Углеводородокисляющие микроорганизмы – перспективные объекты экологической биотехнологии
Дипломная работа - Биология
Другие дипломы по предмету Биология
разования изображены на рисунке 5.
Рисунок 5 - 2,4-дихлорфеноксиформиат, спонтанно разлагающийся в соответствующие фенолы
Гриб Aspergillus niger осуществляет бетта-окисление боковой цепи и гидроксилирование гамма-феноксимасляной и омега-феноксивалериановой кислот в ароматическом ядре. При этом образуются соответственно 4-оксифеноксиуксусная и бетта-(4-оксифеноксипропионовая) кислоты. Помимо бетта-окисления, видимо, в молекуле 2,4-дихлорфеноксимасляной кислоты (2,4-ДМ) происходит разрыв эфирной связи (омега-связи), в результате образуются фенолы и жирные кислоты. Данная реакция изображена на рисунке 6.
Рисунок 6 - Разрыв эфирной связи в молекуле 2,4-дихлорфеноксимасляной кислоты (2,4-ДМ)
Разрыв эфирной связи, в отличие от бетта-окисления, немедленно инактивирует гербицид.
2.4 Трансформация галогенпроизводных циклических углеводородов
Галогенпроизводные циклических углеводородов остаются в почве неизменными в течение многих лет после внесения. Хлордан сохраняется в почве 12 лет после обработки, гептахлор - 9, альдрин - 4 года. Альдрин при этом превращается в диэльдрин, который накапливается в почве в количестве 10% от внесенной дозы.
Устойчивость хлорфенолов к микробному разложению в трансформации зависит от положения и числа атомов хлора в фенольном кольце. Широко применяемый гербицид пентахлорфенол (пента) считается одним из наиболее персистентных соединений семейства хлорфенолов. Наиболее активным трансформантом пентахлорфенола является Trichoderma virigatum. Данная культура метилирует пестицид до пентахлорфенола, который менее токсичен.
Полихлорзамещенные бифенилы могут деградироваться и трансформироваться культурами Achromobacter, причем при деградации n'n'-дихлорбифенила образуется n-хлорбензойная кислота, а второе бензольное кольцо расщепляется по мета-пути.
Разложение фунгицида хлоронеба (1,4-дихлор-2,5-диметоксибегоола) и продукта его деградации - 2,5-дихлор-4-метоксифенола осуществляется культурами Fusarium sp., Trichoderma viride и Mucor ramannanus только в присутствии ростовых факторов.
Дихлордифенилтрихлорэтан относится к особо устойчивым соединениям. Трансформация ДДТ чистыми культурами актиномицетов и бактерий осуществляется успешно, но в почве деградация минимальна. Многим исследователям удалось осуществить деградацию ДДТ до водорастворимых метаболитов с помощью грибов, но внесение спор грибов в почву, загрязненную ДДТ, не приносило желаемого результата. Большое влияние ни разложение ДДТ культурами и почве оказывает присутствие аборигенной микрофлоры, метаболитов микроорганизмов, остаточных количеств инсектицидов.
2.5 Трансформация карбаматов
В последнее время широкое применение нашли пестициды, в основе которых лежат анилиновые основания. Возможность их дектосикации с помощью микроорганизмов изучается весьма интенсивно. Первоначально ацетанилид, пропанилид и другие производные гидролизуются до соответствующих анилиновой и алькильной частей, затем анилиновые производные трансформируются в соответствующие азобензолы. Возможна также детоксикация образующихся хлоранилинов путем микробиологического ацетилирования, гидроксилирования или окисления аминогруппы.
Хлорпрофам может быть гидролизован ферментными препаратами Pseudomonas striata по механизму,изображённому на рисунке 7.
Рисунок 7 - Гидролиз хлорпрофама
На скорость ферментативного гидролиза фенилкарбаматов большое влияние оказывают индукционный, стерический, резонансный эффект и размеры молекулы. Скорость гидролиза убывает в ряду С2H5, n-С3H7,изо- С3H7, С6H7CH2 ,когда эти группы находятся в эфирной части.
Широкое применение в трансформации карбаматов нашел фермент - арилациламидаза, который был выделен из культуры Bacillus sphaericus AT2123.
Фермент обладает субстратной специфичностью и катализирует расщепление большого разнообразия субстратов фениламидного типа (ациланилидные гербициды и фенилкарбаматы) до соответствующих анилинов. Наибольшая активность проявлялась в отношении простых ациланилидов.
2.6 Трансформация замещенных мочевины
Условия, благоприятствующие росту микроорганизмов, например, оптимальная температура и влажность, способствуют инактивации гербицидов - производных мочевины. Представители родов Xanthomonas, Sarcina, Bacillus, PeniciUium, Aspcrgillus могуг использовать монурон как единственный источник углерода.
Микроорганизмы способны отщеплять метильные группы и окислять их, а также дезаминировать и декарбоксидировать молекулу гербицида.
В настоящее время предложен следующий механизм разложения хлороксурона, представленный на рисунке 8, состоит в последовательном метилировании и дезаминировании-декарбоксилировании:
Рисунок 8 - Механизм разложения хлороксурона
2.7 Трансформация триазинов
Триазины - гербициды, обладающие широким спектром биологической активности. Селективность триазинов зависит от заместителей в триазиновом ядре. Замещенные хлортриазины, такие как симазин, атразин используются в качестве источника азота грибами Fusarium oxysporum, Fusarium avenaceum, Penicilliuin cyclopium, Penicillium lanosocoerubum, Cylindrocarpon radicicola, Stachybotrys sp., но вышеуказанные организмы не способны усваивать углерод этих соединений.
.8 Биодеградация поверхностно-активных углеводородов
Поверхностно-активные углеводороды (ПАУ) тем устойчивее к биодеградации, чем больше конденсиро?/p>