Teórica 12 Degradación compuestos xenobióticos
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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.
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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.
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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
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Secuenciación de genomas bacterianos
Alcanivorax borkumensisGeobacter sulfurreducensDeinococcus radiodurans
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Hidrocarburos
-Rutas de degradación
-Regulación
-Factores que mejoran la degradación
-Identificación de microorganismos degradadores en una población
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- 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
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Aromáticos
AsfaltenosResinas
Alta estabilidad
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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
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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
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Enzimas catabólicas asociadasa membranas
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Degradación aeróbica de aromáticos: -Activación del anillo de benceno - Clivaje del anillo
Monooxigenasas o dioxigenasas
Rutas superiores
Rutas inferiores
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IntradiolO-clivaje
Extradiolm-clivaje
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Degradación de poliaromáticos
Acido salicílico (catecol)
Acido gentísico (protocatecuato)
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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
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Regulación de la degradación
-Genes en operones-en gral son inducibles por el compuesto a degradar-la mayoria en plásmidos
Genes alk
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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
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-Quimiotaxis
Control - Control + cepa I cepa III cepa IV cepa V
Cepa A Cepa C Cepa D Cepa E DBS 1 %
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- Bioaumentación
Paul, 2006
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Identificación de microorganismos degradadores en una población
Técnicas dependientes de cultivo
DNA SIP (stable isotope probing)
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Técnicas independientes de cultivo
DGGE de amplicones
Hibridización in situ