Ксенобиотики, биодеградация

Биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде [c.284]

Участие микробных сообществ в биодеградации ксенобиотиков [c.284]

Каждый тип окружающей среды обладает своей популяцией микроорганизмов. Даже в самых экстремальных условиях, при высокой температуре или низком pH, существуют некоторые монокультуры. Именно благодаря гетерогенности природных популяций многие ксенобиотики могут подвергаться биодеградации. [c.320]

Биодеградация органических соединений, загрязняющих окру- жающую среду, оправдана только в том случае, если в результате происходит их полная минерализация, разрушение и де токсикация если же биохимическая модификация этих соединений приводит к повышению их токсичности или увеличивает время нахождения в среде, она становится не только нецелесообразной, но даже вредной. Детоксикация загрязняющих среду веществ может быть достигнута путем всего одной модификации структуры. Судьба ксенобиотика зависит от ряда сложным образом взаимосвязанных факторов как внутреннего характера (устойчивость ксенобиотика к различным воздействиям, растворимость его в воде, размер и заряд молекулы, летучесть), так и внешнего (pH, фотоокисление, выветривание). Все эти факторы будут определять скорость и глубину его превращения. Скорость биодеградации ксенобиотика данным сообществом микроорганизмов зависит от его способности проникать в клетки, а также от структурного сходства этого синтетического продукта и природного соединения, который подвергается естественной биодеградации, В удалении ксенобиотико из окружающей среды важную роль играют различные механизмы метаболизма, [c.284]

Метаболические пути биодеградации ксенобиотиков, созданные методами генной инженерии [c.276]

В большинстве случаев при исследовании биодеградации использовался традиционный подход, основанный на выделении и анализе свойств чистых изолятов из окружающей среды. С другой стороны, из-за гетерогенности среды в ней формируются местообитания для множества разных микроорганизмов с самыми разнообразными метаболическими свойствами. Эти местообитания не могут не быть взаимосвязанными друг с другом. Ксенобиотики подвергаются действию смешанных популяций микроорганизмов, т. е. сообществ, для которых характерны отношения кооперации, комменсализма и взаимопомощи. [c.284]

Д (2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота), используемая в сельском хозяйстве в качестве гербицида, относится к числу устойчивых к биодеградации и наиболее опасных для окружающей среды ксенобиотиков. [c.54]

Учитывая способы получения биологических объектов - деструкторов ксенобиотиков, возможны два варианта биоочистки и биоремедиации. Первый вариант - для участков с застарелыми загрязнениями, где почти всегда обитает дикая, аборигенная микрофлора, способная их трансформировать. Такие загрязнения можно удалять in situ (по месту) без внесения биопрепаратов. При этом биодеградация лимитируется факторами окружающей среды и свойствами загрязнения, такими как содержание кислорода в среде, растворимость вещества-загрязнителя и др. Второй вариант - предварительно получают биологически активный штамм, накапливают жизнеспособные клетки, которые вносят в виде биопрепарата в загрязненную среду. Этот вариант целесообразно применять в северных регионах и при обработке мест с незастарелыми загрязнениями [c.341]

Микроорганизмы, обладающие огромным разнообразием ферментных систем и большой лабильностью метаболизма, и являются тем звеном, которое в основном ответственно за самоочищение природных экосистем и может осуществлять биодеградацию природных и синтетических ксенобиотиков, тем самым возвращая основные питательные элементы в глобальный цикл. [c.291]

Некоторые микроорганизмы обладают природной способностью к деградации различных ксенобиотиков, однако следует иметь в виду, что 1) ни один из них не может разрушать все органические соединения 2) некоторые органические соединения в высокой концентрации подавляют функционирование или рост деградирующих их микроорганизмов 3) большинство очагов загрязнения содержит смесь химикатов, и микроорганизм, способный разрушать один или несколько ее компонентов, может инактивироваться другими компонентами 4) многие неполярные соединения адсорбируются частицами почвы и становятся менее доступными 5) биодеградация органических соединений часто происходит довольно медленно. Часть этих проблем можно решить, осуществив конъюгационный перенос плазмид, которые кодируют ферменты разных катаболических путей, в один реципиентный штамм (рис. 13.5). Если две плазмиды содержат гомологичные участки, то между ними может произойти рекомбинация с образованием гибридной плазмиды, которая имеет больший размер и обладает свойствами исходных плазмид. Если же две плазмиды не содержат гомологичных участков и относятся к разным группам несовместимости, то они могут сосуществовать в одной бактерии. [c.276]

Биотехнологическое использование ризосферного симбиоза рассматривается в настоящее время в двух аспектах 1) фиторемедиация загрязненных вод и почв и 2) модификация ризосферного микробного сообщества для создания благоприятных условий развития сельскохозяйственных растений. В первом случае успешная биодеградация ксенобиотиков происходит именно в симбиозе микроорганизмов с растением, причем возможна генно-инженер-ная модификация как микробного компонента, так и самого растения для повышения активности трансформации трудноразлага-емых веществ. Во втором случае предполагается введение в сообщество как микроорганизмов, активирующих развитие растения (азотфиксаторов, продуцентов стимуляторов роста), так и поставщиков биоконтролирующих агентов, сдерживающих проникновение и рост патогенных микроорганизмов. Интродуцируемые организмы могут быть выделены из окружающей среды или сконструированы в лаборатории. [c.279]

Перед транспортировкой твердых отходов на свалку они могут быть подвергнуты обработке, т. е. измельчению, перемалыванию и дроблению [245]. Эта предварительная обработка может сильно влиять на катаболические процессы в твердых отходах. На типичной свалке, где отходы размещаются по отсекам, вся система в целом работает как группа реакторов периодического действия, в которых отходы находятся на разных стадиях биодеградации и подвергаются случайным воздействиям, например попаданию воды, содержащей растворенный кислород или различные ксенобиотики. В этом случае можно применить простую модель периодических культивирований, действующих в той последовательности, в какой происходит загрузка. Для более традиционного типа свалки (постепенная загрузка без ежедневного закрывания ячеек) можно использовать модель периодического культивирования с повторным внесением посевного материала микроорганизмов и беспозвоночных. [c.147]

Эти наблюдения привели к исследованиям способности природных микробных популяций к детоксикации ксенобиотиков в природных условиях. Такие исследования, часто использующие почвенные микрокосмы [646—648], позволили установить, что ряд соединений, казалось бы, неспособных к биодеградации, поддавались ей, пока были достаточно близки по структуре природным субстратам катаболических реакций, уже присутствующих в популяциях микроорганизмов [649]. Данные такого рода привели к переоценке механизмов отбора и адаптации у микроорганизмов. [c.319]

В настоящее время селекционированы микроорганизмы, способные активно разлагать многие загрязнения, как природные биополимеры и их аналоги, так и ксенобиотики (нефть и нефтепродукты, полимеры, хлорор-ганические соединения, тринитротолуол и др.), которые считались ранее устойчивыми к биодеградации. [c.12]

Бактерии ризосферы синтезируют тиамин и другие витамины, ростовые вещества (фитогормоны) - гиббереллин и гетероауксин, ингибиторы многих фитопатогенных микроорганизмов разрушают органические и минеральные соединения повышают эффективность использования растением минеральных веществ почвы. В ризосфере наиболее интенсивно протекает азотфиксация, интенсивнее происходит биодеградация многих органических ксенобиотиков микроорганизмами. [c.151]

Биотрансформация, биодеградация ксенобиотиков под воздействием живых организмов микроорганизмов, растений, животных. [c.250]

При биодеградации ксенобиотиков в природных средах за длительность лаг-фазы принимают время, необходимое микроорганизмам для разложения приблизительно 10% субстрата. В лаг-фазе при адаптации микробной популяции происходит синтез ферментов, осуществляющих биодеградацию или усвоение ксенобиотика. Лаг-фаза довольно продолжительна. Длительность ее зависит от физиологической активности и генетических особенностей микроорганизмов, так как ферменты, воздействующие на ксенобиотики, и их аналоги индуцибельны или находятся под контролем сложных регуляторных механизмов. При повторном попадании ксенобиотика в данное местообитание адаптационный период уменьшается. Адаптация популяции может сохраняться несколько месяцев после исчерпания субстрата. Например, почвенный биоценоз сохраняет способность быстро, без длительной лаг-фазы воздействовать на гербицид 2,4-Д в течение года с момента первого контакта с этим гербицидом. [c.361]

Технологии будущего смогут широко использовать штаммы микроорганизмов, полученные методами генной инженерии. В связи с этим освещаются успехи биотехнологии, достигнутые в работе с микроорганизмами, участвующими в биодеградации ароматических соединений, и трудности, вызванные плохоразру-шающимися ксенобиотиками. Также рассматриваются биологическая борьба с вредителями и биологическая фиксация азота. В последней, теоретической главе оцениваются возможности биотехнологии и ее роль в природоохранных технологиях. [c.6]

В начальной стадии катаболизма твердых отходов, сопровождаемого физическими и химическими процессами, преобладают аэробные процессы, в ходе которых наиболее лабильные молекулы быстро разрушаются рядом беспозвоночных (клещи, двупароногие, равноногие, нематоды) и микроорганизмов (грибы, бактерии и актиномицеты) — см. главу 8. Утилизация миксо-трофных субстратов затем сменяется последующим катаболизмом макромолекул, таких как лигноцеллюлозы, лигнин, танины и меланины, которые способны только к медленной биодеградации, что приводит к тому, что кислород перестает быть лимитирующим субстратом. Продолжительность этого периода сильно варьирует и частично зависит от предобработки, которая может менять степень доступности кислорода. Наиболее удачный метод оценки степени биодеградации основан на различиях в скорости разложения целлюлозы и лигнина [240]. Отношение содержания целлюлозы к лигнину составляет 4,0 0,9—1,2 и 0,2 соответственно для непереработанных твердых отходов, активно перерабатываемых или частично стабилизированных отходов на свалке и полностью стабилизированных отходов, так как лигнин постепенно все хуже поддается переработке. Ксенобиотики [c.147]

Синергическая деградация ксенобиотиков может также предотвратить появление токсичных интермедиатов, поскольку в ряде случаев частичное разложение приводит к возникновению более токсичного соединения, чем исходное вещество. Невозможно в рамках данной главы детально обсудить роль микробиологических сообществ в биодеградации ксенобиотиков, но важно представлять себе сложность таких гетерогенных биокатализаторов деградации при конструировании штаммов для достижения заданной степени деградации. Более полная информация о роли микробиологических сообществ представлена в обзоре Балла и Слэйтера [654]. [c.321]

Многие синтезированные ксенобиотики подобны по химическим свойствам природным веществам-аналогам. Биотрансформация таких ксенобиотиков осуществляется так же, как и их природных аналогов. Так, биодеградация галогенсодержащих органических веществ протекает по путям катаболического распада их негалогенированных аналогов, но с меньшей скоростью. [c.315]

Если ксенобиотик потенциально биодоступное соединение и является единственным субстратом, энергетические затраты на поддержание системы ферментов его биотранформации часто не компенсируются за счет энергии, извлекаемой при биодеградации ксенобиотика. Поэтому такие соединения труднодоступны для микроорганизмов. Дополнительный органи- [c.315]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология