BIOCORREZIONE (BIOREMEDIATION)
DELLE SOSTANZE XENOBIOTICHE
Per biocorrezione si intende quel processo mediante il quale
i rifiuti tossici vengono allontanati dall’ambiente per mezzo
di agenti biologici.
Per effettuare la biocorrezione vengono usati microorganismi
appartenenti a diversi generi.
In particolare microorganismi appartenenti al genere
Pseudomonas sono in grado di demolire oltre 100 diversi
composti organici.
TRASFORMAZIONE ENZIMATICA DEI COMPOSTI
AROMATICI IN CATECOLO
TRASFORMAZIONE ENZIMATICA DEL CATECOLO E
DELL’ACIDO PROCATECHICO IN PIRUVATO ED ACETALDEIDE
TRASFORMAZIONE ENZIMATICA DEL CATECOLO E
DELL’ACIDO PROTOCATECHICO IN ACETIL-CoA E
SUCCINATO
TRASFORMAZIONE ENZIMATICA DEI COMPOSTI AROMATICI
IN ACIDO PROTOCATECHICO
LIMITAZIONI DEL TRATTAMENTO
BIOLOGICO DEI RIFIUTI
1. Non esiste un unico microorganismo capace di degradare
tutti i composti organici.
2. Le concentrazioni elevate di alcuni composti organici possono
inibire l’attività o la crescita dei microorganismi degradativi.
3. La maggioranza dei siti inquinati contiene molte sostanze
chimiche e qualcuna di queste può inibire il microorganismo
degradativo.
4. Molti composti apolari sono assorbiti dal suolo o dai
sedimenti e diventano meno accessibili all’attacco dei
microorganismi.
5. La biodegradazione dei composti organici è spesso un
processo lentissimo.
SVILUPPO DI UN CEPPO BATTERICO CAPACE DI DEGRADARE LA CANFORA,
L’OTTANO, LO XILENE ED IL NAFTALENE
MANIPOLAZIONE MEDIANTE TRASFERIMENTO DI
PLASMIDI
Mediante una serie di coniugazioni seguite da eventi di
ricombinazione si è creato un “super microbo”, in grado di
degradare quattro composti organici contemporaneamente
Esso è stato il primo organismo vivente ad essere stato
brevettato (US Patent 4.259, 444 March 1981).
E’ possibile trasferire plasmidi degradativi di sostanze
xenobiotiche da batteri mesofili a batteri, psicrofili,
che vivono a temperature simili a quelle esistenti nei mari,
fiumi e laghi inquinati.
MANIPOLAZIONE MEDIANTE TRASFERIMENTO DI GENI
I) mediante ingegnerizzazione e mutagenesi dei plasmidi
Problemi:
a) Il 4-etilbenzoato non è in grado di attivare la proteina
Xyl S e quindi di attivare l’operone xyl.
b) La catecolo 2,3 biossigenasi è inibita dal 4-etilcatecolo.
Soluzioni:
a) Si è prodotta una forma mutata della proteina Xyl S
attivabile dal 4-etilbenzoato ed in grado di indurre
l’espressione dei geni dell’operone xyl.
b) Si producono forme mutate sia della catecolo 2,3
biossigenasi che della proteina Xyl S in modo da
rimuovere l’inibizione e permettere l’espressione
dei geni dell’ operone xyl.
REGOLAZIONE DELLA SCISSIONE DEGLI ALCHILBENZOATI
CREAZIONE DELLA PROTEINA Xyl S ATTIVABILE DA PARTE
DEL 4-ETIL BENZOATO
MANIPOLAZIONE MEDIANTE TRASFERIMENTO DI GENI
II) mediante ricombinazione
Problema:
ceppi di Pseudomonas che metabolizzano i bifenili non sono
in grado di metabolizzare il toluene ed il tricloroetilene.
Soluzione:
si sostituisce mediante ricombinazione il gene per una subunità
della bifenile ossigenasi con quello della toluene biossigenasi
del ceppo che metabolizza il toluene. Il ceppo manipolato è in
grado di degradare sia il bifenile che il toluene e il tricloro-etilene
CREAZIONE DI UNA
CATECOL-2,3 -BIOSSIGENASI
MODIFICATA NON INIBITA
DAL 4-ETILCATECOLO