Çeşitli Ksenobiyotik Kirleticlerin Biyoremediasyonu

... konulu sunumlar: "Çeşitli Ksenobiyotik Kirleticlerin Biyoremediasyonu"— Sunum transkripti:

1 Çeşitli Ksenobiyotik Kirleticlerin Biyoremediasyonu
Patlayıcılar: TNT, RDX, HMX, nitrogliserin, CL-20 Polinitroaromatik 2,4,6-trinitrotoluen (TNT) biyoremediasyonu Birçok mikroorganizma TNT nin aromatik halkasındaki üç elektrofilik nitro grubu kullanarak TNT den azot kaynağı olarak yararlanır.

2 Pseudomonas putida ksenobiyotik redüktaz protein (XenB) tip II hibrit transferazdır (bir çeşit redüktaz). Bu enzim aromatik halkayı hidroksilamin ve Meisenheimer kompleks ara ürünü (H-TNT) vermek üzere poliaromatik bileşiklere indirger. Bu kompleks ara ürün Meisenheimer dihidrit komplekse (2H-TNT) dönüştürülür.

3 TNT degredasyonunda son ürün tam olarak bilinemese de elde edilen son ürünlerin moleküler kütlesine göre bunların bifenil yapısında olduğu düşünülmektedir. Diaril aminlerin de TNT degredasyonunda son ürün olabileceği öne sürülmüştür.

4 TNT indirgeyen diğer enzimler tip II hibrit transferazlardır.
Pentaeritritol tetranitrat (PETN) redüktaz-Enterobacter cloacae PB2, N-etilmaleimid (NEM) redüktaz-E.coli, ksenobiyotik redüktaz B (XenB)-Pseudomonas fluorescens I-C.

5 RDX, TNT, Octahidro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazosin (HMX) ve nitrogliserin (NG) biyoremediasyonu Her bir patlayıcı için karışık veya saf kültürlerle biyoremediasyon yapılabilir. Patlayıcının cinsine göre kullanılan mikroorganizmalar değişir. RDX parçalanması ksenobiyotik redüktazlar olan XenA ve XenB proteinlerini tarafından aerobik ve anaerobik koşullarda yapılır. Pseudomonas fluorescens II-C (XenA) ve Pseudomonas fluorescens I-C (Xen-B) RDX parçalayan bakterilerdir. Bu parçalanma karbon kaynağı olarak süksinatın, azot kaynağı olarak NH4+ün olduğu ortamda yapılır. Patlayıcı degredasyonu anaerobik koşullarda aerobik koşullara göre daha hızlıdır. Çünkü oksijensiz koşullarda oksijen bağımlı RDX indirgenmesi XenA ve XenB redüktazların inhibisyonu nedeniyle düşer.

6 RDX öncelikle metilendinitramine ve daha sonra formaldehide dönüştürülebilir.
Başka bir yol ise Pseudomonas putida II-B (XenB) tarafından yapılarak RDX ten 4-nitro-2, 4-diazabutanal (NDAB) oluşmasıdır. XenA ve XenB kısmi anaerob koşullarda nitramin patlayıcılar olan HMX ve 2,4,6,8,10,12-hekzanitro-2,4,6,8,10,12-hekzaazaisowurtzitan gibi kirleticileri parçalar. RDX kısmi veya tam aerobik ve anaerobik koşullarda farklı fakültatif ve obligat aerob ve anaeroblarca nitro grupların indirgenmesi veya halkaya oksijen eklenmesi ile degrede olur.

7 Birçok saf ve karışık kültür RDXi karbon, azot ve enerji kaynağı olarak kullanır.
Rhodococci sp., Clostridia enetrobakterilerin nitroredüktazı RDX biyoremediasyonunda kullanılır. NG de XenA ve XenB (ksenobiyotik redüktazlar) ile parçalanabilir. TNT degredasyonunda XenB faaliyeti XenA ya göre 5 kat fazladır, NG degradasyonunda ise bu oran yaklaşık olarak aynıdır.

8 XenB tarafından anaerobik NG transformasyonu TNT transformasyonuna göre daha etkilidir.
Bununla birlikte, RDX in P.putida ve P.fluorescens ile aerobik degredasyonu sonucu formaldehit ve nitröz oksit gibi toksik olmayan ürünler oluşurken, ananerobik süreçte toksik nitro bileşikler üretilir. Rhodococcus sp. ise RDX in aerobik degredasyonunda NDAB gibi bir son ürün üretir. Saf kültürlerin kullanılabilir azotun arttırılmasıyla gelişmeleri artar fakat RDX konsantrasyonunun artmasıyla degredasyon düşer.

9 RDX anaerobik koşullarda daha iyi degrede olur.
Degredasyon oranı başlangıç oksijen konsantrasyonuna bağlıdır, çünkü kullanılabilir oksijen konsantrasyonunun artması XenB nin aktif bağlanma bölgesiyle yarışır. Fakat, Klebsiella pneumoniae SCZ-1 RDX i tam anaerobik koşullarda degrede eder, oksijenin varlığı biyoremediasyonu inhibe eder.