Аэробный и анаэробный метаболизм ароматических соединений - Анаэробные сообщества микроорганизмов, разрушающих ароматические ксенобиотики
Существует два типа метаболизма ароматических субстратов, аэробный и анаэробный. Аэробная деградация простых ароматических соединений инициируется введением в молекулу одной или двух гидроксильных групп под действием моно - или диоксигеназ. Далее катехол подвергается ортоили метарасщеплению ароматического кольца с образованием соответствующих производных муконовой кислоты. Эти неароматические продукты дальше окисляются с использованием реакций общих метаболических путей до воды и углекислоты. Если на бензольном кольце имеются заместители, то они могут преобразовываться и отщепляться как до, так и после раскрытия кольца. Разложение ароматических кислот может начинаться с неокислительного декарбоксилирования, приводящего к образованию фенолов, которые затем окисляются в линейные непредельные дикарбоновые кислоты (Elder, 1994;Heider, 1997). Основными микроорганизмами, разрушающими в аэробных условиях простые ароматические соединения, являются представители родов Pseudomonas, Alcaligenes, Bacillus и грибы рода Aspergillus, широко распространенные в почвенных и водных экосистемах. В анаэробных условиях, при отсутствии такого окислителя как кислород, разрушение ароматических веществ происходит более сложно, в многоэтапном процессе при участии различных ферментов. Микроорганизмы способны использовать широкий набор ароматических субстратов в нитрат - , сульфат-, железо - и карбонат-восстанавливающих условиях. Основными этапами процесса биодеградации являются активирование бензольного кольца, его разрыв и об разование С1- и С2-соединений. Активирование кольца может быть результатом реакций карбоксилирования, анаэробного гидроксилирования и образования КоА-тиоэфиров ароматических кислот. В последней реакции участвуют растворимые, неспецифичные, индуцибельные КоА-лигазы или КоА-трансферазы. Центральным интермедиатом процесса биодеградации ароматических соединений является бензоил-КоА, который подвергается серии последовательных восстановлений под действием бензоил-КоА-редуктазы и гидролитическому расщеплению образовавшегося производного циклогексана. Первым неароматическим продуктом является пимелил-КоА. Далее происходит ряд окислений и декарбоксилирование глутаконил-КоА с образованием в конечном счете ацетил - КоА(Heider, 1997; Kleerebezem, 1999;Lochmeyer, 1992). Лишь немногие икроорганизмы, способные к биодеструкции ароматических соединений, выделены в виде чистых культур. Это Pseudomonas sp. , Thauera aromatica, T. chlorobenzoica, Desulfobacterium anilini, Azoarcus evansii, Magnetospirillum sp. , Delftia acidovorans, Rhodopseudomonas palustris, Syntrophus gentinae и S. buswellii. Значительно больше сведений о биодеградации таких соединений анаэробными микробными сообществами. В метаногенных условиях конечные стадии биодеструкции представлены археями родов Methanobacterium, Methanospirillum, Methanosarcina, Methanosaeta. Биодеструкция поверхностно-активных веществ типа алкилбензолсульфонатов, имеющих в алкильной цепи от одного до трех атомов углерода, начинается с сульфонатной группы, а у соединений с большим числом атомов - с боковой цепи. В аэробных условиях такие соединения разлагаются бактериями и грибами, способными к деструкции ароматических соединений. В отсутствие кислорода разрыв C-S-связи сульфоароматических соединений могут проводить бактерии с бродильным типом метаболизма. Процессы анаэробной деградации алкилбензолсульфонатов эффективней идут в сообществе, содержащем микроорганизмы родов Clostridium, Desulfovibrio, Methanobacterium, Methanosarcina.
Микроорганизмы-денитрификаторы могут использовать п-крезол, ванилат, катехол, анилин, нитробензол, хлорбензоат, бензиловый спирт, толуол, тилбензол, а также аминокислоту фенилаланин. Синтрофные метаногенные ассоциации (Syntrophus buswellii, S. gentianae) разлагают бензоат, кротонат, гентизат и гидрохиноны. Thauera aromatica и Azoarcus evansii используют 2- и 4- аминобензойные кислоты и их тиоэфиры. Помимо этого, могут быть использованы толуол, фенол, фенилпируват, фторзамещенная ароматика, фенилацетальдегид, фенилглиоксилат, алкилбензолы, терефталат и др. ( Kleerebezem, 1999;Lochmeyer, 1992).
Похожие статьи
-
С развитием химической промышленности в биосферу стало поступать более тысячи различных ксенобиотиков, которые в значительной степени загрязняют...
-
Метаболизм микрообранизмов - Физиология микроорганизмов
Метаболизм микрообранизмов - совокупность всех биохимических процессов происходящих в клетке. Различают энергитичекий метаболизм 9катабализм) - реакции...
-
Микроорганизмами принято называть мельчайшие живые существа, размеры которых меньше или немногим превышают разрешающую способность человеческого глаза...
-
Дыхание за счет кислорода воздуха называется аэробным. При отсутствии кислорода воздуха живой организм (зеленое растение, животное) не сразу умирает....
-
Химический состав микробов. Вода составляет основную массу микробной клетки - в капсульных бактериях ее больше, в бациллах меньше. В Aerobacter aceti...
-
Чувствительность микроорганизмов к антибиотикам и химиопрепаратам - это свойство микроорганизмов реагировать на действие данных препаратов приостановкой...
-
Процесс утомления - это совокупность изменений, происходящих в различных органах, системах и организме в целом, в период выполнения физической работы и...
-
Спортивная деятельность в условиях водной среды (плавание) имеет ряд физиологических особенностей, отличающих ее от физической работы в обычных условиях...
-
В каждом организме (животном, растительном или микробной клетке) все время происходят сложные процессы превращения веществ. Велика роль в этих процессах...
-
Метаболизм или обмен веществ - Основы биоэнергетики
Метаболизм - это совокупность химических реакций, протекающих в организме. При этом процессы, происходящие в просвете желудочно-кишечного тракта, не...
-
Функции серы в растительном организме - Роль основных соединений серы в жизни растении
Одна из основных функций серы в белках и полипептидах - участие SH-групп в образовании ковалентных и водородных связей, поддерживающих трехмерную...
-
Минорные соединения пива - Скажем "нет" пивному алкоголизму!
Минорные, или присутствующие в незначительных количествах компоненты пива классифицируют следующим образом: Минеральные Соединения, Витамины,...
-
Структурная роль серы в растительном организме - Роль основных соединений серы в жизни растении
Основное количество серы в растениях находится в составе белков и других органических соединений - ферментов, витаминов, горчичных и чесночных масел....
-
Нефть - это жидкий природный раствор, состоящий из большого числа углеводородов (УВ) разнообразного строения и высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых...
-
Введение - Нитрифицирующие микроорганизмы как индикаторы антропогенного воздействия на почвы
Актуальность данной работы . В последние годы значительно увеличилось антропогенное воздействие на различные биоценозы, в том числе и на микробиоценозы....
-
Мочевиной обогащают рационы жвачных; она содержит 42--46% азота. В рубце жвачных микроорганизмы строят свою клетку из карбамида. Отмершие микроорганизмы...
-
Селекция микроорганизмов, бактерий, грибов, водорослей и их роль в медицине и промышленности
"... ум заключается не только в знании, но и в умении прилагать знание на деле" Аристотель Согласно общепринятому определению - генетика микроорганизмов...
-
Анаэробные энергетические системы у женщин. К анаэробным энергетическим системам, как известно, относятся фосфагенная (АТФ + КФ) и лактацидная...
-
Введение - Виды и структура растительного сообщества
Неоднородность и динамичность среды в большинстве растительных сообществ создает условия, при которых ни один вид растений не может полностью...
-
Риккетсии, Вирусы - Изучение морфологии микроорганизмов
Риккетсии - микроорганизмы размером от 0,2 до 30 мкм. Они имеют обычное для бактерий строение клетки: двуслойную оболочку, цитоплазму, нуклеоид. По форме...
-
Процесс метаболизма - Обмен веществ в организме и защитные механизмы
Метаболизм (от греч. "превращение, изменение"), обмен веществ - полный процесс превращения химических веществ в организме, обеспечивающих его рост,...
-
Заключение - Роль основных соединений серы в жизни растении
Сера (S) входит в состав многих веществ, играющих важную роль в жизнедеятельности растений и определяющих их продуктивность. Она содержится в таких...
-
Катаболизм - Физиология микроорганизмов
Реализуется ч/з образование молекулы АТФ "разменной монеты", может превражатся в АДФ, АМФ. Эта неустойчивость позволяет выполнять функцию переноса...
-
Патогенные микроорганизмы - Патогенные микроорганизмы
Инфекция - сложный биологический процесс, возникающий в результате проникновения патогенных микробов в организм и нарушения постоянства его внутренней...
-
Анаэробные микроорганизмы, являясь представителями нормальной микрофлоры, в то же время они имеют потенциальные способности для развития инфекционного...
-
ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Как и всем живым организмам микробам присущ обмен веществ. Для построения цитоплазмы они нуждаются в пластическом материале,...
-
На примитивной Земле протекали различные химические процессы, но особую роль играли те из них, в основе которых лежит фосфор. В конечном счете именно с...
-
Микроорганизмы - продуценты липидов - Промышленное получение липидов
Для промышленного использования важное значение имеет способность усиленно накапливать липиды. Этой способностью обладают немногие микроорганизмы, в...
-
Систематика микроорганизмов - наука, изучающая разнообразие видов микроорганизмов и взаимоотношения между ними [Goodfellow, O'Donell, 1993]. Основной...
-
Видовое разнообразие растительных сообществ - Виды и структура растительного сообщества
Формирование растительных сообществ происходило в течение длительного времени, в период которого подбирались виды растений, способные существовать...
-
Физиологические группы микроорганизмов - Анализ микрофлоры почвы
В составе микрофлоры почвы принято выделять так называемые физиологические группы микроорганизмов, которые участвуют в различных процессах и на разных...
-
Транспорт питательных веществ в бактериальную клетку - Физиология микроорганизмов
Пассивный - облегченная диффузия, в следствии разности концентрации питательных веществ, без затрата энергии. Отвечает за транспорт цитоплазматическая...
-
Брожение - процесс анаэробного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов, происходящий под влиянием микроорганизмов или выделенных из...
-
Дарвин о видообразовании. Микроэволюция - Сущность эволюционной теории Чарльза Дарвина
Возникновение новых видов Дарвин представлял как длительный процесс накопления полезных изменений, увеличивающихся из поколения в поколение. Мелкие...
-
Вещественная основа жизни - Происхождение жизни на Земле
XX век привел к созданию первых научных моделей происхождения жизни. В 1924 году в книге Александра Ивановича Опарина "Происхождение жизни" была впервые...
-
Начало жизни на Земле - Происхождение жизни на Земле
Начало жизни на Земле - появление нуклеиновых кислот, способных к воспроизводству белков. Переход от сложных органических веществ к простым живым...
-
Отличие живого от неживого - Естественнонаучные модели происхождения и развития жизни
В вещественном плане в состав живого обязательно входят высокоупорядочные органические соединения: белки и нуклеиновые кислоты. В структурном плане живое...
-
Характеристика основных разделов элементарной биохимии - Элементарная биохимия
Белки В настоящее время установлено, что в живой природе не существует небелковых организмов. Белки - это высокомолекулярные полимерные соединения,...
-
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) состоит из органического основания аденина (I), углевода рибозы (II) и трех остатков фосфорной кислоты (III)....
-
Способы существования и типы жизни - Прокариотические организмы и их роль в биоценозах
В зависимости от того, какой источник энергии могут использовать прокариоты, их делят на фототрофофв (источник энергии - свет) и хумотрофов (источник...
Аэробный и анаэробный метаболизм ароматических соединений - Анаэробные сообщества микроорганизмов, разрушающих ароматические ксенобиотики