Восстановление ароматического кольца 2,4,6-тринитротолуола как путь его деградации

• Автор: Зиганшин, Айрат Мансурович
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 122 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. 2,4,6Тринитротолуол ТНТ и формирование основополагающей концепции его микробного метаболизма

2. Токсичность и мутагенность ТНТ

3. Аэробный метаболизм ТНТ у прокариот

4. Анаэробный метаболизм ТНТ у прокариот

5. Метаболизм ТНТ у грибов

6. Метаболизм ТНТ у растений

7. Взаимодействие ТНТ и его интермедиатов с органическим матриксом почвы
8. Метаболизм динитротолуолов микроорганизмами
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
1. Источники и условия выделения микроорганизмов
2. Выделение и идентификация дрожжей
3. Культивирование дрожжей в отсутствие и в присутствии ТНТ
4. Световая микроскопия
5. Определение способности дрожжей утилизировать нитриты и нитраты
6. Определение способности дрожжей к гетеротрофной нитрификации
7. Аналитические методы
7.1. Спектрофотометрия
7.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография
7.3. Массспектрометрия
7.4. Хроматомассспектрометрия
7.5. Ионная хроматография
7.5.1. Определение нитрит и нитратионов
7.5.2. Определение органических кислот
8. Химические реактивы
9. Статистическая обработка результатов
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Выделение и идентификация микроорганизмов, способных к редукции ароматического кольца ТНТ
2. Трансформация ТНТ штаммом У. Иро1уИса АМЫ5
2.1. Конверсия ТНТ в аэробных условиях роста при 6.0
2.1.1. Начальный этап трансформации ТНТ
2.1.2. Анализ продуктов восстановления ароматического кольца ТНТ
2.1.3. Второй этап трансформации ТНТ
2.1.4. Рост дрожжей и продукция органических кислот
2.1.5. Трансформация ТНТ в условиях роста при повышенной молярности фосфатного буфера
2.2. Конверсия ТНТ в аэробных условиях роста при 7.0
2.3. Конверсия ТНТ в статических условиях роста на уровне 6.07.0
2.4. Конверсия ТНТ в анаэробных условиях роста
3. Трансформация ТНТ штаммом б. сапсИ1ит А1Ч
4. Трансформация ВЭЖХочищенных ТНТгидридных комплексов
4.1. Стабильность С3 моногидридного комплекса ТНТ
4.2. Абиотическое взаимопревращение ТНТгидридных комплексов
4.3. Трансформация индивидуальных ТНТгидридных комплексов клетками дрожжей
5. Превращение нитритиона в присутствии и в отсутствие дрожжевых клеток
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Если атака нитрогрупп ТНТ ферментативными системами микроорганизмов ведет к генерации высокотоксичных нитрозо и гидроксиламинодинитротолуолов . iv . ТНТ с выделением азота в виде 2. Возможность такой денитрации в трех первых работах . i . i . ТНТгидридных комплексов, хотя идентификация нитрита была осуществлена с использованием лишь цветной реакции Грисса, которая требует подтверждения. Согласно другой версии Рак . ТНТ по обоим альтернативным направлениям. Очевидно, что применение микроорганизмов, способных к гидридной редукции ТНТ и последующей деградации образовавшихся комплексов при обезвреживании ТНТзагрязненных объектов, перспективно с точки зрения эффективности биоремедиации. ТНТ, помимо экологических аспектов его трансформации, представляет интерес как модель поведения нитроарилов в организме высших эукариот, поскольку они не только контактируют с этим веществом в условиях промышленных производств военного профиля, но и находятся под воздействием лекарств и пестицидов, молекулы которых содержат нитроароматические фрагменты. Цель и задачи исследования. Научная новизна. В результате широкого скрининга микроорганизмов в настоящей работе выделены 2 штамма дрожжей Уаггота Нро1уИса ЛЫЫ5 и СеоМскит сапИс1ит АН, которые восстанавливают ТНТ по пути присоединения гидридионов к его ароматическому кольцу и одновременно отщепляют нитрогруппы от образовавшихся метаболитов. На основе способности дрожжей к трансформации исходного токсиканта по данному пути впервые обнаружены восемь гидридных комплексов ТНТ, тогда как ранее в литературе сообщалось о существовании лишь пяти форм. НТНТ, существование которого раньше базировалось только на предположениях. Все обнаруженные интермедиаты в данной работе охарактеризованы с применением усовершенствованных аналитических методов, что позволило представить их хроматографические, спектрофотометрические и массспектральные характеристики. Установлена способность дрожжей к разрушению трех ТНТгидридных комплексов с промежуточной аккумуляцией нитритионов. Впервые доказано образование нитратиона как результата окисления дрожжами ранее выделившегося нитритиона. Способность к денитрации ТНТ в сочетании с окислением нитритиона в нитратион изучаемыми дрожжами уникальна и представляет интерес с точки зрения биоремедиации ТНТзагрязненных объектов. Выявлено стимулирующее влияние аэрации и снижения среды на деградацию ТНТгидридных комплексов дрожжами . и . 4. Впервые осуществленная ВЭЖХочистка восьми гидридных форм ТНТ позволила продемонстрировать возможность их взаимного абиотического превращения. Доказано непосредственное участие дрожжей в элиминации нитрогрупп из интермедиатов гидридного восстановления ТНТ. Практическая значимость. Способность детектировать метаболиты превращения ТНТ по альтернативным путям его восстановления очень важна с позиций оценки эффективности ремедиации ТНТзагрязненных объектов. Совершенствование методов обнаружения данных интермедиатов, несомненно, способствует пониманию более глубоких механизмов трансформации исходного взрывчатого вещества. Так, примененный в данной работе новый ВЭЖХдиодный метод разделения продуктов нитроредукции ТНТ, разработанный коллегами из Университета штата Монтана США под руководством профессора Р. Наша работа позволила поновому взглянуть на механизм трансформации ТНТ низшими эукариотами, обнаружить нитрит и нитратионы, которые являются индикаторами частичной минерализации исходного токсиканта. Раскрытие данного механизма в будущем должно повысить эффективность технологий по обезвреживанию ТНТзагрязненных территорий. Дрожжи . и . 4, выделенные нами из нефтезагрязненных торфяников и отходов нефтехимии, являются доминирующими микроорганизмами в этих антропогенных местообитаниях. Их поистине удивительная способность выживать и доминировать в таких экстремальных условиях, в сочетании с уникальным механизмом деградации ТНТ, делает данные штаммы перспективными с точки зрения биоремедиации промышленных отходов, загрязненных взрывчатыми веществами.