KOMETABOLIZMUS. A fogalom tisztázása Régóta ismert tény, hogy a mikroorganizmusok képesek átalakítani szerves vegyületeket, de a termék felhalmozódik.

Az előadások a következő témára: "KOMETABOLIZMUS. A fogalom tisztázása Régóta ismert tény, hogy a mikroorganizmusok képesek átalakítani szerves vegyületeket, de a termék felhalmozódik."— Előadás másolata:

1 KOMETABOLIZMUS

2 A fogalom tisztázása Régóta ismert tény, hogy a mikroorganizmusok képesek átalakítani szerves vegyületeket, de a termék felhalmozódik a tápoldatban (nem alakul tovább) Megfigyelték, hogy sok esetben a kiindulási anyag nem szubsztrátja a sejtnek, bár képes azt átalakítani (pl. egy Pseudomonas faj szaporodik monoklóracetát szubsztráton, és képes a triklóracetátot halogénmentesíteni, ez utóbbi nem szolgál szén- és erg-forrásként) Egy szerves vegyület mikrobiális transzformációja során ha nem hasznosul szén- és/vagy energiaforrásként kometabolizmusról beszélünk. Ekkor az aktív populációnak nincs tápanyag haszna a kometabolizált vegyületből, és elegendő energiát sem nyer a folyamatból a szaporodásához, még akkor sem, ha oxidáció során szabadul fel némi energia A ko- előtag azt jelenti, hogy vmit kapcsoltan, együtt teszünk, ez esetben azt jelenti, hogy a vegyület átalakítása során a sejt szaporodásához szükséges egy ‘valós’ szubsztrát, ami szén- és energiaforrásként szolgál

3 Definició szerint a kometabolizmus egy szervesanyag mikrobiális átalakítása, anélkül, hogy a vegyület energia-, vagy eszenciális tápanyagként szolgálna a sejtek számára Tiszta baktériumkultúrák esetén beszélhetünk kooxidációról, amikor egy szaporodási szubsztrátként nem elfogadott vegyület oxidációja megtörténik egy szaporodási szubsztrát jelenlétében Anaerob kometabolizmusra példa, amikor egy halogén tart-ú szervesanyagot elektronakceptorként hasznosít a sejt, a kloridot hidrogénre cseréli reduktív halogéneltávolító lépésben A kometabolizmus során heterotróf szervezeteknek a ‘kometabolizálandó’ anyag mellett a szaporodási szubsztrát szerves anyag. Autotróf szervezetek esetén a szaporodási szubsztrát szervetlen vegyület A fogalom tisztázása

4 Nagyon sokféle vegyület alanya a kometabolizmusnak, számos mikroorg képes kometabolizmussal átalakítani e vegyületeket. A reakcióban egy, de gyakran több enzim/enzimrendszer vesz részt. A végtermék szervesanyag, melyből nem lesz az átalakításban résztvevő sejt sejtanyaga Ha egy működő rdsz-t kiemelünk a körny-ből, és laborban vizsg, előfordulhat, hogy téves következtetésre jutunk. Ha a szennyezőanyagot bontó mikroorg-nak aktivitásához specifikus faktorokra (növekedési f.) is szüksége van, amit nem realizálunk, tévesen azt hihetjük, hogy kometabolizmussal alakítja csak át a bontandó vegyületet A fogalom tisztázása

5 A kometabolizmus okai Mivel magyarázható, hogy egy vegyületet, bár nem szaporodási szubsztrát, a sejt átalakít, és a termék felhalmozódik? –A kezdeti lépést katalizáló enzim(ek) átalakítják a szervesanyagot, azonban nem alakul tovább más enzimek segítségével (pl. mert nincs megfelelő enzim, vagy a következő enzim jóval lassab, és a felhalmozódó vegyület negatívan hat vissza a további metabolizmusra) –A kiindulási vegyület olyan termékké alakul, mely gátolja a további enzimek működését, vagy a sejtek szaporodását –A szervezetnek másik szubsztrátra is szüksége van a reakcióhoz (pl egy elektrondonor, ami a reakcióhoz alapvetően szükséges) –Az enzimek szubsztrát specifitása eltérő, vannak enzimek, melyek képesek szerkezetileg hasonló vegyületek átalakítását katalizálni, noha az adott vegyület nem indukálja az enzim termelődését. Ennek köszönhetően megtörténik egy átalakítási lépés, de a lebontáshoz szükséges enzimrendszert nem tartalmazza a sejt, így a keletkező termék felhalmozódik

6 Mi alapján valószínűsíthető a környezetben a kometabolizmus Az átalakításban résztvevő sejtek konc-ja alacsony, és mivel kometabolizmus esetén a sejtek nem szaporodnak, így a transzformáció lassú, és nem gyorsul az idővel. (amikor növekedési szubsztrát átalakítása történik a sejtek szaporodnak, és több sejt több vegyületet bont, így idővel a bontás mértéke nő) A környezetben megjelenik, és felhalmozódik a biotranszformáció terméke. Ez a természetben nem egyértelmű, mert egyéb jelenlévő mikrobák a keletkező terméket továbbalakíthatják. Mivel a kometabolizmus folyamata lassú, a kutatás/fejlesztési projektek arra irányulnak, hogy a biotranszformációt felgyorsítsuk a paraméterek optimalizálásával. Sajnos az eredményeket nem lehet általánosítani, más kísérletekben egy adott eredmény felhasználásának sikere kétséges Gyakori alkalmazás, hogy az átalakítandó vegyülethez hasonló szerkezetű vegyületet adunk, melynek ismert a biodegradációja