ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ОГЛАВЛЕНИЕ из "Научные основы экобиотехнологии" Ведущая роль в трансформации и минерализации органических ксенобиотиков принадлежит хемоорганотрофным (гетеротрофным) микроорганизмам, особенно бактериям, синтезирующим разнообразные ферментные системы. [c.336] Наиболее характерные реакции трансформации и участвующие в них микроорганизмы приведены ниже. [c.336] Из бактерий, расщепляющих органические ксенобиотики, по частоте встречаемости, числу видов (около 30) и спектру разрушаемых соединений первое место занимают псевдомонады. [c.339] Полихлорированные соединения могут быть дехлорированы смешанными культурами, состоящими из аэробных и анаэробных микроорганизмов. [c.339] Эффективная минерализация смешанными популяциями может быть обусловлена и более оптимальными условиями для деградации, например. [c.339] Биодеградирующая активность сообщества микроорганизмов зависит от его состава, скорости роста и обмена между видами питательными веществами и генетическим материалом. Накапливаемые метаболиты могут быть токсичны для одного компонента сообщества и могут усваиваться другими микроорганизмами, что ускоряет в совокупности процесс разложения (феномен детоксификации). [c.340] Подбор штаммов-деструкторов ксенобиотиков облегчается тем, что на начальном этапе подготовительного метаболизма многие ферменты не проявляют специфичности. В результаге микроорганизмы способны к трансформации и кометаболизму группы соединений со сходными структурой и химическими свойствами. [c.340] В селекции на базе существующих штаммов важна адаптация микроорганизмов к потреблению биологически устойчивого, ин гда токсичного органического ксенобиотика. Цель адаптации сводится к изменению специфичности фермента, катализирующего превращения соединения-аналога, иногда - к преодолению токсического действия ксенобиотика или к получению мутантов, содержащих конститутивные ферменты. [c.340] Так как ферменты подготовительного метаболизма характеризуются невысокой специфичностью, то метаболизм ксенобиотиков идет по путям природных аналогов. [c.341] Помимо селекционных методов, перспективно получение рекомбинантных микроорганизмов методами генной инженерии. [c.341] У бактерий гены, ответственные за деградацию, находятся на хромосоме (гены центрального метаболизма) либо сосредоточены на внехромосом-ных элементах - катаболических плазмидах, плазмидах деградации (гены периферийного метаболизма). [c.342] В генной инженерии бактериальные плазмиды используют в качестве векторных систем для передачи генетического материала от хозяина (клетки донора) в клетки реципиента. Они представляют собой саморегулирующиеся кольцевые двунитевые молекулы ДНК и способны стабильно и автономно существовать в клетке в характерном для каждого типа плазмид числе копий. Саморепликация плазмиды осуществляется с помощью ферментных систем клетки-хозяина. Плазмиды относятся к подвижным элементам (векторам), т.е. способны к внутривидовому переносу между клетками популяции, клетками различных видов и родов микроорганизмов. Плазмиды, которые могут передаваться от одной бактерии к другой при конъюгации (специфический половой процесс у прокариот, обеспечивающий перенос генетического материала), называют трансмиссивными. [c.342] Хромосомы и плаЗхМиды способны обмениваться генетическим материалом, Плазмиды, объединяющиеся с бактериальной хромосомой (встраивающиеся в нее), называют эписомами. [c.342] Внутри- и межплазмидная рекомбинация (новые сочетания генов), рекомбинация между плазмидой и хромосомой хозяина могут приводить к возникновению новых комбинаций генов и распространению катаболических путей деградации, кодируемых плазмидами (модулярная эволюция). [c.342] Плазмиды имеют изменчивую структуру и существуют в стабильной форме только в том случае, если этому способствуют условия среды. Например, когда с определенной плазмидой связана катаболическая функция, присутствие субстрата-ксенобиотика стабилизирует ее структуру в процессе популяционной автоселекции. При отсутствии селективного давления (ксенобиотика) автономные плазмиды быстро элиминируются, но стабильны после включения их в х ромосому. [c.343] Таким образом, генетическая конструкция и механизмы переноса генов обеспечивают необходимую пластичность бактериального генома и метаболизма ксенобиотиков микроорганизмами, их адаптацию к различным соединениям и быстрое распространение необходимых генов внутри популяции. [c.343] По молекулярной массе и числу копий в клетке плазмиды можно разделить на две группы крупные, как правило, трансмиссивные плазмиды с молекулярной массой (30-100) 10 число копий в клетке небольшое (по 1-2 на хромосому) мелкие нетрансмиссивные плазмиды с молекулярной массой (1-10) 10, число копий в клетке 10-15 и более на хромосому. Существует классификация по несовместимости. Совместимые плазмиды могут существовать одновременно в одной и той же клетке, несовместимые неспособны сосуществовать в одной и той же бактериальной клетке. [c.343] Плазмиды различают также по свойствам, которые они придают бактериальным клеткам. [c.343] Вернуться к основной статье