Исследование аэробных бактерий, разлагающих полихлорированные бифенилы и хлорбензойные кислоты

• Автор: Рыбкина, Дарья Олеговна
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список принятых сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Микроорганизмы и их сообщества, осуществляющие деградацию полихлорированных бифенилов и хлорбензойных кислот.

1.1.1. Микроорганизмыдеструкторы полихлорированных бифенилов

1.1.2. Сообщества микроорганизмов, утилизирующие полихлорированные бифенилы.

1.1.3. Микроорганизмыдеструкторы хлорбензойных кислот.

1.2. Метаболические пути деструкции полихлорбифенилов и

хлорбензоатов

1.2.1. Биохимический путь трансформации полихлорированных

бифенилов
1.2.2. Субстратная специфичность ферментов деструкции полихлорбифенилов
1.2.3. Метаболические пути разложения ряда орто и пара замещенных хлорбифенилов
1.2.4. Метаболический путь деструкции пентадиеновой кислоты, продукта разложения полихлорированных бифенилов.
1.2.5. Метаболические пути разложения хлорбензойных кислот.
1.2.5.1. Реакции ферментативного дегалогенирования хлорбензойных
кислот.
1.2.5.2. Энзиматические реакции омюрасщепления или
3оксоадипативный путь.
1.2.5.3. Модифицированный ортопугъ
1.3. Генетические системы биодеградации хлорпроизводных бифенила и бензойной кислоты у бактерий.
1.3.1. Организация генетических систем деструкции полихлорбифенилов
1.3.2. Генетические системы утилизации хлорбензоатов.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Бактериальные штаммы
2.2. Среды и условия культивирования.
2.3. Накопительные культуры
2.4. Определение ростовых характеристик
2.5. Определение субстратной специфичности.
2.6. Определение таксономического положения микроорганизмов
2.6.1. Морфологические методы
2.6.2. Определение физиологобиохимических характеристик.
2.6.3. Методы анализа хемотаксономических признаков
2.7. Генетические методы.
2.7.1. Выделение плазмидной ДНК
2.7.2. Электрофорез и определение размера плазмидной ДНК.
2.7.3. Элиминация бактериальных плазмид
2.7.4. Определение стабильности признаков биодеградации
2.8. Методы анализа деструкции хлорированных бифенилов и хлорбензойных кислот штаммами микроорганизмов
2.8.1. Идентификация продуктов деградации хлорбифенилов
2.8.2. Анализ метаболитов 4хлорбензойной кислоты
2.8.3. Определение концентрации ионов хлора
2.9. Статистическая обработка данных.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Выделение и идентификация микроорганизмовдеструкторов хлорзамещенных бензойных кислот
3.2. Выделение и идентификация штаммовдеструкторов бифенила.
3.3. Характеристика бактерийдеструкторов хлорбензойных кислот.
3.3.1. Анализ субстратной специфичности штаммовдеструкторов хлорбензоатов
3.3.2. Характеристика продуктов разложения 4хлорбензоата у
выделенных штаммов рода АпИгоЬасег
3.3.3. Ростовые характеристики выделенных бактерийдеструкторов хлорбензоатов
3.3.4. Обнаружение плазмидной ДНК в штаммахдеструкторах 4хлорбензойной кислоты
3.4. Характеристика деградативных способностей микроорганизмовдеструкторов полихлорбифенилов.
3.4.1. Разложение 2,4дихлорбифенила выделенными бактериями.
3.4.2. Биодеградация трихлорированных бифенилов
3.5. Характеристика штаммадеструктора полихлорбифенилов Шюсососси Бр. Р
3.5.1. Разложение орт о и яярямонохлорированных бифенилов
3.5.2. Деструкция дихлорированных бифенилов
3.5.3. Рост штамма Яюсососсш Бр. Р на бифениле и его хлорированных производных
3.5.4. Трансформация и использование как ростового субстрата хлорированных бензойных кислот.
3.5.5. Субстратная специфичность штамма ЯИосососсиз Бр. Р.
3.5.6. Роль плазмид в обеспечении деградативных свойств штамма
Шосососсиз эр. Р.
3.6. Деструкция ряда моно и дизамещенных хлорбифенилов штаммом
МсгоЬааегит Бр. В.
3.7. Утилизация 2,4,дихлорбифенила искусственной ассоциацией бактериальных культур.
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Многообразие бактерийдеструкторов полихлорированных
бифенилов и хлорбензойных кислот
4.2. Особенности трансформации хлорбифенилов выделенными бактериями
4.3. Деструкция орто и шрязамещенных хлорбифенилов
штаммом ШсгоЬааеНит Бр. В.
4.4. Штамм Ююс1ососсш Бр. Р уникальный деструктор полихлорированных бифенилов.
4.5. Искусственная ассоциация бактерий, осуществляющая полное
разложение 2,4дихлорбифенила.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В США и странах Европы широко использовались смеси ПХБ марок Агосог, Бесо, Беог , 7, 5. Впервые промышленное производство ПХБ было открыто в году в США . Масштаб производства полихлорированных бифенилов сотни тысяч тонн в год. Поступление ПХБ в окружающую среду происходит в результате испарений из пластификаторов, при сжигании отходов производств, вывоза на поля в составе пестицидов, утечек жидкостей и аварий оборудования, размещения в составе отходов на свалках. Помимо этого, ПХБ могут накапливаться в почвах в результате микробной трансформации хлорированных производных анилина, дибензофурана и некоторых полиароматических углеводородов 6, 2, 4. Благодаря химическим свойствам полихлорированные бифенилы слабо подвержены абиотическому разложению. Концентрация ПХБ в шламах очистных сооружений колеблется от 0. II, . Помимо районов производства и непосредственного применения, ПХБ обнаружены в песках Сахары, в Арктике и Антарктике . ПХБ долго остаются в окружающей среде и прочно адсорбируются осадочными породами. Хлорированные бифенилы обнаружены во всех объектах окружающей среды и всех звеньях биологических трофических цепей 2, 0, 2, 3. Исследования показали, что на высших трофических уровнях происходит в основном накопление ПХБ , 4. Однако установлено, что личинки комаров способны к незначительной трансформации моноХБ, а период полувыведения ПХБ из организма человека составляет порядка лет , 1. Полихлорированные бифенилы высокотоксичные соединения. Интоксикация организма ПХБ ведет к развитию синдрома истощения, повышенной утомляемости, дерматитов, выпадению волос, поражению печени и нервной системы, нарушениям иммунных реакций, тератогенезу, канцерогенезу, нарушению репродуктивных функций. С повышением содержания хлора в молекуле хлорбифенилов усиливается их способность вызывать порфирию 7, , 1. Установлено, что ПХБ оказывают сильное воздействие на озоновый слой. В году был принят Монреальский протокол, согласно которому производство ПХБ было ограничено начиная с года, а к году их не должно быть в эксплуатации , . Несмотря на прогрессирующее снижение использования ПХБ в промышленности, они продолжают загрязнять окружающую среду за счет их вымывания из районов складирования. Основную роль в трансформации полихлорированных бифенилов в окружающей среде принадлежит микроорганизмам. Смеси ПХБ в пробах почвы отличаются по составу от смесей, получаемых в промышленности, поскольку они модифицируются природными системами 3. С увеличением степени хлорирования понижается растворимость ПХБ в воде и падает скорость их метаболизма у бактерий 7, , 4. Повышению уровня микробной деструкции хлорбифенилов способствует внесение анионных сурфактантов и циклодекстринов 5, 6, 8. Большинство бифенил деградирующих бактерий способны разлагать ПХБ только до хлорбензойных кислот , , 5, 4, 0. Полное разложение ПХБ осуществляется лишь смешанными культурами микроорганизмов 3,, 7, 0, 0. Известно, что ХБК также принадлежат к группе токсичных и химически стабильных синтетических соединений. В связи с этим, хлорбензоаты включены Министерством здравоохранения и медицинской промышленности РФ в перечень вредных и опасных веществ . Однако, несмотря на их токсичность, ХБК продолжают использоваться при производстве гербицидов, пластмасс и растворителей, а также являются продуктами их разложения. Хлорбензоаты поступают в окружающую среду с продукцией, а также с отходами многочисленных технологий. Загрязнение окружающей среды этими соединениями может иметь тератогенные, мутагенные, канцерогенные и другие негативные последствия для организма , , . Присутствие ХБК ингибирует процесс микробной деструкции ПХБ , 4. Несмотря на то, что хлорбензойные кислоты принадлежат к группе веществ, устойчивых к микробной атаке, были выделены и описаны микроорганизмы, способные использовать их в качестве ростовых субстратов , , , ,, 1. В последнее время становится очевидным, что наиболее эффективным для детоксикации хлорированных ароматических соединений, таких как ПХБ и ХБК, является биологический метод очистки с использованием бактерийдеструкторов.