = reakciók együttese, mely során a sejtek energiát és kémiai építőelemeket nyernek Energia nyerés szempontjából vannak fototrófok ill. kemotrófok
részletek Számos metabolikus út Szükséges elemek, vegyületek felvétele a környezetből (membrán transzport) glükózzal könnyen megy:
Legfontosabb metabolikus utak TCA (trikarbonsav) ciklus esszenciális centrális metabolikus út Calvin ciklus XuMP, RuMP (xilulóz monofoszfát ill. ribulóz monofoszfát) EMP (Embden-Meyerhof-Parnas) PPP (pentóz-foszfát) Nitrogén Kén
‘Biohozzáférés’ Egy kémiai komponensnek kapcsolatba kell lépnie a biológiai rendszerrel ahhoz, hogy bármilyen hatás indukálódjon Fizikai-, kémiai paraméterek befolyásolják: - Vízoldhatóság nem vízoldékony (hidrofób) anyagok esetén ‘direkt’ felvétel – specifikus sejtfelszíni tulajdonságok
- Illékonyság
- Funkciós csoportok száma a vegyületen pl. klórozottsági fok
- környezeti faktorok
Alifás szénhidrogének mikrobiális bontása Alkánok, alkének, alkoholok, ketonok, éterek, epoxidok, észterek, karboxilsavak Számos formája természetes körülmények között is előfordul Ipari alkalmazás – oldószer, tisztítószer, intermedier, stb. Toxikus hatás, többségük egészségre ártalmas Sok aerob, CH bontó mikroorganizmus.. metán hasznosítók, Pseudomonasok, Rhodococcus -, Acinetobacter fajok, monooxigenáz támadással indul, NADH-t igényel, mint elektron donor. A beépülő oxigén molekuláris oxigénből származik
Példák
Többségük ember alkotta vegyület Pl. oldószerek, vegytisztitószerek, peszticidek Vízben nem vagy nagyon rosszul oldhatók - Ellenáll a mikrobiális lebontásnak
Előnyös tulajdonságaik a visszájára fordultak - Toxikusak
- Fő probléma, hogy nehezen hozzáférhetők
Eltávolításukra megoldás: detergens alkalmazása a szennyezett talaj kiásása égetés biotechnológia
Bontás biotikus reduktív dehalogénezés oxigenolitikus dehalogénezés hidrolitikus dehalogénezés tiolitikus dehalogénezés dehalogénezés intramolekuláris szubsztitucióval Dehidrodehalogénezés hidrodehalogénezés
Összefoglalva a haloaromás vegyületekről hallottakat A haloaromás vegyületek biológiai úton bonthatók Minden esetben hatásos tápanyagok és oxigén adagolása Nem minden esetben előnyös ‘külső’ mikroorganizmus hozzáadása Néha előfordul, hogy az átalakítás végterméke még toxikusabb Ha a lebontás kometabolizmussal megy szükséges egyéb szervesanyag bejuttatása, ez azonban in situ remediálás esetén nem kívánatos (nem megengedett)
Nitro- funkciós csoportot hordozó vegyületek mikrobiális bontása Természetben előfordulásuk ritka, főleg emberi tevékenység következménye Természetes eredetű vegyületek pl. azomycin, klóramfenikol, pirrolnitrin Nemcsak toxikus, de mutagén, karcinogén hatás is Főleg festék-, peszticid-gyártás és robbanóanyag-gyártás hulladékaként jelenik meg, a nitrotoluolok a robbanószerek pl. TNT építőelemei Mivel a nitro csoport könnyen konvertálódik, ált. az intermedierekkel találkozunk Parfümgyártásban is használják, egyes vegyületei pézsmaillatot árasztanak
Nitro funkciós csoportot hordozó vegyületek biodegradációja Perzisztenciájuk fő oka nitro funkciós csoportjuk, mely erősen elektronelszívó hatású, emiatt az aromás gyűrű elektronhiányos, így akadályozzák az oxigenolitikus reakciókat (az oxigenázok elektrofil támadása gátolt) bonthatóságukat befolyásoló egyéb tényezők – oldhatóságuk (biol. hozzáférés), szorpció/deszorpciós tul., koncentráció, kémiai természet Mono-, esetleg dinitro vegyületeknél lehetséges oxigenolitikus bontás (mivel a természetesen előforduló vegyületek ált. mononitro vegyületek, így az evolúció során egyes szervezetek képesek voltak adaptálódni, és felhasználni e vegyületeket)
Policiklikus aromás szénhidrogének (PAHs)
PAH-ok szerkezeti formái, vízoldékonyságuk, karcinogenitásuk
Eltávolításuk a környezetből Nem biológiai jellegű eltávolításuk: volatilizáció, fotooxidáció, kémiai oxidáció, adszorpció Mikrobiális lebontásuk gátolt a gyenge biohozzáférhetőség miatt, ami elsősorban gyenge vízoldékonyságuknak köszönhető - Gram-, Gram+ baktériumok: Pseudomonas-ok, Sphingomonas-ok, Acinetobacter-ek, Rhodococcus-ok, Mycobacterium-ok…;
- gombák: Phanerochaete chrysosporium, Cunninghamella elegans…;
- algák: cianobaktériumok
PAH-ok anaerob biodegradációja Oxigénhiányos környezetben, denitrifikáló körülmények között bizonyított pl. a naftalin bontása Érdekes, hogy kevert PAH szubsztrátok esetén jobb hatékonyságú a biodegradáció, mint egyedi szubsztrát esetén A különböző redukáló körülményeket összehasonlítva, a legnagyobb mértékű degradáció szulfát redukáló körülmények között figyelhető meg, majd metanogén környezetben, és végül nitrát redukáló feltételek mellett
Dostları ilə paylaş: |
|
|