У огляді узагальнено сучасні відомості про масштаби забруднення довкілля ксенобіотиками ароматичної природи, про їх токсичний вплив на живі організми. Найнебезпечнішими забруднювальними ароматичними сполуками є феноли, моноциклічні (бензен, толуен, ксилен та ін.) та поліциклічні ароматичні вуглеводні (нафтален, антрацен, фенатрен, біфеноли, пірен, бензпірен, пірилен тощо). Описано різноманітність мікроорганізмів, здатних до деструкції ароматичних сполук. Біодеградацію аромосполук-забруднювачів здійснюють денітрифікувальні, сульфатвідновлювальні, фотосинтезувальні, бродильні, залізовідновлювальні, ацетогенні бактерії, метаногени. Детально проаналізовано й узагальнено шляхи розкладання сполук ароматичної природи за аеробних і анаеробних умов бактеріями, описано периферичні шляхи окиснення ароматичних сполук і їх регуляцію, розглянуто здатність мікроорганізмів використовувати замісники у бензольному кільці як джерело карбону та нітрогену. Процеси аеробної й анаеробної біодеградації ароматичних сполук мають спільні особливості, які полягають в утворенні проміжних сполук, що надалі завдяки роботі подібних для різних груп мікроорганізмів метаболічних шляхів призводять до центрального метаболізму клітини. За аеробних умов розрив бензольного кільця може відбуватися між двома послідовно з'єднаними атомами карбону, що містять гідроксильні групи, і орто-розщеплення, або по інших C-C-зв'язках бензольного кільця в мета-положенні - мета-розщепленні. Центральні метаболічні шляхи забезпечують утворення проміжних сполук циклу Кребса. Центральною сполукою розкладання ароматичних ксенобіотиків за анаеробних умов є бензоїл-КоА. В огляді детально розглянуто різні варіанти бензоїл-КоА шляху деградації ароматичних сполук бактеріями. Унаслідок розкладання аромосполук різними мікроорганізмами утворюється велика кількість проміжних метаболітів, які можуть надалі деградуватися бактеріями різних еколого-трофічних груп, унаслідок чого відбувається повне розкладання ароматичних сполук. Здатність мікроорганізмів розкладати ксенобіотики надає змогу розв'язати низку екологічних проблем, зокрема, використання хімічних пестицидів і скидання неочищених промислових стоків.В огляді детально розглянуто периферичні шляхи розкладання ароматичних сполук бактеріями. Ароматичні сполуки можуть деградуватися за участі бактерій за аеробних і анаеробних умов. За наявності кисню аромосполуки можуть метаболізувати бактерії родів Pseudomonas, Rhodococcus, Nocardia, Micrococcus, Bacillus, Pseudomonas, Arthrobacter та ін. За анаеробних умов розкладання сполук із бензольним ядром здійснюють сульфатвідновлювальні, нітратвідновлювальні та бродильні бактерії. Деградація ароматичних сполук - складний довготривалий процес, який за природних умов залежить від біотичних і абіотичних чинників. Периферичні шляхи розкладання аромосполук відрізняються залежно від їх будови, проте переважно вони призводять до утворення центральних проміжних сполук: катехолу - за аеробних умов і бензоїл-КоА - за анаеробних. Ароматичні сполуки, які перетворюються по бензоїл-КоА шляху, мають містити карбоксильну групу (тобто бути ароматичною кислотою) або карбоксилюватися з утворенням ароматичної кислоти на одному з перших етапів метаболізму. Таким способом відбувається руйнування фенолу, о-крезолу, катехолу і гідрохінону. Усі проміжні сполуки відновлювального бензоат-шляху є КoA-тіоефірами. Ароматичні сполуки з двома або більше гідроксильними групами менш стабільні та легше піддаються деградації мікроорганізмами. Розкладання цих сполук не завжди пов'язано з карбоксилюванням як початковим етапом, а подальші процеси гідроксилювання або перегрупування забезпечують зниження стійкості бензольного кільця. Розглянуто новий шлях розкладання ароматичних сполук, описаний Б. Шінком та ін., у якому гідроксигідрохінон є центральною проміжною сполукою. По цьому шляху нітратвідновлювальні бактерії розкладають резорцин, alpha-резорцилат, 3-гідроксибензоат, гентизинову кислоту й, можливо, гідрохінон, у реакціях гідроксилювання та декарбоксилювання. У зв'язку з високою мобільністю і здатністю утворювати забруднювальні шлейфи у водоносних пластах вуглеводні нафти є одними з найпоширеніших забруднювачів підземних вод. Початкові етапи перетворення ароматичних сполук - бензену, толуену, етилбензену та ксилену (БТЕК) різними мікроорганізмами приводять до утворення бензоїл-КоА, який надалі розкладається за бензоїл-КоА шляхом. З компонентів БТЕК толуен найлегше зазнає біодеструкції за анаеробних умов. Діяльність підприємств сільського господарства та різних галузей промисловості сприяє безперервному надходженню ксенобіотиків, зокрема, ароматичної природи у довкілля. Важливим питанням, яке потребує розв'язання, є пошук різноманітних методів очищення забрудненого середовища. Досить ефективним і екологічно безпечним способом є біоремедіація як технологія використання живих організмів з метою розкладання забруднювальних речовин до менш токсичних сполук або їх перетворення до вуглекислого газу та води. Тому дедалі частіше проводять дослідження можливості використання різних видів мікроорганізмів у детоксикації середовищ від забруднювальних речовин.

  Повний текст PDF - 1.742 Mb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"