3. Биотрансформация (биоконверсия), биодеструкция (биодеградация) и биодоступность органических ксенобиотиков. Понятие биотрансформации, биодеструкции и биодоступности

Биотрансформация (биоконверсия) – это трансформация (изменение отдельных участков в молекулах органических веществ), превращение тех или другие соединения в новые продукты с помощью микроорганизмов. При этом из возобновляемого растительного сырья получают топливо, кормовые и пищевые продукты, полупродукты для химической и микробиологической промышленности.

Пример существующих промышленных биоконверсий – производство уксуса из этанола, глюконовой кислоты из глюкозы. Широко используется микробная модификация стероидов, которые являются сложными полициклическими липидами. Теперь с использованием биоконверсии получают кортизон, гидрокортизон, преднизолон и целый ряд других стероидов. Применение и совершенствование микробной технологии в сотни раз снижает себестоимость производства стероидов.

В отличие от процессов биосинтеза и брожения, в которых участвует большое количество ферментов, в микробиологической трансформации обычно работает один определенный фермент, катализирующий окисление, декарбоксилирование, метилирование или какую-либо другую реакцию.

Биодеструкция (биодеградация) – это разрушение сложных, загрязняющих окружающую среду, веществ в результате деятельности живых систем.

Биодоступность – количество вещества, доходящее до места его действия в организме.

Ксенобиотики (от греч. xenos – чужой и bios – жизнь), чужеродные для организмов соединения (промышленные загрязнения, пестициды, препараты бытовой химии, лекарственные средства и т. п.), которые практически не включаются в элементные циклы углерода, азота, серы или фосфора. Попадая в окружающую среду в значительных количествах, ксенобиотики могут воздействовать на генетический аппарат организмов, вызывать их гибель, нарушать равновесие природных процессов в биосфере.

Накопление ксенобиотиков представляет огромную опасность для человека, употребляющего в пищу крупную рыбу и высших животных. Изучение превращений ксенобиотиков в природе, путей их детоксикации и деградации (с помощью микроорганизмов и др.) важно для организации мер по охране природы. Из этого следует, что необходимо с помощью микроорганизмов переводить ксенобиотики в недоступные для живых организмов формы.

4. Микроорганизмы – деструкторы. Генетические основы создания рекомбинантных микроорганизмов – деструкторов органических ксенобиотиков

Биодеструкторы:

• Представители грибов, относятся к родам Phanerochaete (возбудитель «белой гнили»), Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Fusarium и др.

• Бактерии – Pseudomonas, Sphingomonas, Burkholderia, Alcaligenes, Acinetobacter, Flavobacterium, метанокисляющие и нитрифицирующие бактерии (грамотрицательные) и Arthrobacter, Nocardia, Rhodococcus, Bacillus (грамположительные) и др.

• Растения – сине-зеленые водоросли, симбиозы высших растений и водорослей, высших растений и бактерий.