กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

การย่อยสลายทางชีวภาพของจุลินทรีย์

การย่อยสลายทางชีวภาพโดยจุลินทรีย์คือการใช้ กระบวนการ บำบัดทางชีวภาพและการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพเพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถตามธรรมชาติของจุลินทรีย์ ใน...

การย่อยสลายทางชีวภาพของจุลินทรีย์

การย่อยสลายทางชีวภาพโดยจุลินทรีย์คือการใช้ กระบวนการ บำบัดทางชีวภาพและการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพเพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถตามธรรมชาติของจุลินทรีย์ ใน การเผาผลาญสารแปลกปลอมเพื่อย่อยสลาย เปลี่ยนแปลง หรือสะสมสารมลพิษในสิ่งแวดล้อม ซึ่งรวมถึงไฮโดรคาร์บอน (เช่น น้ำมัน) โพลีคลอริเนเตดไบฟีนิล (PCBs) โพลีอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (PAHs) สารประกอบเฮเทอโรไซคลิก (เช่นไพริดีนหรือควินอลีน ) สารเภสัชกรรม สารกัมมันตรังสีและโลหะ

ความสนใจในการย่อยสลายสารมลพิษ โดยจุลินทรีย์ เพิ่มมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา[ 1 ] [ 2 ] และความก้าวหน้าทางวิธีการที่สำคัญเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้ทำให้สามารถวิเคราะห์ จุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งแวดล้อมได้อย่างละเอียด ทั้งในด้านจีโนมิก เมตาจีโนมิก โปรตีโอมิก ชีวสารสนเทศ และการวิเคราะห์แบบความเร็วสูงอื่น ๆซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่ ๆ เกี่ยวกับเส้นทางการย่อยสลายทางชีวภาพและความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป

กระบวนการทางชีวภาพมีบทบาทสำคัญในการกำจัดสารปนเปื้อนและใช้ประโยชน์จากความสามารถในการย่อยสลายของจุลินทรีย์เพื่อย่อยสลายหรือเปลี่ยนรูปสารประกอบเหล่านั้น ในด้านจุลชีววิทยา ทางสิ่งแวดล้อม การศึกษาระดับโลก โดย ใช้ข้อมูล จีโนมกำลังเพิ่มความเข้าใจเกี่ยวกับเครือข่ายการเผาผลาญและการควบคุม ตลอดจนให้ข้อมูลใหม่เกี่ยวกับการวิวัฒนาการของกระบวนการย่อยสลายและกลยุทธ์การปรับตัวระดับโมเลกุลต่อสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป

การย่อยสลายสารมลพิษด้วยออกซิเจน

ข้อมูลจีโนมของแบคทีเรียที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทำให้เกิดโอกาสใหม่ๆ ในการทำความเข้าใจพื้นฐานทางพันธุกรรมและโมเลกุลของการย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์[ 3 ]สารประกอบอะโรมาติกเป็นหนึ่งในสารมลพิษที่คงอยู่ยาวนานที่สุด และสามารถเรียนรู้บทเรียนจากงานวิจัยจีโนมล่าสุดของBurkholderia xenovorans LB400 และRhodococcus sp. สายพันธุ์ RHA1 ซึ่งเป็นจีโนมแบคทีเรียขนาดใหญ่ที่สุดสองชนิดที่ได้รับการจัดลำดับอย่างสมบูรณ์จนถึงปัจจุบัน งานวิจัยเหล่านี้ช่วยขยายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกระบวนการสลาย สารของแบคทีเรีย การปรับตัวทางสรีรวิทยาที่ไม่ใช่การสลายสารต่อสารประกอบอินทรีย์และวิวัฒนาการของจีโนม แบคทีเรียขนาดใหญ่ ประการแรกเส้นทางการเผาผลาญจากสายพันธุ์ที่มีความหลากหลายทางสายวิวัฒนาการนั้นมีความคล้ายคลึงกันมากในแง่ของโครงสร้างโดยรวม ดังนั้น ดังที่ได้กล่าวไว้ในPseudomonads ในตอนแรก เส้นทาง "อะโรมาติกส่วนปลาย" จำนวนมากจะนำสารประกอบธรรมชาติและ สารประกอบ แปลกปลอมต่างๆเข้าสู่เส้นทาง "อะโรมาติกส่วนกลาง" จำนวนจำกัด อย่างไรก็ตาม เส้นทางเหล่านี้มีการจัดระเบียบทางพันธุกรรมในลักษณะเฉพาะของแต่ละสกุล ดังตัวอย่างเช่น เส้นทางบี-คีโตอะดิเพตและเส้นทาง Paa การศึกษาจีโนมเปรียบเทียบยังเผยให้เห็นว่าบางเส้นทางแพร่หลายมากกว่าที่คิดไว้ในตอนแรก ดังนั้น เส้นทาง Box และ Paa จึงแสดงให้เห็นถึงความแพร่หลายของกลยุทธ์การแตกวงแหวนแบบไม่ใช้ออกซิเจนในกระบวนการย่อยสลายสารอะโรมาติกแบบใช้ออกซิเจน การศึกษาจีโนมเชิงหน้าที่ได้มีประโยชน์ในการยืนยันว่าแม้แต่สิ่งมีชีวิตที่มีเอนไซม์ที่คล้ายคลึงกัน จำนวนมาก ก็ดูเหมือนจะมีตัวอย่างของความซ้ำซ้อนที่แท้จริงเพียงไม่กี่ตัวอย่าง ตัวอย่างเช่น ความหลากหลายของไดออกซิเจเนสที่แตกวงแหวนในสายพันธุ์โรโดค็อกคัสบางสายพันธุ์อาจเกิดจากการสลายสารอะโรมาติกแบบซ่อนเร้นของเทอร์พีนอยด์และสเตียรอยด์ที่แตกต่างกัน สุดท้าย การวิเคราะห์ชี้ให้เห็นว่าการไหลเวียนของพันธุกรรมเมื่อเร็วๆ นี้ดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในการวิวัฒนาการของจีโนมขนาดใหญ่บางชนิด เช่น LB400 มากกว่าจีโนมอื่นๆ อย่างไรก็ตาม แนวโน้มที่เกิดขึ้นใหม่คือยีนจำนวนมากของจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายสารมลพิษที่มีศักยภาพ เช่น LB400 และ RHA1 ได้วิวัฒนาการผ่านกระบวนการที่เก่าแก่กว่าเป็นหลัก การที่สิ่งนี้เป็นจริงในสายพันธุ์ที่มีความหลากหลายทางสายวิวัฒนาการเช่นนี้ถือเป็นเรื่องที่น่าทึ่ง และยังชี้ให้เห็นถึงต้นกำเนิดที่เก่าแก่ของความสามารถในการย่อยสลายนี้อีกด้วย[ 4 ​​]

การย่อยสลายสารมลพิษแบบไม่ใช้ออกซิเจน

การย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ ที่ดื้อต่อการ ย่อย สลาย โดย จุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งแวดล้อมและเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางชีวเคมีใหม่ที่น่าสนใจ[ 5 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่งไฮโดรคาร์บอนและสารประกอบฮาโลเจนเป็นที่สงสัยกันมานานแล้วว่าสามารถย่อยสลายได้ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน แต่การแยกแบคทีเรียที่ย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนแบบไม่ใช้ออกซิเจนและแบคทีเรีย ที่ลดฮาโลเจนแบบรีดักชันซึ่งไม่เคยรู้จักมาก่อน ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาได้พิสูจน์ให้เห็นถึงกระบวนการเหล่านี้ในธรรมชาติอย่างชัดเจน ในขณะที่การวิจัยดังกล่าวส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับ สารประกอบ คลอรีนในตอนแรก การศึกษาล่าสุดได้เปิดเผยการลดฮาโลเจนแบบรีดักชันของหมู่โบรมีนและไอโอดีนในสารกำจัดศัตรูพืชที่มีกลิ่นหอม[ 6 ] ปฏิกิริยาอื่นๆ เช่น การลดลง แบบไม่ ใช้สิ่งมีชีวิตที่เกิด จากแร่ธาตุในดิน[ 7 ]ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถทำให้สารกำจัดวัชพืชที่มีอะนิลีนเป็นส่วนประกอบซึ่งค่อนข้างคงทนหมดฤทธิ์ได้เร็วกว่าที่สังเกตได้ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจน มีการค้นพบปฏิกิริยาทางชีวเคมีใหม่ๆ มากมายที่ช่วยให้เกิดกระบวนการเมตาบอลิซึมต่างๆ แต่ความก้าวหน้าในการทำความเข้าใจระดับโมเลกุลของแบคทีเรียเหล่านี้ค่อนข้างช้า เนื่องจากระบบทางพันธุกรรมไม่สามารถนำมาใช้กับแบคทีเรียส่วนใหญ่ได้โดยง่าย อย่างไรก็ตาม ด้วยการประยุกต์ใช้จีโนมิกส์ ที่เพิ่มมากขึ้น ในสาขาจุลชีววิทยาทางสิ่งแวดล้อมปัจจุบันจึงมีมุมมองใหม่ที่น่าสนใจในการทำความเข้าใจเชิงโมเลกุลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเมตาบอลิซึมใหม่เหล่านี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการกำหนดลำดับจีโนมที่สมบูรณ์ของแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนได้หลายสายพันธุ์ จีโนมขนาดประมาณ 4.7 เมกะเบสของ สายพันธุ์ Aromatoleum aromaticum EbN1 ซึ่งสามารถย่อยสลายไนเตรตได้ทั้งในสภาวะที่มีและไม่มีออกซิเจน เป็นจีโนมแรกที่ได้รับการกำหนดสำหรับแบคทีเรียที่ย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนแบบไม่ใช้ออกซิเจน (โดยใช้โทลูอีนหรือเอทิลเบนซีนเป็นสารตั้งต้น ) ลำดับจีโนม เผยให้เห็น กลุ่มยีนประมาณสองโหล(รวมถึงพาราโลก หลายตัว ) ที่เข้ารหัสเครือข่ายการสลายตัวที่ซับซ้อนสำหรับการย่อยสลายสารประกอบอะโรมาติกทั้งในสภาวะไม่ใช้ออกซิเจนและมีออกซิเจน ลำดับจีโนมเป็นพื้นฐานสำหรับการศึกษาเชิงลึกในปัจจุบันเกี่ยวกับการควบคุมวิถีการทำงานและ โครงสร้าง ของเอนไซม์ นอกจากนี้ จีโนมของแบคทีเรียที่ย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนแบบไม่ใช้ออกซิเจนยังได้รับการศึกษาเสร็จสมบูรณ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ ได้แก่ จีโนมของ Geobacter metallireducens ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่ลดธาตุเหล็ก (หมายเลขการเข้าถึง NC_007517) และ Dechloromonas aromaticaซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่ลดเปอร์คลอเรต(หมายเลขการเข้าถึง NC_007298) แต่ยังไม่ได้ประเมินในสิ่งพิมพ์อย่างเป็นทางการ จีโนมที่สมบูรณ์ยังได้รับการกำหนดสำหรับแบคทีเรียที่สามารถย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนที่มีฮาโลเจนแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยการหายใจแบบฮาโลเจน ได้แก่ จีโนมขนาดประมาณ 1.4 Mb ของDehalococcoides ethenogenesสายพันธุ์ 195 และDehalococcoides sp. สายพันธุ์ CBDB1 และจีโนมขนาดประมาณ 5.7 Mb ของDesulfitobacterium hafnienseสายพันธุ์ Y51 ลักษณะเฉพาะของแบคทีเรียเหล่านี้ทั้งหมดคือการมีอยู่ของยีนพาราโลจัสหลายตัวสำหรับเอนไซม์รีดิวซ์ดีฮาโลจีเนส ซึ่งบ่งชี้ถึงสเปกตรัมการดีฮาโลจีเนชันที่กว้างกว่าของสิ่งมีชีวิตมากกว่าที่เคยทราบมาก่อน ยิ่งไปกว่านั้น ลำดับจีโนมยังให้ข้อมูลเชิงลึกที่ไม่เคยมีมาก่อนเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของการดีฮาโลจีเนชันแบบรีดิวซ์และกลยุทธ์ที่แตกต่างกันสำหรับการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อม[ 8 ]

เมื่อไม่นานมานี้ ปรากฏชัดว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิด รวมถึงDesulfitobacterium chlororespiransซึ่งเดิมทีได้รับการประเมินสำหรับการหายใจด้วยฮาโลเจนบนคลอโรฟีนอล สามารถใช้สารประกอบโบรมีนบางชนิด เช่น สารกำจัดวัชพืชโบรโมซินิลและเมตาโบไลต์หลักของมันเป็นตัวรับอิเล็กตรอนสำหรับการเจริญเติบโตได้ สารประกอบไอโอดีนอาจถูกกำจัดฮาโลเจนได้เช่นกัน แม้ว่ากระบวนการดังกล่าวอาจไม่สามารถตอบสนองความต้องการตัวรับอิเล็กตรอนได้[ 6 ]

การดูดซึม การเคลื่อนที่ตามสารเคมี และการเคลื่อนย้ายของสารมลพิษ

ความสามารถในการดูดซึมหรือปริมาณของสารที่จุลินทรีย์ สามารถเข้าถึงได้ทางกายภาพและเคมี เป็นปัจจัยสำคัญในการย่อยสลายสารมลพิษอย่างมีประสิทธิภาพ O'Loughlin et al. (2000) [ 9 ]แสดงให้เห็นว่า ยกเว้น ดิน เหนียวคาโอลิไนต์ ดินเหนียวส่วนใหญ่และเรซินแลกเปลี่ยนประจุบวกทำให้การย่อยสลาย2-picolineโดยArthrobacter sp. สายพันธุ์ R1 ลดลง อันเป็นผลมาจากการดูดซับสารตั้งต้นเข้ากับดินเหนียว การเคลื่อนที่ตาม สารเคมีหรือการเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตที่เคลื่อนที่ได้ไปยังหรือออกจากสารเคมีในสิ่งแวดล้อม เป็นการตอบสนองทางสรีรวิทยาที่สำคัญซึ่งอาจมีส่วนช่วยในการสลายโมเลกุลในสิ่งแวดล้อมอย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ กลไกสำหรับการสะสมโมเลกุลอะโรมาติกภายในเซลล์ผ่านกลไกการขนส่งต่างๆ ก็มีความสำคัญเช่นกัน[ 10 ]

การย่อยสลายทางชีวภาพของน้ำมัน

ภาพรวมทั่วไปของการย่อยสลายทางชีวภาพของน้ำมันปิโตรเลียมโดยกลุ่มจุลินทรีย์ จุลินทรีย์บางชนิด เช่นA. borkumensisสามารถใช้ไฮโดรคาร์บอนเป็นแหล่งคาร์บอนในกระบวนการเมตาบอลิซึมได้ พวกมันสามารถออกซิไดซ์ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมในขณะที่ผลิตผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นอันตรายตามสมการทั่วไป C n H n + O 2 → H 2 O + CO 2ในภาพ คาร์บอนแสดงด้วยวงกลมสีเหลือง ออกซิเจนแสดงด้วยวงกลมสีชมพู และไฮโดรเจนแสดงด้วยวงกลมสีน้ำเงิน กระบวนการเมตาบอลิซึมพิเศษนี้ช่วยให้จุลินทรีย์เหล่านี้เจริญเติบโตได้ในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากคราบน้ำมันและมีความสำคัญในการกำจัดมลพิษทางสิ่งแวดล้อม

น้ำมัน ปิโตรเลียมมีสารประกอบอะโรมาติกที่เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่มลภาวะจากน้ำมันที่เกิดขึ้นเป็นระยะและเรื้อรังในสิ่งแวดล้อมก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่อระบบนิเวศในท้องถิ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสภาพแวดล้อมทางทะเลมีความเปราะบางเป็นพิเศษ เนื่องจากน้ำมันรั่วไหลใกล้ชายฝั่งและในทะเลเปิดนั้นยากต่อการควบคุมและทำให้ความพยายามในการบรรเทาผลกระทบมีความซับซ้อนมากขึ้น นอกจากมลภาวะจากกิจกรรมของมนุษย์แล้ว น้ำมันปิโตรเลียมประมาณ 250 ล้านลิตรยังเข้าสู่สิ่งแวดล้อมทางทะเลทุกปีจากการรั่วไหลตามธรรมชาติ[ 11 ]แม้ว่าจะมีพิษ แต่น้ำมันปิโตรเลียมจำนวนมากที่เข้าสู่ระบบทางทะเลจะถูกกำจัดโดยกิจกรรมการย่อยสลายไฮโดรคาร์บอนของชุมชนจุลินทรีย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยกลุ่มผู้เชี่ยวชาญที่เพิ่งค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ คือแบคทีเรียไฮโดรคาร์บอนอคลาสติก (HCB) [ 12 ] Alcanivorax borkumensisเป็น HCB ตัวแรกที่มีการจัดลำดับจีโนม[ 13 ] นอกจากไฮโดรคาร์บอนแล้ว น้ำมันดิบมักมีสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก หลายชนิด เช่น ไพริดีน ซึ่งดูเหมือนจะสลายตัวด้วยกลไกที่คล้ายคลึงกับไฮโดรคาร์บอน[ 14 ]

การย่อยสลายคอเลสเตอรอลทางชีวภาพ

สารประกอบสเตียรอยด์สังเคราะห์หลายชนิด เช่น ฮอร์โมนเพศบางชนิด มักพบในน้ำเสียจากเทศบาลและอุตสาหกรรม ทำหน้าที่เป็นมลพิษทางสิ่งแวดล้อมที่มีกิจกรรมการเผาผลาญสูง ส่งผลเสียต่อระบบนิเวศ เนื่องจากสารประกอบเหล่านี้เป็นแหล่งคาร์บอนทั่วไปสำหรับจุลินทรีย์หลายชนิด การย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจนและไม่ใช้ออกซิเจนจึงได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง ความสนใจในการศึกษาเหล่านี้อยู่ที่การประยุกต์ใช้เอนไซม์เปลี่ยนรูปสเตอรอลทางชีวเทคโนโลยีสำหรับการสังเคราะห์ฮอร์โมนเพศและคอร์ติคอยด์ในระดับอุตสาหกรรม เมื่อไม่นานมานี้ การสลายตัวของคอเลสเตอรอลมีความสำคัญอย่างมาก เนื่องจากเกี่ยวข้องกับการติดเชื้อของเชื้อก่อโรคMycobacterium tuberculosis ( Mtb ) [ 1 ] [ 15 ] Mtbทำให้เกิด โรค วัณโรคและมีการแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างเอนไซม์ใหม่ได้พัฒนาขึ้นเพื่อจับและดัดแปลงสารประกอบสเตียรอยด์ เช่น คอเลสเตอรอลในสิ่งมีชีวิตนี้และแบคทีเรียที่ใช้สเตียรอยด์อื่นๆ ด้วย[ 16 ] [ 17 ]เอนไซม์ใหม่เหล่านี้อาจเป็นที่น่าสนใจเนื่องจากศักยภาพในการดัดแปลงทางเคมีของสารตั้งต้นสเตียรอยด์

การวิเคราะห์การบำบัดทางชีวภาพของของเสีย

การพัฒนาอย่างยั่งยืนจำเป็นต้องส่งเสริมการจัดการสิ่งแวดล้อมและการค้นหาเทคโนโลยีใหม่ๆ อย่างต่อเนื่องเพื่อบำบัดของเสียจำนวนมหาศาลที่เกิดจาก กิจกรรม ของมนุษย์ ที่เพิ่มขึ้น การบำบัดทางชีวภาพ ซึ่งเป็นการแปรรูปของเสียโดยใช้สิ่งมีชีวิต เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ค่อนข้างง่าย และคุ้มค่ากว่าวิธีการทำความสะอาดทางกายภาพและเคมี สภาพแวดล้อมแบบปิด เช่นเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพได้รับการออกแบบมาเพื่อเอาชนะปัจจัยจำกัดทางกายภาพ เคมี และชีวภาพของกระบวนการบำบัดทางชีวภาพในระบบที่มีการควบคุมสูง ความหลากหลายในการออกแบบสภาพแวดล้อมแบบปิดช่วยให้สามารถบำบัดของเสียได้หลากหลายประเภทภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุด ในการประเมินอย่างถูกต้อง จำเป็นต้องพิจารณาจุลินทรีย์ต่างๆ ที่มีจีโนมและทรานสคริปต์และโปรตีนที่แสดงออกหลากหลายชนิด มักต้องมีการวิเคราะห์จำนวนมาก การใช้เทคนิคทางจีโนมิกส์แบบดั้งเดิมทำให้การประเมินดังกล่าวมีข้อจำกัดและใช้เวลานาน อย่างไรก็ตาม เทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงหลายอย่างที่พัฒนาขึ้นสำหรับการศึกษาทางการแพทย์สามารถนำมาใช้ประเมินการบำบัดทางชีวภาพในสภาพแวดล้อมแบบปิดได้[ 18 ]

วิศวกรรมเมตาบอลิซึมและการประยุกต์ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ

การศึกษาชะตากรรมของสารเคมีอินทรีย์ที่คงอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้เผยให้เห็นแหล่งปฏิกิริยาเอนไซม์ขนาดใหญ่ที่มีศักยภาพสูงในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ซึ่งได้ถูกนำไปใช้ประโยชน์แล้วสำหรับออกซิเจเนส จำนวนหนึ่ง ในระดับนำร่องและแม้กระทั่งในระดับอุตสาหกรรม ตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่สามารถได้รับจากไลบรารีเมตาจีโนมิก และวิธีการที่ใช้ ลำดับดีเอ็นเอความสามารถที่เพิ่มขึ้นของเราในการปรับตัวเร่งปฏิกิริยาให้เข้ากับปฏิกิริยาเฉพาะและข้อกำหนดของกระบวนการโดยการกลายพันธุ์ อย่างมีเหตุผลและแบบสุ่ม ช่วยขยายขอบเขตการใช้งานในอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์ชั้นดี แต่ยังรวมถึงในด้านการย่อยสลายทางชีวภาพ ด้วย ในหลายกรณี จำเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้ในการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพ ของเซลล์ทั้งหมด หรือในการหมักซึ่งเรียกร้องให้มีแนวทางแบบองค์รวมเพื่อทำความเข้าใจสรีรวิทยาและการเผาผลาญของสายพันธุ์ และแนวทางที่มีเหตุผลในการวิศวกรรมของเซลล์ทั้งหมด เนื่องจากมีการนำเสนอมากขึ้นเรื่อยๆ ในด้านเทคโนโลยีชีวภาพ เชิงระบบ และชีววิทยาสังเคราะห์[ 19 ]

การย่อยสลายทางชีวภาพของเชื้อรา

ในระบบนิเวศ สารตั้งต้นที่แตกต่างกันจะถูกโจมตีในอัตราที่แตกต่างกันโดยกลุ่มสิ่งมีชีวิตจากอาณาจักรต่างๆเชื้อรา Aspergillusและรา อื่นๆ มีบทบาทสำคัญในกลุ่มสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ เนื่องจากพวกมันมีความสามารถในการรีไซเคิลแป้ง เฮมิเซลลูโลส เซลลูโลส เพคติน และพอลิเมอร์น้ำตาลอื่นๆ เชื้อรา Aspergillus บางชนิดสามารถย่อยสลายสารประกอบที่ย่อยสลายยากกว่า เช่น ไขมัน น้ำมัน ไคติน และเคราติน การย่อยสลายสูงสุดเกิดขึ้นเมื่อมีไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และสารอาหารอนินทรีย์ที่จำเป็นอื่นๆ เพียงพอ นอกจากนี้ เชื้อรายังเป็นแหล่งอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิตในดินหลายชนิด[ 20 ]

สำหรับเชื้อรา Aspergillusกระบวนการย่อยสลายเป็นวิธีการในการได้รับสารอาหาร เมื่อเชื้อราเหล่านี้ย่อยสลายวัสดุที่มนุษย์สร้างขึ้น กระบวนการนี้มักเรียกว่าการเสื่อมสภาพทางชีวภาพ ทั้งกระดาษและสิ่งทอ (ฝ้าย ปอ และลินิน) มีความเสี่ยงเป็นพิเศษต่อ การย่อยสลาย โดย Aspergillusมรดกทางศิลปะของเราก็ตกอยู่ภายใต้ การโจมตี ของ Aspergillusเช่นกัน ยกตัวอย่างเช่น หลังจากน้ำท่วมเมืองฟลอเรนซ์ในอิตาลีในปี 1969 เชื้อราที่แยกได้จากภาพจิตรกรรมฝาผนัง Ghirlandaio ที่เสียหายในโบสถ์ Ognissanti จำนวน 74% เป็นAspergillus versicolor [ 21 ]

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Microbial_biodegradation&oldid=1310056848 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การย่อยสลายทางชีวภาพของจุลินทรีย์

การย่อยสลายทางชีวภาพโดยจุลินทรีย์คือการใช้ กระบวนการ บำบัดทางชีวภาพและการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพเพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถตามธรรมชาติของจุลินทรีย์ ใน...

การย่อยสลายสารมลพิษด้วยออกซิเจน

ข้อมูลจีโนมของแบคทีเรียที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทำให้เกิดโอกาสใหม่ๆ ในการทำความเข้าใจพื้นฐานทางพันธุกรรมและโมเลกุลของการย่อยสลาย สารมลพิษ อินทรีย์ [ 3 ] สารประกอบอะโรมาติก เป็นหนึ่งในสารมลพิษที่คงอยู่ยาวนานที่สุด และสามารถเรียนรู้บทเรียนจากงานวิจัยจีโนมล่าสุดของ...

การย่อยสลายสารมลพิษแบบไม่ใช้ออกซิเจน

การย่อยสลาย สารมลพิษอินทรีย์ ที่ดื้อต่อการ ย่อย สลาย โดย จุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งแวดล้อมและเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางชีวเคมีใหม่ที่น่าสนใจ [ 5 ] โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไฮโดรคาร์บอน...

การดูดซึม การเคลื่อนที่ตามสารเคมี และการเคลื่อนย้ายของสารมลพิษ

ความสามารถในการดูดซึม หรือปริมาณของสารที่ จุลินทรีย์ สามารถเข้าถึงได้ทางกายภาพและเคมี เป็นปัจจัยสำคัญใน การย่อยสลาย สารมลพิษอย่างมีประสิทธิภาพ O'Loughlin et al.