Головна
Реферати » Реферати по біології » Анаеробні співтовариства мікроорганізмів, що руйнують ароматичні ксенобіотики

Анаеробні співтовариства мікроорганізмів, що руйнують ароматичні ксенобіотики

роботи по отриманню стабільної накопичувальної культури і виділенню з неї чистої культури микрорганизмов, що руйнують 5-
ASA (5-амносаліціловой кислоти) і 3-АВА в термофільних умовах.
З стабільного консорціуму були отримані культури факультативних анаеробів, що окислюють 5-ASA і саліцилову кислоти в анаеробних умовах з утворенням пропионата, ацетату, СО2, іноді бутирата і водню. Вважається, що у всіх цих спільнотах первинним деструктором є 1 і той же мікроорганізм (Савельєва та ін.,
1999; Тян і ін., 1999).
Подібні взаємини були описані в статті NCGTan (Tan et al., 1999) для анаеробного гранульованого мулу, розтлінного азокрасітелі.В процесі деградації азосоединений відбувається відновлення азо-зв'язку з утворенням різних ароматичних сполук (в т .ч. та з амінозаместітелямі) .Цей консорціум використовує іншу стратегію деградації субстрату (в 2 етапи). Перший етап, анаеробний, відновлення азо-барвників до ароматичних амінів, другий, аеробний, подальший розпад ароматичних сполук.
Другий етап здійснюється аеротолерантнимі мікроорганізмами, які мешкають на периферії анаеробного біотопу. Інтеграція аеробних і анаеробних умов є сприятливою для биоминерализации азотовмісних ксенобіотиків (Tan. Et al., 1999).
Метаногенів консорціуми беруть участь також в деградації такого з'єднання, як толуол. До складу такої спільноти входять представники царств Бактерій і Архей. Филогенетический аналіз домінуючих організмів показав, що до складу даного консорціуму входять два види архей, що відносяться до пологів Methanosaeta,
Methanospirillum, а також один з видів роду
Desulfotomaculum.Остальние представники спільноти не були визначені, але їх внесок у загальний метаболізм дуже важливий, т.к. при відсутності будь-якого компонента в співтоваристві змінюється кількісний і якісний склад (Ficker еt al., 1999).
Крім цього, існують співтовариства мікроорганізмів, склад яких ще повністю не відомий, але є дані про їхню здатність розкладати ароматичні субстрати. На електронних мікрофотографіях представників таких спільнот видно тісне сусідство великих і дрібних клітин. Вони належать різним організмам, але їх розташування свідчить про їх можливого зв'язку через метаболізм. Зазвичай ці мікроорганізми важко виділяються в чисті культури (Ficker еt al., 1999).
Описана культура мікроорганізмів, що здійснює деградацію о-фталата (Kleerbezem, 1999). У культурі були присутні 2 основних типи мікроорганізмів: короткі товсті палички і маленькі палички. Товсті відповідальні за ферментацію. Маленькі палички розташовувалися дуже близько до товстим і, можливо, були метаногенами, споживаючими водень
(Methanobacterium). Іноді виявляються спорові палички, які, швидше за все, виконують роль деструкторів (перші стадії деградації).
Ідентифікація до чистих культур не здійснювалася (Kleerbezem et al., 1999).
Щербакової В.А. було досліджено співтовариство, виделенноез напівпромислового
UASB-реактора.В руйнуванні бензолсульфоната і п-толуолсульфоната (ТС) беруть участь 9-10 мікроорганізмів, 5 з яких вдалося виділити в чисті культури.Чтоби визначити ключові групи мікроорганізмів , що беруть участь в руйнуванні ТЗ до метану, було вивчено зміна мікробної популяції під час процесса.В першу добу росту основну частину популяції становив спорообразующий організм штам 14 (68.5
%). У другу добу його чисельність зменшилася, однак в співтоваристві переважали клострідіальние штами (80.5%). Надалі спостерігалося збільшення чисельності штаму SS (спорообразующий організм) .С третьої доби спостерігалося активне спорообразование у клострідіальном штамів, починався ріст чисельності у метанобразующих мікроорганізмів, і до кінця першого тижня їх сумарна чисельність становила близько 60% загальної популяціі.Скачок в споживанні п-толуолсульфоната можна співвіднести з ростом чисельності штаму
SS в популяції мікробів на третю добу процесу. Під час розвитку спільноти відбувалося, поряд з утворенням метану, накопичення летких жирних кислот. Зміст ацетату в культуральної рідини було на порядок вище, ніж концентрація інших. Так, на початкових етапах n-толуолсульфонат використовується бактеріями роду Clostridium як джерело вуглецю і сірки, бактеріями роду Desulfovibrio як акцептор електронов.А відразу після появи ацетату толуолсульфонат використовується метаносарціной в якості стимулюючої органічної добавкі.Толуол є ??проміжним продуктом деградації толуолсульфоната.Другім важливим интермедиатом процесу є ізобутірат. Крім виділеного в чисту культуру Methanobacterium formicicum штам МН, що утворює метан з СО2 і Н2, важливу роль в досліджуваному співтоваристві грає інший метаногени роду Methanospirillum.Ето найбільш поширені партнери в сінтрофних організаціях, здатні рости при низьких парціальних тисках водню (Щербакова, 2000).
Щоб грамотно використовувати процеси анаеробної деградації в біотехнологічних цілях, необхідно розуміти внутрішні взаємозв'язку в співтоваристві.
5.Технологіческій аспект.
В даний час дослідження з біодеградації забруднень враховуються при розробці різних очисних споруд. При цьому використовуються різноманітні технологічні схеми біореакторів для очистки водойм, атмосфери, грунтів (Deriell et al., 1999).
Біореактори - це моделі біологічних систем. Спочатку в них використовувалися природно сформовані консорціуми мікроорганізмів, які споживали субстрат і видавали продукт, без обліку видового складу і взаємодій між різними видами мікроорганізмів усередині консорціуму.
В деяких випадках процес деградації відбувається ефективніше, якщо слідом за анаеробної фазою слід анаеробна, в якій можуть брати участь, наприклад, аеротолерантнимі мікроорганізми (O'Neill et al., 2000). У цій статті описаний UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)-реактори, використовуваний для деградації азо-барвників. В процесі культивування та накопичення певних продуктів мікроорганізмами досліджуваного мулу чергувалися анаеробні і аеробні стадії (O'Neill et al., 2000).
В роботах по вивченню біодеградації аминобензойной або аміносаліцилової кислот в біореакторах основним "робочим елементом" був мезофільний або термофільний мул очисних споруд, адаптований до визначеному субстрату (Kalyuzhnyi et al., 1998).
В даний час ведуться активні дослідження в напрямку вивчення складу різних сінтрофних асоціацій, деградуючих конкретний субстрати, і збільшення ефективності процесу.
6.Заключеніе.
Аминоароматические ксенобіотики-трудноразлагаемих макромолекули, що володіють властивістю накопичуватися в екологічних нішах. Про мікробних співтовариствах, їх руйнують, відомо сравнітедьно небагато, особливо про функції компонентів, зв'язку їх між собою, таксономической приналежності мікроорганізмів. Анаеробні мікроорганізми є первинними деструкторами гетероциклічних і ароматичних сполук. Переробляючи складні субстрати, вони утворюють продукти, споживані сінтрофнимі мікроорганізмами. На кінцевих етапах деградації субстратів важливу роль в сінтрофних консорціумах грають сульфатредуктори, метаногени і ацетогени.Оні споживають одно-і двухуглеродний субстрати і водень, виділяючи кінцеві продукти, таким чином беручи участь у поверненні вуглецю та інших компонентів аминоароматические субстратів в круговорот речовин в біосфері.


7.Спісок використаної літератури.
1. Савельєва О.В., Котова І.Б., Нетрусов А.І., 2000.Сборнік праць наукової конференції "Проблеми екології та фізіології мікроорганізмів" .МГУ, Діалог,

2000.
2. Тян А.Т., Брюханов А.Л., Котова І.Б., Нетрусов А.І.2000. Збірник праць наукової конференції "Проблеми екології та фізіології мікроорганізмів" .МГУ, Діалог, 2000.
3. Щербакова В.А.Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня канд. біол. наук. Пущино, 2000.
4. Шлегель Г.Общая мікробіологія.М., Мир, 1987.
5. Elder DJE, DJKelly.The bacterial degradation of benzoic and benzenoid compounds under anaerobic conditions: Unifying trends and new perspectives.Microbiology Reviews, 1994, vol.13, p.441-468
6. Deriel E., Comeau J., Villemur R. Two-luquid-phase bioreactors for enchanced degradation of hydrophobic / toxic compounds.Biodegradation, 1999, vol.10, p.219-233.
7. Ficker M., Krastel K., Orlicky St., Edwards E. Molecular characterization of a toluene-degrading methanogenic consortium // Applied and Environmental microbiology, 1990, p.5576-5585.
8. Heider J., Fuchs G. Microbial anaerobic aromatic metabolism.

Anaerobe, 1997, vol.3, p.1-22.
9. Kalyuzhnyi SV, Sclyar VI, Mosolova TP, Kucherenko IA, Degtyarova

NN, Russkova I., Kotova IB, Netrusov AI Methanogenic biodegradation of selected aminobenzoates.INTAS-1999-1809.
10. Kleerebezem R., Look W.Hulshoff Pol, Gatze Lettinga. Anaerobic degradation of phthalate isomers by methanogenic consortia.Applied and evironmental microbiology, 1999, vol.65, № 3, p.1152-1160.
11. Kleerebezem R., Look W.Hulshoff Pol, Gatze Lettinga. The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate. Applied and evironmental microbiology, 1999, vol.65, № 3, p.1161-1167.
12. Lochmeyer C., Koch J., Fuchs G. Anaerobic degradation of 2-aminobenzoic acid (anthranilic acid) via benzoyl-coenzym A and cyclohex-1-encarboxyl-

CoA in a denitrifying bacterium.J. Bacteriol, 1992, vol.174, p.3621-3628.
13. O'Neill C., Lopes A., Esteves S., Haw Kes FR, Hawkes DL, Willox S. Azo-dye degradation in an anaerobic-aerobic treatment system opeating on simulated textile effluent. Appl Microbial Biotechnol, 2000, vol.53, p.249-

254.
14. Schink B. Energetics of syntrophic cooperation in methanogenic degradation.Microbiology and Molecular Biology reviews, 1997, p.262-280.
15. Tan N.C.G. , Prenafeta-Boldu FX, Opsteeg JL, Lettinga G., Field JA

Biodegradation of azo-dyes in cocultures of anaerobic granular sluge with aerobic aromatic amine degrading enrichment cultures.Appl Microbial

Biotechnol, 1999, vol.51, p.865-871.


Сторінки: 1 2