Начальные этапы микробного метаболизма 2,4,6-тринитротолуола

• Автор: Зарипов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 109 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. 2,4,6Тринитротолуол

1.1 2,4,6 Тринитротолуол в биосфере

1.2 Превращение 2,4,6тринитротолуола в биологических системах

1.2.1. Трансформация 2,4,6тринитротолуола у животных

1.2.2. Микробный метаболизм 2,4,6тринитротолуола

1.2.2.1 Трансформация ТНТ путем восстановления ароматического кольца

1.2.2.2 Трансформация ТНТ микромицетами
2. Токсические и мутагенные свойства 2,4,6тринитротолуола
2.1 Токсичность 2,4,6тринитротолуола
2.2 Генотоксичность тринитротолуола
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Материалы и методы
1. Микроорганизмы и условия культивирования
2. НППЦР Фингерпринтинг геномов и выделение тотальной ДНК
3. Чувствительность штаммов к ТНТ
4. Изучение трансформации ТНТ микроорганизмами
4.1 Трансформация ТНТ растущими культурами
4.2 Трансформация ТНТ клеточными суспензиями
5. Определение острой токсичности
6. Химические анализы
7. Химический синтез стандартов 2АДНТ, 4АДНТ и ГАДНТ
8. Статистическая обработка результатов
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Выделение и идентификация микроорганизмов деструкторов ТНТ
2. Трансформация ТИТ микроорганизмами представителями различных физиологотаксономических групп
2.1 Трансформация ТНТ клеточными суспензиями
2.2 Трансформация ТНТ в ростовых условиях
3. Трансформация ТНТ дрожжами как модель сочетания альтернативных механизмов атаки ксенобиотика
3.1 Трансформация ТНТ клеточными суспензиями дрожжей
3.2 Возможность использования ТНТ дрожжами в качестве единственного источника азота
4. Токсикологические аспекты микробной трансформации 2,4,6 трин итро толуола
Обсуждение результатов
Заключение
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Согласно данным многих авторов, большинство аэробных бактерий осуществляют восстановление ТНТ с образованием моноаминопроизводных i . v . . . , i, , , i, i . V . . Наиболее полное восстановление ТНТ до 2,4,6триаминоголуола зафиксировано лишь у строго анаэробных микроорганизмов . . i . . Несмотря на то, что целым рядом исследователей была показана принципиальная возможность частичной минерализации данного соединения . i, , , крайне низкий уровень этой минерализации свидетельствует о существовании метаболических барьеров на ключевых этапах превращений. Поэтому актуальной остается проблема ограниченного ферментативного воздействия большинства микроорганизмов на данный ксенобиотик и факторов, контролирующих эти процессы и препятствующих минерализации ТНТ и его вовлечению в циклы углерода и азота. В связи с этим важное значение имеет прогнозирование поведения этого соединения в природных сферах и в живых организмах. Для объективной оценки механизмов, ограничивающих его трансформацию, необходимо изучить начальные этапы превращения ТНТ широким кругом микроорганизмов, поскольку именно эти этапы могут быть ответственны за торможение дальнейших превращений данного соединения и его токсические эффекты. Ограниченная трансформация ТНТ привлекает внимание и в связи с тем, что образование первичных интермедиатов трансформации нитроарилов может быть основой их метаболической активации, ответственной за токсические и генотоксическис эффекты исходных соединений . . В этой связи актуальны исследования, направленные на выявление узких мест, лими тирующих метаболизм ТНТ, который может служить моделью поведения токсичных и мутагенных полинитроароматических соединений. Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы выявить наиболее характерные для прокариот и низших эукариот механизмы начального воздействия на ТНТ. ТНТ и его метаболитов на живые организмы. Научная новизна. Б настоящей работе создана коллекция микроорганизмов, принадлежащих к различным физиологотаксономическим группам, устойчивых к высоким концентрациям 2,4,6тринитротолуола и активно его трансформирующих. Получены данные в пользу гипотезы о разной чувствительности грамположительных и грамотрицательных бактерий к токсическому действию ТНТ. ТНТ на структуру микробного сообщества в направлении доминирования грамотрицательных бактерий. Вопреки общепринятой концепции метаболизма ТНТ у самых разных представителей биоты от бактерий до человека базирующейся на моноаминопроизводных как основных продуктах превращений, наши результаты убедительно свидетельствуют о наиболее общем механизме ограниченной начальной трансформации ТНТ, сопряженном с аккумуляцией гидроксиламинодинитротолуолов. На примере дрожжей продемонстрирована модель реализации альтернативных путей начальной трансформации ТНТ частичного восстановления или нитрогруппы, или ароматического кольца, или комбинации обоих указанных механизмов. Выявлено стимулирующее влияние аэрации на продукцию гидридного комплекса ТНТ НТНТ, и стационарных условий на аккумуляцию ГАДНТ. Путем экспресс тестирования острой токсичности выявлены принципиальные различия путей альтернативной восстановительной атаки ТНТ с позиций его детоксикации. Практическая значимость. Полученные данные о трансформации ТНТ широким кругом микроорганизмов могут быть использованы при создании эффективных технологий биоремедиации ТНТзагрязенных объектов. Б этой связи актуальны данные о превращении ТНТ большинством микроорганизмов в экологически опасные метаболиты гидроксиламинопроизводные, обладающие токсическими и генотоксическими свойствами. Поскольку часть изученных в нашей работе микроорганизмов выделена из объектов, имеющих непосредственный контакт с человеком продукты питания, воздух, почва вполне реальна опасность проникновения этих токсичных и мутагенных инетермедиатов нитровосстановлния ТНТ в человеческий организм.