Pređi na sadržaj

Aerobna mikrobna razgradnja

Dodaj veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Aerobna mikrobna razgradnja predstavlja razgradnju organske supstance u prisustvu vazduha pomoću mikroorganizama. Najbrže i najkompletnije razlaganje većine organskih zagađivača se odvija u aerobnim uslovima. Početna biohemijska reakcija je ugrađivanje molekulskog kiseonika mono- i dioksigenazama, a zatim prevođenje nastalih proizvoda u intermedijere centralnih metaboličkih putanja. Aerobni mikroorganizmi zahtevaju soli azota, fosfora, kalijuma, magnezijuma, gvožđa, cinka i dr. Najveći rast bakterija i gljivica oksidanasa ugljovodonika zapaža se u temperaturnom intervalu od 25 – 40 0C. Međutim mikroorganizmi pokazuju veliku prilagodljivost na uslove rasta, pa i na temperaturu. Optimalna pH sredine za biorazgradnju se kreće između 7 i 8,5. Promena kiselosti sredine može uticati na promenu dominantne vrste zastupljenih mikroorganizama, pa time i uslova za mikrobiološku razgradnju.[1]

Mikroorganizmi[uredi | uredi izvor]

Upotreba mikroorganizama kao biodegradacionih agenasa je u stalnom porastu zbog ogromnog biodiverziteta i neprevaziđenog kataboličkog potencijala. Degradacione sposobnosti su uslovljene kataboličkim genima i enzimim.[2] Osim toga, mikroorganizmi poseduju različite mehanizme za adaptaciju na hidrofobne supstrate kao što su: modifikacija ćelijske membrane, proizvodnja površinski aktivnih supstanci ili upotreba efluks pumpi za smanjenje koncentracije toksičnih komponenti.[3] Dominantni rodovi mikroorganizama koji razgrađuju ugljovodonike nafte su kod bakterija: Nocardia, Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Micrococcus, Arthrobacter, Corynebacterium, Achromobacter, Rhodococcus, Alcaligenes, Mycobacterium i Bacillus, kod kvasaca: Rhodotorulla, Candida, Sporobolomyces i Aureobasidium, a kod plesni: Fusarium, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Trichoderma i Phanerochaete.[4]

Mikroorganizmi imaju sposobnost da razgrade samo određeni broj komponenti nafte, ali mešane kulture kao što su mikrobne zajednice prisutne u zemljištu omogućavaju veći stepen degradacije. Neke od komponenti se mogu razložiti samo zajedničkim delovanjem više mikroorganizama. Osim mikroorganizama koji primarno razlažu naftu, u zemljištu su prisutni i drugi koji koriste za svoju ishranu komponente nastale primarnom razgradnjom.

Ukanjanje naftnog zagađivača pod aerobnim uslovima[uredi | uredi izvor]

Ukanjanje naftnog zagađivača pod aerobnim uslovima podrazumeva prisustvo kiseonika. Ova metoda je veoma brza. Degradacija alkana se vrši oksidacijom ugljovodoničnog niza do primarnog alkohola, koji se dalje oksiduje dehidrogenazama do masne kiseline koja ulazi u β-oksidaciju. Krajnji proizvod β-oksidacije je acetil koenzim A, koji ulazi u ciklus limunske kiseline i dobija se ugljen-dioksid.[1]

Jedan od ključnih mehanizama za uklanjanje organskih kontaminanata iz zemljišta je katabolička aktivnost mikroorganizama.[5] Pojedini mikroorganizmi imaju i više od jednog sistema za degradaciju alkana, kao što je Rhodococcus erythropolis. Glavni intermedijer u katabolizmu aromatičnih jedinjenja je katehol. Ugrađivanjem kiseonika pomoću dioksigenaza nastaje cis-dihidrodiol, a zatim katehol. Zatim se prsten otvara u orto- ili meta- položaju i nastaju cis, cis-mukonska kiselina ili njen semialdehid.

Degradacija alkana[uredi | uredi izvor]

Najzastupljeniji način degradacije alkana je terminalna oksidacija ugljovodoničnog niza do primarnog alkohola, koji se dalje oksiduje dehidrogenazama do masne kiseline koja ulazi u proces β-oksidacije. Postoje i druge putanje. Pomoću dioksigenaza se oksiduju n-C10−C30 alkani i C12−C20 alkeni i nastaje aldehid, bez alkoholnog intermedijera. Takođe, pomoću cis-desaturaza se uvodi dvostruka veza u alkan. Kod nekih bakterija i kvasaca oksiduju se oba terminusa alkana, što je označeno kao ω-oksidacija i nastaju α,ω-dikarbonske kiseline.[6]

Kod bakterija je najbolje proučena putanja razgradnje alkana pomoću enzima koji se nalaze na OCT plazmidu Pseudomonas putida GPo1. [7] [6] Prevođenje alkana u alkohol se odvija uz pomoć kompleksa alkanhidroksilaze, koji čine monooksigenaza integrisana u plazma membranu (AlkB), rubredoksin i rubredoksinreduktaza. Alkan-hidroksilaze slične AlkB su široko zastupljene i kod gram-pozitivnih i gram-negativnih bakterija. Okarakterisano je 250 AlkB homologa u najmanje 45 bakterijske vrste[8].

Osim enzima sličnih AlkB postoje i druge alkanhidroksilaze sa drugim kofaktorima i drugačijom regulacijom.[7] Ovi enzimi se mogu klasifikovati i prema dužini ugljovodoničnog niza koji koriste kao supstrat: metan-monooksigenaze koriste C1−C8, membranske AlkB C5−C16 alkane, ciklične alkane, alkil-aromate, P450 oksigenaze eukariota (mikrozomalne, CYP52) i prokariota (CYP153) C5−C16 , flavin-dioksigenaza C10−C30 ugljovodonike. Kod bakterijskih P450 enzimskih sistema neophodni su feredoksin i feredoksin-reduktaza koja prenosi elektrone sa NADPH do citohroma. Pojedini mikroorganizmi imaju i više od jednog sistema za degradaciju alkana. Tako, na primer, izolati Rhodococcus erthropolis mogu da sadrže i do pet enzima AlkB tipa i tri CYP153 tipa[8]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ a b „Bioremedijacija Nikola Grujic | PDF”. Scribd (na jeziku: engleski). Pristupljeno 2023-12-20. 
  2. ^ Khomenkov, V. G.; Shevelev, A. B.; Zhukov, V. G.; Zagustina, N. A.; Bezborodov, A. M.; Popov, V. O. (2008). „[Organization of metabolic pathways and molecular-genetic mechanisms of xenobiotic biodegradation in microorganisms: a review]”. Prikladnaia Biokhimiia I Mikrobiologiia. 44 (2): 133—152. ISSN 0555-1099. PMID 18669255. 
  3. ^ Ward, Owen P.; Singh, Ajay (2020-05-19), Wang, Yeqiao, ur., Biodegradation and Bioremediation (na jeziku: engleski) (1 izd.), CRC Press, str. 349—358, ISBN 978-0-429-44565-1, doi:10.1201/9780429445651-46, Pristupljeno 2023-12-20 
  4. ^ Bonugli-Santos, Rafaella C.; dos Santos Vasconcelos, Maria R.; Passarini, Michel R. Z.; Vieira, Gabriela A. L.; Lopes, Viviane C. P.; Mainardi, Pedro H.; dos Santos, Juliana A.; de Azevedo Duarte, Lidia; Otero, Igor V. R. (2015-04-10). „Marine-derived fungi: diversity of enzymes and biotechnological applications”. Frontiers in Microbiology. 6. ISSN 1664-302X. PMC 4392690 Slobodan pristup. PMID 25914680. doi:10.3389/fmicb.2015.00269. 
  5. ^ Walker, William W.; Cripe, C.R.; Pritchard, P.H.; Bourquin, A.W. (1984). „Dibutylphthalate degradation in estuarine and freshwater sites”. Chemosphere (na jeziku: engleski). 13 (12): 1283—1294. doi:10.1016/0045-6535(84)90044-4. 
  6. ^ a b Brett, George Platt, (9 Dec. 1893–11 Feb. 1984), retired from The Macmillan Company, New York, 1961, Oxford University Press, 2007-12-01, Pristupljeno 2023-12-20 
  7. ^ a b van Beilen, Jan B.; Funhoff, Enrico G. (2007). „Alkane hydroxylases involved in microbial alkane degradation”. Applied Microbiology and Biotechnology. 74 (1): 13—21. ISSN 0175-7598. doi:10.1007/s00253-006-0748-0. 
  8. ^ a b Rojo, Fernando (2009). „Degradation of alkanes by bacteria”. Environmental Microbiology. 11 (10): 2477—2490. ISSN 1462-2912. doi:10.1111/j.1462-2920.2009.01948.x. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Khomenkov, V. G.; Shevelev, A. B.; Zhukov, V. G.; Zagustina, N. A.; Bezborodov, A. M.; Popov, V. O. (2008). „Organization of metabolic pathways and molecular-genetic mechanisms of xenobiotic biodegradation in microorganisms: A review”. Prikladnaia Biokhimiia I Mikrobiologiia. 44 (2): 133—52. PMID 18669255. 
  • Ward, Owen P.; Singh, Ajay (2020). „Biodegradation and Bioremediation”. Terrestrial Ecosystems and Biodiversity. str. 349—358. ISBN 978-0-429-44565-1. doi:10.1201/9780429445651-46. 
  • Bonugli-Santos, Rafaella C.; Dos Santos Vasconcelos, Maria R.; Passarini, Michel R. Z.; Vieira, Gabriela A. L.; Lopes, Viviane C. P.; Mainardi, Pedro H.; Dos Santos, Juliana A.; De Azevedo Duarte, Lidia; Otero, Igor V. R.; Da Silva Yoshida, Aline M.; Feitosa, Valker A.; Pessoa, Adalberto; Sette, Lara D. (2015). „Marine-derived fungi: Diversity of enzymes and biotechnological applications”. Frontiers in Microbiology. 6: 269. PMC 4392690 Slobodan pristup. PMID 25914680. doi:10.3389/fmicb.2015.00269 Slobodan pristup. 
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Аеробна_микробна_разградња&oldid=27816323”