Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Alcanivorax borkumensis )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Разлив нефти обрабатывается Alcanivorax

Альканиворакс
Научная классификация
Домен:
Бактерии
Тип:
Протеобактерии
Класс:
Гаммапротеобактерии
Заказ:
Океаноспириллы
Семья:
Альканивораковые
Род:
Альканиворакс

Якимов и др. 1998 г.
Типовой вид
Alcanivorax borkumensis
Разновидность

Alcanivorax balearicus
Alcanivorax borkumensis
Alcanivorax dieselolei
Alcanivorax gelatiniphagus [1]
 Alcanivorax hongdengensis
Alcanivorax jadensis [1]
 Alcanivorax Marinus
Alcanivorax Mobilis [1]
 Alcanivorax расШсиз
Alcanivorax venustensis
Alcanivorax xenomutans [1]

Alcanivorax borkumensis - это морская бактерия, разлагающая алканы, которая естественным образом размножается и становится преобладающей в морской воде, содержащей сырую нефть, придобавлении питательных веществ азота и фосфора . [2] [3]

Описание [ править ]

A. borkumensis - это палочковидная бактерия без жгутиков, которая получает энергию в основном за счет потребления алканов (разновидность углеводорода ). Он аэробный , то есть использует кислород для получения энергии, и он галофильный , что означает, что он имеет тенденцию жить в среде, содержащей соль, например, в соленой океанской воде. Он также грамотрицательный , что означает, что у него относительно тонкая клеточная стенка. Он также неподвижен; однако другие организмы, принадлежащие к тому же роду, передвигаются через жгутики . [4] [5]

Геном [ править ]

Геном из A. borkumensis является одной круглой хромосомой , которая содержит 3,120,143 пар оснований. Он хорошо приспособлен к разложению нефтяного масла . Например, определенная последовательность в геноме кодирует деградацию определенного диапазона алканов. А. borkumensis геном имеет множество последовательностей , что каждый код другого типа алкана, что позволяет ему быть очень гибким и универсальными. Его геном также содержит инструкции по образованию биосурфактантов, которые помогают в процессе разложения. Чтобы справиться с внешними угрозами, A. borkumensisгеном также кодирует несколько защитных механизмов. Борьба с высокими концентрациями ионов натрия (например, в океанской воде) и защита от ультрафиолетового излучения, испытываемого на поверхности земли, важны для бактерий A. borkumensis , и их геном содержит способы решения обеих этих проблем. [6]

Экология [ править ]

A. borkumensis естественным образом встречается в морской воде. Это чаще встречается в океанических районах, содержащих нефтяное масло (будь то разливы, естественные месторождения или другие источники), хотя его можно найти в небольших количествах в незагрязненной воде. Он был найден по всему миру в различных местах, как в прибрежных районах, так и в океанических средах. Он также может процветать в районах с сильными приливами и другими морскими течениями / потоками. Встречается только на поверхности воды или рядом с ней. A. borkumensis может жить при солености от 1,0 до 12,5% и при температуре от 4 до 35 ° C. [5] Обилие A. borkumensisв окружающей среде, загрязненной нефтью, происходит потому, что бактерии используют соединения в масле в качестве источника энергии, поэтому популяции A. borkumensis естественным образом процветают при разливах нефти или других подобных местах. А. borkumensis outcompetes других видов Alcanivorax рода , вероятно , из - за своей высокой гибкой ДНК и метаболизм . A. borkumensis также превосходит другие организмы, разлагающие алканы, такие как Acinetobacter venetianus . По прошествии определенного периода времени в масляной и соленой среде, содержащей A. borkumensis и Acinetobacter venetianus , в конечном итоге станут преобладатьA. borkumensis, потому что A. borkumensis может потреблять более широкий спектр алканов, чем другие известные виды. [7]

Метаболизм [ править ]

A. borkumensis в основном использует алканы в качестве источника энергии / углерода, но может использовать и несколько других органических соединений . В отличие от большинства других клеток, он не может потреблять более распространенные вещества, такие как сахар или аминокислоты, в качестве источника энергии. Это связано с отсутствием генов, кодирующих активные или пассивные переносчики углеводов, и, следовательно, с невозможностью потреблять мономерные сахара. [8]

У A. borkumensis ряд различных ферментов отвечает за окисление молекул алканов . 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. [9]

После разлива нефти может наблюдаться огромный дисбаланс в соотношении 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. [8] Для увеличения скорости роста популяции бактерий A. borkumensis в окружающую среду могут быть добавлены фосфор и азотистые соединения. Эти вещества действуют как удобрение для бактерий и помогают им расти быстрее.

A. borkumensis и биосурфактанты [ править ]

Когда бактерии A. borkumensis используют алканы или пируват в качестве источника энергии, каждая клетка образует биоповерхностно-активное вещество . 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 в дальнейшем служат для создания эмульсии масло / вода, делая масло более растворимым. A. borkumensis образует биопленку вокруг капли масла в морской воде и начинает использовать биосурфактанты и метаболизм для разложения масла до водорастворимого вещества. [10]

Биотехнологические приложения [ править ]

Роль в биоразложении нефти [ править ]

Нефтяные масла являются токсичным для большинства форм жизни и загрязнения из окружающей среды нефти вызывает серьезные экологические проблемы. Значительное количество нефтяного масла, попадающего в море, устраняется микробной биодеградацией 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.

Возможен как средство против разливов нефти [ править ]

Разливы нефти могут произойти 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 восстановиться) после разлива нефти, поэтому ученые ищут способы ускорить очистку территорий, пострадавших от разлива нефти. Большинство усилий до сих пор используют прямое человеческое участие / 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 A. borkumensisиспользование для разложения нефти можно было бы ускорить или сделать более эффективным, это помогло бы восстановлению экосистем. Некоторые примеры включают стимулирование роста A. borkumensis (за счет фосфорных и азотных удобрений), чтобы большее их количество расщепляло масло, или стимулирование метаболизма A. borkumensis, чтобы они метаболизировались быстрее и в большей степени. [11]

Возможности в производстве биополимеров [ править ]

Нарушая ген тиоэстеразы ацил-кофермента A (CoA), Сабирова и ее коллеги смогли мутировать организм, чтобы продуцировать полигидроксиалканоаты (PHA). Затем они смогли относительно легко восстановить большие количества PHA, которые высвобождались мутантом Alcanivorax из культуральной среды. [9] Раньше для извлечения PHA из внутриклеточных гранул приходилось использовать дорогие и экологически опасные растворители. Это позволяет производить экологически чистые полимеры на заводах, которые использовали мутантный Alcanivorax. [8]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d Parte, АК «Алканиворакс» . LPSN .
  2. ^ Мартинс ВАП; и другие. (2008). «Геномное понимание биодеградации нефти в морских системах» . Микробная биодеградация: геномика и молекулярная биология . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-17-2.
  3. ^ Касаи Yuki (2002). «Преобладающий рост штаммов Alcanivorax в морской воде, загрязненной нефтью и обогащенной питательными веществами». Экологическая микробиология . 4 (3): 141–147. DOI : 10,1046 / j.1462-2920.2002.00275.x . PMID 12000314 . 
  4. ^ «Фернандес-Мартинес, Хавьер и др.» Описание Alcanivorax venustensis sp. ноя и реклассификация Fundibacter jadensis DSM 12178T (Bruns and Berthe-Corti 1999) как Alcanivorax jadensis comb. nov., представители измененного рода Alcanivorax . "International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 53 (2003): 331–338" . Архивировано из оригинала на 2009-08-21 . Проверено 27 апреля 2011 .
  5. ^ a b Якимов Михаил М .; и другие. (1998). "Alcanivorax Borkumensis gen. Nov., Sp. Nov., Новая морская бактерия, разлагающая углеводороды и продуцирующая поверхностно-активные вещества" (PDF) . Международный журнал систематической бактериологии . 48 (2): 339–348. DOI : 10.1099 / 00207713-48-2-339 . PMID 9731272 .  
  6. ^ [1] , Шнайкер, Сюзанна и др. «Последовательность генома вездесущей морской бактерии, разлагающей углеводороды, Alcanivorax Borkumensis». Nature Biotechnology 24.8 (2006): 997-1004.
  7. ↑ Хара Акихиро (2003). «Alcanivorax, который преобладает в морской воде, загрязненной нефтью, проявляет широкую субстратную специфичность для разложения алканов». Экологическая микробиология . 5 (9): 746–753. DOI : 10.1046 / j.1468-2920.2003.00468.x . PMID 12919410 . 
  8. ^ a b c Якимов Михаил М; Тиммис, Кеннет Н.; Голышин, Петр Н (июнь 2007 г.). «Обязательные морские бактерии, разлагающие нефть». Текущее мнение в области биотехнологии . 18 (3): 257–266. CiteSeerX 10.1.1.475.3300 . DOI : 10.1016 / j.copbio.2007.04.006 . PMID 17493798 .  
  9. ^ a b Сабирова, Юлия С .; Феррер, Мануэль; Люнсдорф, Генрих; Рэй, Виктор; Кальшойер, Райнер; Steinbüchel, Александр; Тиммис, Кеннет Н .; Голышин, Петр Н. (15.12.2006). «Мутация в« tesB-подобном »гене тиоэстеразы, специфичного для гидроксиацил-кофермента А, вызывает гиперпродукцию внеклеточных полигидроксиалканоатов Alcanivorax borkumensis SK2» . Журнал бактериологии . 188 (24): 8452–8459. DOI : 10.1128 / jb.01321-06 . ISSN 0021-9193 . PMC 1698222 . PMID 16997960 .   
  10. ^ Аббаси, Акрам; Ботан, Джеффри Д .; Бозе, Ариджит (2018-04-16). «Присоединение Alcanivorax borkumensis к каплям эмульсии гексадекана в искусственной морской воде». Ленгмюра . 34 (18): 5352–5357. DOI : 10.1021 / acs.langmuir.8b00082 . ISSN 0743-7463 . PMID 29656641 .  
  11. ^ Якимов, Михаил М .; Голышин, Петр Н .; Ланг, Зигмунд; Мур, Эдвард РБ; Авраам, Вольф-Райнер; Люнсдорф, Генрих; Тиммис, Кеннет Н. (1998). «Alcanivorax borkumensis gen. Nov., Sp. Nov., Новая морская бактерия, разлагающая углеводороды и продуцирующая поверхностно-активные вещества» . Международный журнал систематической и эволюционной микробиологии . 48 (2): 339–348. DOI : 10.1099 / 00207713-48-2-339 . PMID 9731272 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Типовой штамм Alcanivorax borkumensis в Bac Dive - база метаданных по бактериальному разнообразию