Polución del ambiente....
-Plantas farmacéuticas y químicas  xenobióticos y polímeros sintéticos)
-Industria del papel, producción de pulpa, imprentas compuestos clorados
-Minería y plantas de procesamiento de metales pesados
-Industria de los combustibles fósiles (petróleo)
- Utilización intensiva del suelo: exceso de fertilizantes, pesticidas, herbicidas, etc.
Procesos naturales, fisicoquímicos
Muy lentos !!
Alternativa Uso de organismos vivos
Fitorremediación
Microorganismos
Capacidad de degradar compuestos xenobióticos : inherente a muchos organismos
vivos, especialmente a microorganismos
-Gran diversidad,
-Plasticidad metabólica,
-Alta velocidad de reproducción
-Capacidad de transferencia horizontal de genes
Desarrollo y adaptación a condiciones rápidamente cambiantes del
ambiente.
Compuestos recalcitrantes: resisten la biodegradación y persisten en el
ambiente.
Esta resistencia a ser degradados puede deberse a que
-no son reconocidos como sustrato por las enzimas existentes
-son altamente estables, es decir inertes químicamente debido a sustituciones
con grupos halógenos, nitro, sulfonato, etc
-Insolubles en agua
-Altamente tóxicos o que originan comp altamente tóxicos al ser degradados
Ejemplos : Halocarbonos, bifenilos policlorados, polímeros sintéticos, etc
Secuenciación de genomas bacterianos
Alcanivorax borkumensis
Geobacter sulfurreducens
Deinococcus radiodurans
Hidrocarburos
-Rutas de degradación
-Regulación
-Factores que mejoran la degradación
-Identificación de microorganismos
degradadores en una población
Hidrocarburos, rutas de degradación
- de cadena lineal (alifáticos)
- aromáticos (hidrofobicidad intercalado en memb biológicas)
- asfaltenos (fenoles, ácidos grasos, cetonas, ésteres y porfirinas
- Resinas: piridinas, quinolinas, carbazoles, sulfóxidos y amidas.
Difieren en la susceptibilidad a ser degradados por microorganismos
Alifáticos
Aromáticos
Alta estabilidad
Asfaltenos
Resinas
Degradación de HC
Aerobiosis
aeróbica
anaeróbica
aceptor de e- O2
aceptor de e- NO3 SO4 CO2
(en metanógenas)
Monooxigenasas
Dioxigenasas
Insertan un átomo de O2 molecular,
el otro se reduce para formar H2O
Insertan ambos átomos del O2
Enzimas aeróbicas catalizan degradación de alcanos, monoaromáticos ,
policíclicos, hidrocarburos clorinados, nitroaromáticos.
Enzimas anaeróbicas: Decloracion reductiva: Dehalogenasas reductoras
Adición de fumarato: Alquil succinato sintetasas
Degradación aeróbica de alcanos
α-hidroxilación
-Se hidroxila un C terminal
-Alcohol deshidrog produce
un aldehído
-Se oxida el aldehído, forma ác
carboxílico de cadena larga
(ácido graso)
-el ác graso es “activado” con
coenzimaA y degradado a
acetylCoA por β-oxidación
-ciclo de Krebs
Otras vías
- Ruta de oxidación Subterminal
- Degradación anaeróbica
(Fe, nitratos o sulfatos como
aceptores de e-; procesos más lento)
Enzimas catabólicas asociadas
a membranas
Degradación aeróbica de aromáticos: -Activación del anillo de benceno
- Clivaje del anillo
Rutas superiores
Monooxigenasas o dioxigenasas
Rutas inferiores
Intradiol
O-clivaje
Extradiol
m-clivaje
Degradación de poliaromáticos
Acido salicílico (catecol)
Acido gentísico (protocatecuato)
Formas de medir degradación
HPLC , análisis de productos formados
Consumo de O2
SIP (stable-isotope probing)
13C, incorporación en los ácidos grasos, liberación de CO marcado
2
Regulación de la degradación
Genes alk
-Genes en operones
-en gral son inducibles por el compuesto a degradar
-la mayoria en plásmidos
Factores que influyen en la capacidad degradativa en el ambiente
-Microorganismos presentes
Achromobacter,Acinetobacter, Alcaligenes,Arthrobacter, Bacillus,Flavobacterium,Nocardia,
yPseudomonas spp. Y los coryneforms
Entre los hongos, Aureobasidium, Candida, Rhodotorula,y Sporobolomyces spp en agua de mar y
Trichoderma y Mortierella spp en suelos
-Adaptación exposición previa a HC -Inducción de enzimasespecíficas
-cambios genéticosplásmidos
-enriquecimiento selectivo
-Producción de surfactantes o tensioactivos
tensión superficial
Control -
Control +
cepa I
cepa III
cepa IV cepa V
Cepa A
-Quimiotaxis
Cepa C
Cepa D
Cepa E
DBS 1 %
Paul, 2006
- Bioaumentación
Identificación de microorganismos degradadores
en una población
Técnicas dependientes de cultivo
DNA SIP (stable isotope probing)
Técnicas independientes de cultivo
DGGE de amplicones
Hibridización in situ
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