Alcanivorax

редактировать
Разлив нефти обрабатывается Alcanivorax

Alcanivorax
Научная классификация
Домен:Бактерии
Тип:Proteobacteria
Класс:Gammaproteobacteria
Порядок:Oceanospirillales
Семейство:Alcanivoracaceae
Род:Alcanivorax . Якимов и др. 1998
Типовой вид
Alcanivorax borkumensis.
Вид

. Alcanivorax borkumensis. Alcanivorax dieselolei. Alcanivorax gelatiniphagus.... Alcanivorax mobilis. Alcanivorax326orkumensis anacificus разлагающая алкан морская бактерия, которая естественным образом размножается и становится преобладающей в морской воде, содержащей сырую нефть, при добавлении питательных веществ азот и фосфор.

Содержание

  • 1 Описание
  • 2 Геном
  • 3 Экология
  • 4 Метаболизм
  • 5 A. borkumensis и биосурфактанты
  • 6 Биотехнологические применения
    • 6.1 Роль в биодеградации нефти
    • 6.2 Возможность использования в качестве средства защиты от разливов нефти
    • 6.3 Возможности в производстве биополимеров
  • 7 Ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Описание

A. borkumensis - палочковидная бактерия без жгутиков, которая получает энергию в основном за счет потребления алканов (разновидность углеводородов ). Он аэробный, что означает, что он использует кислород для получения энергии, и галофильный, что означает, что он имеет тенденцию жить в среде, содержащей соль, например, в соленой океанской воде. Это также грамотрицательный, что по существу означает, что у него относительно тонкая клеточная стенка. Он также неподвижен; однако другие организмы, принадлежащие к тому же роду, передвигаются через жгутики.

Геном

геном A. borkumensis представляет собой одну кольцевую хромосому, который содержит 3 120 143 пары оснований. Он хорошо приспособлен к разложению нефтяного масла. Например, определенная последовательность в геноме кодирует деградацию определенного диапазона алканов. Геном A. borkumensis имеет множество последовательностей, каждая из которых кодирует свой тип алкана, что делает его легко адаптируемым и универсальным. Его геном также содержит инструкции по образованию биосурфактантов, которые помогают в процессе разложения. Чтобы справиться с внешними угрозами, геном A. borkumensis также кодирует несколько защитных механизмов. Борьба с высокими концентрациями ионов натрия (например, в океанской воде) и защита от УФ-излучения, испытываемого на поверхности земли, важны для бактерий A. borkumensis, и в его геноме есть способы решения обеих этих проблем.

Экология

А. borkumensis естественным образом встречается в морской воде. Это более распространено в океанических районах, содержащих нефтяное масло (будь то разливы, природные поля или другие источники), хотя его можно найти в небольших количествах в незагрязненной воде. Он был найден по всему миру в различных местах, как в прибрежной, так и в океанской среде. Он также может процветать в районах с сильными приливами и другими морскими течениями / потоками. Встречается только на поверхности воды или вблизи нее. A. borkumensis может жить при солености от 1,0 до 12,5% и при температуре от 4 до 35 ° C. Обилие A. borkumensis в загрязненных нефтью средах объясняется тем, что бактерии используют соединения, содержащиеся в масле, в качестве источника энергии, поэтому популяции A. borkumensis естественным образом процветают при разливах нефти или других подобных местах. A. borkumensis превосходит другие виды Alcanivorax рода, вероятно, благодаря своей очень гибкой ДНК и метаболизму. A. borkumensis также превосходит другие организмы, разлагающие алканы, такие как Acinetobacter venetianus. По прошествии определенного периода времени в маслянистой и соленой среде, содержащей A. borkumensis и Acinetobacter venetianus, в конечном итоге станет преобладать A. borkumensis, потому что A. borkumensis может потреблять более широкий спектр алканов, чем другие известные виды.

Метаболизм

А. borkumensis в первую очередь использует алканы в качестве источника энергии / углерода, но может использовать несколько других органических соединений. В отличие от большинства других клеток, он не может потреблять в качестве источника энергии более распространенные вещества, такие как сахар или аминокислоты. Это связано с отсутствием генов, которые кодируют активные или пассивные переносчики углеводов, и, следовательно, с неспособностью потреблять мономерные сахара.

У A. borkumensis ряд различных ферментов окисляет алкан. молекулы. Аэробный метаболизм алканов осуществляется по пути окисления концевых алканов, где монооксигеназы инициируют окисление концевых атомов углерода. Этот последовательный путь сначала производит спирты, затем алкоголь и альдегиддегидрогеназы и, наконец, альдегиды и жирные кислоты, соответственно.

После разлива нефти может наблюдаться огромный дисбаланс в соотношениях углерод / азот и углерод / фосфор. Для этого у A. borkumensis есть множество транспортных белков, которые позволяют быстро усваивать ключевые питательные вещества, которые ограничены в окружающей среде. Для увеличения скорости роста популяции бактерий A. borkumensis в окружающую среду можно добавлять фосфор и азотистые соединения. Эти вещества действуют как удобрение для бактерий и помогают им расти быстрее.

А. borkumensis и биоповерхностно-активные вещества

Когда бактерии A. borkumensis используют алканы или пируват в качестве источника энергии, каждая клетка образует биосурфактант. Биосурфактант - это дополнительный слой материала, который образуется вдоль клеточной мембраны. Вещества, входящие в состав биосурфактанта A. borkumensis, могут снижать поверхностное натяжение воды, что способствует разложению масла. Они также являются эмульгаторами, которые дополнительно служат для создания эмульсии масло / вода, что делает масло более растворимым. A. borkumensis образует биопленку вокруг масляной капли в морской воде и продолжает использовать биосурфактанты и метаболизм для разложения нефти до водорастворимого вещества.

Биотехнологические применения

Роль в биоразложении нефти

Нефть Нефть токсична для большинства форм жизни, и загрязнение окружающей среды нефтью вызывает серьезные экологические проблемы. Значительное количество нефтяного масла, попадающего в море, удаляется с помощью микробной биодеградации микробных сообществ. Как недавно открытый углеводородокластик, A. borkumensis способен разлагать нефть в морской воде. Гидрокарбонокластик имеет корень «обломочный», что означает, что он может делить что-либо на части (в данном случае углеводороды ). Сырая нефть или нефть преимущественно состоит из углеводородов, продукта, который состоит из длинной цепочки атомов углерода, прикрепленных к атомам водорода. В то время как большинство организмов используют сахар или аминокислоты в качестве источника углерода / энергии, A. borkumensis использует алканы, один из видов углеводорода, в своем метаболическом процессе. Эта диета позволяет A. borkumensis процветать в морской среде, пострадавшей от разливов нефти. Через свой метаболизм A. borkumensis может расщеплять масло на безвредные соединения. Эта способность делает этот конкретный вид основным потенциальным источником биоремедиации морской среды, загрязненной нефтью.

Способность противодействовать разливу нефти

Разливы нефти могут происходить во время транспортировки нефти или во время добычи. Такие разливы могут привести к сбросу значительного количества нефти в океан и загрязнению окружающей среды, затрагивая близлежащие и удаленные экосистемы.

Обычно экосистеме требуется много лет, чтобы полностью восстановиться (если вообще восстановится) после разлива нефти, поэтому ученые ищут способы ускорить очистку территорий, пострадавших от разлива нефти. Большинство усилий до сих пор используют непосредственное участие человека / труд для физического удаления нефти из окружающей среды. Однако возможная альтернатива - A. borkumensis. Поскольку A. borkumensis естественным образом расщепляет молекулы нефти до экологически чистого состояния, это поможет экосистемам быстро восстановиться после разлива нефти. Эти организмы также естественным образом растут в морской воде, загрязненной нефтью, поэтому являются местными видами. Если процесс, который A. borkumensis использует для разложения нефти, можно будет ускорить или сделать более эффективным, это будет способствовать восстановлению экосистем. Некоторые примеры включают стимулирование роста A. borkumensis (за счет фосфорных и азотных удобрений), чтобы большее их количество расщепляло нефть, или стимулирование метаболизма A. borkumensis, чтобы они метаболизировались быстрее и в большей степени.

Потенциал в биополимере продуцирование

Разрушая ген тиоэстеразы ацил-кофермента A (CoA), Сабирова и ее коллеги смогли мутировать организм, чтобы сверхпродуцировать полигидроксиалканоаты (PHA). Затем они смогли относительно легко восстановить большие количества PHA, которые высвобождались мутантом Alcanivorax из питательных сред. Раньше для извлечения ПГА из внутриклеточных гранул приходилось использовать дорогие и экологически опасные растворители. Это позволяет производить экологически чистые полимеры на предприятиях, которые использовали мутантный Alcanivorax.

Ссылки

Внешние ссылки

  • Типовой штамм Alcanivorax borkumensis в BacDive - База метаданных по разнообразию бактерий
Последняя правка сделана 2021-06-10 15:56:21
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru