Использование микроорганизмов для биоабсорбции металлов

Биосорбция является физико-химическим процессом, который происходит естественно в определенной биомассе, которая позволяет ему пассивно концентрироваться и связываться в клеточную структуру. Хотя очистка окружающей среды с помощью биомассы применялась на практике некоторое время, ученые и инженеры надеются это явление обеспечит экономичную альтернативу для удаления токсичных тяжелых металлов из промышленных сточных вод и окажет помощь в реабилитации окружающей среды.

Загрязнение взаимодействует естественно с биологическими системами. В настоящее время стало неконтролируемым и просачивается в любую биологическую сущность в пределах его воздействия. к Наиболее проблемным загрязнителям относятся тяжелые металлы, пестициды и другие органические соединения, которые могут быть токсичными для живой природы и людей в малой концентрации. Есть Существующие методы реабилитации, но они дорогие или неэффективны. Тем не менее, многочисленные исследования установили, что большое разнообразие обычно отбрасывающихся отходов, включая яичную скорлупу, кости, торф, грибы, водоросли, дрожжи и кожура моркови могут эффективно удалить токсичные ионы тяжелых металлов из загрязненной воды. Ионы металлов, таких как ртуть могут реагировать в среде с образованием вредных соединений, как метилртуть, соединения известные как токсичные для человека. Кроме того, адсорбироввшая биомасса, или биосорбенты, также могут удалить другие вредные металлы, как: мышьяк, свинец, кадмий, кобальт, хром и уран. Биосорбция может быть использована в качестве экологически чистого фильтрующего метода. не Существует никаких сомнений, что мир может извлечь выгоду из более строгой фильтрации вредных веществ, созданных промышленными процессами и человеческой деятельностью.

Идея использования биомассы в качестве инструмента в области охраны и очистки окружающей среды была предложена примерно с начала 1900-ых, когда Арден и Локетт обнаружили определенные типы живых культур бактерий способных восстановливать азот и фосфор из неочищенных сточных вод в процессе смешивания в аэротенке. Это открытие стало известно как активирование ила, который строится вокруг концепции биоаккумуляции и до сих пор широко используется в очистных сооружениях. Но к 1970м годам когда ученые заметили изолирующую характеристику в мертвой биомассе то это привело к сдвигу в исследовании от биоаккумуляции до биосорбции.

При любом изучении биопленок должно учитываться, что биопленки могут развиваться в громадном количестве сред, и что структурные тонкости любой отдельной биопленки, образованной в соответствии с любым конкретным набором параметров вполне может быть уникальным для этой единой среды и микрофлоры. Огромное количество видов микроорганизмов, способных образовывать биопленки или взаимодействовать с другими, чтобы сделать так, продуцируются вместе с очень большим диапазоном полисахаридов, что порождает бесконечное число перестановок. В естественных условиях, одночастичные биопленки относительно редки; Таким образом, большинство биопленок состоят из смесей микроорганизмов. Это прибавляется к межвидовым и внутривидовым взаимодействиям и к общей сложности представленных макромолекул смеси.

экзополисахариды (EPS), синтезированные микробными клетками сильно различаются по своему составу и, следовательно, в их химических и физических свойствах. Некоторые нейтральные макромолекулы, но большинство из них в полианионный связи с наличием либо уроновых кислот (D-глюкуроновой кислоты является самым распространенным, хотя D-галактуроновой и D-маннуроновой кислоты также найдены) или кеталь-связанный пируват. Неорганические остатки, такие как фосфат или сульфат, редко могут также придавать полианионный статус. Полисахариды, по существу, очень длинные, тонкие молекулярные цепи с молекулярной массой порядка 0 • 5-2 • 0 × 106 Да, но они могут объединяться в ряде различных способов. В некоторых препаратах, полисахариды были визуализированы в виде мелких нитей, прикрепленных к бактериальной клеточной поверхности и образовали сложную сеть, окружающую клетки. Майер и др. (1999) ⇓ предложил что участвующие электростатические и водородные связи являются доминирующими силами. Ионных взаимодействия могут быть также использованы, но в более тонком цепь-цепь образованном комплексе, в котором когда одна макромолекула "подходит" к другой может привести к образованию либо хлопьев либо сетей, которые очень плохо растворимы в водных растворителях. Другим результатом может быть образование сильных или слабых гелей. Полисахариды могут образовывать различные типы структур внутри биопленки. Тем не менее, в биопленках полисахариды не существуют в одиночку, но могут взаимодействовать с широким спектром других видов молекул, в том числе лектинов, белков, липидов и т.д., а также с другими полисахаридами. Полученная третичная структура включает в себя сеть полисахаридов и других макромолекул, в котором также схвачены клетки и клеточные продукты.

Контрольные вопросы:

1. Существуют ли конкретные полисахариды у биопленки?

2. Что мы знаем о структурах данных полисахаридов?

3. Определение биоабсорбционного процесса?

4. Какая взаимосвязь между структурой и функцией?

Лекции 22-24

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 251; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!