1 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.

2 Procesos naturales, fisicoquímicosMuy lentos !! Alternativa Uso de organismos vivos Fitorremediación Microorganismos Capacidad de degradar compuestos xenobióticos : inherente a muchos organismos vivos, 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.

3 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 sustituciones con 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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5 Secuenciación de genomas bacterianosAlcanivorax borkumensis Geobacter sulfurreducens Deinococcus radiodurans

6 Hidrocarburos -Rutas de degradación -Regulación -Factores que mejoran la degradación -Identificación de microorganismos degradadores en una población

7 Hidrocarburos, rutas de degradación- 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

8 Aromáticos Alta estabilidad Asfaltenos Resinas

9 Degradación de HC aeróbica aceptor de e- O2 anaeróbica aceptor de e- NO3 SO4 CO2 (en metanógenas) Monooxigenasas Dioxigenasas Aerobiosis Insertan un átomo de O2 molecular, el otro se reduce para formar H2O Insertan ambos átomos del O2 Enzimas aeróbicas catalizan degradación de alcanos, monoaromáticos , policíclicos, hidrocarburos clorinados, nitroaromáticos. Enzimas anaeróbicas: Decloracion reductiva: Dehalogenasas reductoras Adición de fumarato: Alquil succinato sintetasas

10 Degradación aeróbica de alcanosα-hidroxilación -Se hidroxila un C terminal -Alcohol deshidrog produce un aldehído -Se oxida el aldehído, forma ác carboxílico de cadena larga (ácido graso) -el ác graso es “activado” con coenzimaA y degradado a acetylCoA por β-oxidación -ciclo de Krebs Otras vías - Ruta de oxidación Subterminal - Degradación anaeróbica (Fe, nitratos o sulfatos como aceptores de e-; procesos más lento)

11 Enzimas catabólicas asociadasa membranas

12 Degradación aeróbica de aromáticos: -Activación del anillo de benceno- Clivaje del anillo Rutas superiores Monooxigenasas o dioxigenasas Rutas inferiores

13 Intradiol O-clivaje Extradiol m-clivaje

14 Degradación de poliaromáticosAcido salicílico (catecol) Acido gentísico (protocatecuato)

15 Formas de medir degradaciónHPLC , análisis de productos formados Consumo de O2 SIP (stable-isotope probing) 13C, incorporación en los ácidos grasos, liberación de CO2 marcado

16 Regulación de la degradaciónGenes alk -Genes en operones -en gral son inducibles por el compuesto a degradar -la mayoria en plásmidos

17 Factores que influyen en la capacidad degradativa en el ambiente-Microorganismos presentes Achromobacter,Acinetobacter, Alcaligenes,Arthrobacter, Bacillus,Flavobacterium,Nocardia, yPseudomonas spp. Y los coryneforms Entre 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 genéticosplásmidos -enriquecimiento selectivo -Producción de surfactantes o tensioactivos tensión superficial

18 Quimiotaxis Control - Control + cepa I cepa III cepa IV cepa VCepa A Cepa C Cepa D Cepa E DBS 1 % Quimiotaxis

19 Paul, 2006 - Bioaumentación

20 Identificación de microorganismos degradadoresen una población Técnicas dependientes de cultivo DNA SIP (stable isotope probing)

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22 Técnicas independientes de cultivoDGGE de amplicones Hibridización in situ