Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
атаку" на субстрат. Отдельные члены такого сообщества в отличие от
сообщества в целом не обладают метаболической активностью, необходимой
для полной деградации данного соединения. Так, в лаборатории иногда не
удается добиться минерализации какого-либо вещества,, но происходит это
потому, что деградацию тщетно пытаются осуществить с помощью одного вида
микроорганизмов. Отмечалось также, что такого рода комбинированная
метаболическая система может возникать в результате синтеза отдельными
видами разных компонентов ферментного комплекса, с проявлением
ферментативной активности только у целого сообщества (например, синтез
активной лецитиназы двумя видами: Pseudomonas).
5. Ранее подчеркивалась важность сопряженного метаболизма для расщепления
ксенобиотиков. Микроорганизмы, растущие на одном субстрате, превращают
другой в ходе одной ил"
"286
Глава 6
нескольких ферментативных реакций. Эти реакции не связайы с ростом
микроорганизма в том смысле, что в них не образуются промежуточные
продукты, которые данный организм использовал бы для роста. Однако эти
промежуточные продукты могут •служить источником углерода для других
членов сообщества. Выделение или создание подобных сообществ для решения
проблем загрязнений среды ксенобиотиками вполне реально, хотя о
стабильности таких ассоциатов в условиях переработки отходов известно
немного.
6. Были выявлены сообщества, в которых осуществляется передача
восстановительных эквивалентов от одной популяции другой. В анаэробных
условиях классическим ферментативным способом получения избытка
восстановительных эквивалентов было восстановление конечных продуктов
обмена. Однако в упомянутых сообществах используется второй, акцепторный
организм. На сегодняшний день уже выделено немало таких сообществ.
Анаэробное разрушение подобными сообществами ароматических соединений
может иметь экономическое значение.
7. При изучении непрерывных культур были обнаружены сообщества, в которых
к полному использованию лимитирующего рост субстрата способна не одна, а
несколько первичных популяций, хотя можно было бы ожидать, что наиболее
конкурентоспособный организм окажется доминирующим. Следовательно,
существующие в сообществе взаимодействия должны стабилизировать свободную
конкуренцию между его членами.
В стабильных сообществах микроорганизмов создаются условия для свободного
обмена генетической информацией между популяциями. Важным эволюционным
механизмом появления новых штаммов in vivo, способных взаимодействовать с
новыми компонентами окружающей среды, может служить перенос плазмид между
сообществами микроорганизмов (гл. 7). Частота таких событий для природных
сообществ неизвестна, •однако в условиях лаборатории они действительно
происходят. Так, в одном из опытов в течение многих поколений выращивали
смешанные непрерывные культуры разных видов Pseudomonas. Один из видов
мог расти на хлоркатехолах, а другой обладал плазмидой TOL, несущей ген
фермента бензолдиоксиге-назы. На 4-хлорбензоате не мог расти ни один из
штаммов, •однако, использовав принцип обогащения, удалось выделить
мутант, способный к росту на этой хлорсодержащей ароматической кислоте.
По всей видимости, здесь произошел перенос плазмиды, в результате
которого мутантный штамм приобрел •способность к окислительному
декарбоксилированию 4-хлор-бензойной кислоты с помощью приобретенной
диоксигеназы с широкой специфичностью, а следовательно, и способность к
росту на образующемся хлоркатехоле.
Окружающая среда и биотехнология
28 Т
В свете взаимодействий подобного рода, существенных для окружающей среды,
мы рассмотрим еще несколько специфических примеров деградации
ксенобиотиков. Потенциальная' возможность использования микроорганизмов
при биотехнологической переработке промышленных отходов обсуждается1 в
разд. 6.6. Мы знаем, что в промышленных сточных водах содержатся
стабильные побочные продукты реакций, часто известного состава. Вполне
понятно, что технология контроля за ними хорошо разработана. Однако в
окружающую среду могут попадать и сложные смеси промышленных продуктов,
например при разнообразных неспецифических выбросах на любом из этапов
технологического процесса (утечки и т. п.). Деградация ксенобиотиков
будет рассмотрена именно в этом контексте.
6.7.2. Хлорпроизводные углеводородов
С-1- и С-2-хлорпроизводные углеводородов широко используются в качестве
растворителей и представляют собой важный фактор загрязнения окружающей
среды. Тем не менее о микробной деградации этих соединений известно
немного. Были, выделены организмы, способные к использованию дихлорме-
тана, однако механизм его деградации до конца не выяснен. По-видимому, в
результате первичного дегалогенирования, катализируемого какой-то
галоидгидролазой, образуется хлорме-танол, спонтанно разлагающийся до
формальдегида.
Дегалогенирование галогензамещенных ароматических соединений происходит в
основном после расщепления ароматических групп системы под действием
