teórica 12 degradación compuestos xenobióticos

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 organismosvivos, 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 elambiente.

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 sustitucionescon 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 borkumensisGeobacter sulfurreducensDeinococcus radiodurans

Hidrocarburos

-Rutas de degradación

-Regulación

-Factores que mejoran la degradación

-Identificación de microorganismos degradadores en una población

- 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

Hidrocarburos, rutas de degradación

Aromáticos

AsfaltenosResinas

Alta estabilidad

Degradación de HC aeróbica aceptor de e- O2 anaeróbica aceptor de e- NO3 SO4 CO2 (en metanógenas)

Enzimas aeróbicas catalizan degradación de alcanos, monoaromáticos ,policíclicos, hidrocarburos clorinados, nitroaromáticos.

Monooxigenasas Dioxigenasas

Enzimas anaeróbicas: Decloracion reductiva: Dehalogenasas reductorasAdición de fumarato: Alquil succinato sintetasas

Insertan ambos átomos del O2

Insertan un átomo de O2 molecular, el otro se reduce para formar H2O

Aerobiosis

α-hidroxilación

-Se hidroxila un C terminal-Alcohol deshidrog produceun aldehído-Se oxida el aldehído, forma ác carboxílico de cadena larga(ácido graso)-el ác graso es “activado” concoenzimaA y degradado a acetylCoA por β-oxidación-ciclo de Krebs

Degradación aeróbica de alcanos

- Ruta de oxidación Subterminal- Degradación anaeróbica(Fe, nitratos o sulfatos comoaceptores de e-; procesos más lento)

Otras vías

Enzimas catabólicas asociadasa membranas

Degradación aeróbica de aromáticos: -Activación del anillo de benceno - Clivaje del anillo

Monooxigenasas o dioxigenasas

Rutas superiores

Rutas inferiores

IntradiolO-clivaje

Extradiolm-clivaje

Degradación de poliaromáticos

Acido salicílico (catecol)

Acido gentísico (protocatecuato)

SIP (stable-isotope probing)13C, incorporación en los ácidos grasos, liberación de CO2 marcado

Formas de medir degradación

HPLC , análisis de productos formados

Consumo de O2

Regulación de la degradación

-Genes en operones-en gral son inducibles por el compuesto a degradar-la mayoria en plásmidos

Genes alk

Factores que influyen en la capacidad degradativa en el ambiente

-Microorganismos presentesAchromobacter,Acinetobacter, Alcaligenes,Arthrobacter, Bacillus,Flavobacterium,Nocardia, yPseudomonas spp. Y los coryneformsEntre 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 genéticosplásmidos -enriquecimiento selectivo

-Producción de surfactantes o tensioactivos tensión superficial

-Quimiotaxis

Control - Control + cepa I cepa III cepa IV cepa V

Cepa A Cepa C Cepa D Cepa E DBS 1 %

- Bioaumentación

Paul, 2006

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