CCF2014061623

- powinowactwa chemicznego do metalu.

Osłony komórkowe mają charakter anionowy, a wiązanie metali może być skutkiem adsorpcji jonowymiennej, przyciągania elektrostatycznego bądź reakcji chemicznych. Główną rolę w procesach zewnątrzkomórkowego wiązania metali przez drobnoustroje odgrywa proces wymiany jonowej -> biorą w nim udział grupy funkcyjne polimerów i makrocząsteczek komórkowych, a w szczególności grupa karboksylowa i fosforanowa. Grupy karboksylowe występują licznie w białkach ściany komórkowej, odpowiednio podstawionych mono- i polisacharydach. Fosforany występują w polisacharydach komórkowych, lipoproteinach i lipopolisacharydach.

Tworzenie trwałych kompleksów

To mechanizm zewnątrzkomórkowego wiązania metali. Ujemnie naładowane grupy: karboksylowa i hydroksylowa oraz posiadająca wolną parę elektronową grupa aminowa, łatwo tworzą kompleksy z elektrododatnimi jonami metali, jak: Al³⁺, Cr³⁺, Fe²⁺, Co²⁺, Ti ²⁺, Zn²⁺ , Sn²⁺. Istotną rolę białek w procesach sorpcji metali potwierdzają liczne badania. Obniżając zawartość białka w stosunku do węglowodanów w ścianie komórkowej u Saccharomyces cerevisiae, nastąpiło obniżenie sorbowanej miedzi o 30%. Białka odgrywają natomiast mniejsze znaczenie w przypadku wiązania takich metali jak kadm i nikiel. Istotną rolę w procesie wiązania kadmu ma chityna, składnik ściany komórkowej u grzybów. Z kolei mannan - jeden z głównych składników ściany komórkowej drożdży charakteryzował się największą zdolnością sorpcji miedzi i kobaltu.

Badania czterech szczepów bakterii:

-Bacillus cereus,

-Bacillus subtilis,

-Escherichia coli

-Pseudosomonas    aureginosa

pod kątem sorpcji takich metali jak: kadm, miedź, srebro, lantan dowiodły, że gramujemne bakterie (Escherichia coli, Pseudosomonas aureginosa) usuwały kadm z większą efektywnością niż bakterie gramdodatnie (Bacillus subtilis,Bacillus cereus). Z kolei miedź była najefektywniej usuwana przez Bacillus subtilis.

Różnice w zdolności wiązania metali przez bakterie gramdodatnie i gramujemne wynikają głównie ze zróżnicowanego składu chemicznego ścian komórkowych. Zdaniem niektórych badaczy gramujemne bakterie wiążą około dziesięciokrotnie mniej metali ciężkich niż gramdodatnie. Zdolność bakterii gramdodatnich do efektywniejszego wiązania metali wiąże się z obecnością mureiny (peptydoglikanu), która u tych bakterii składa się z kilkudziesięciu warstw (u gramujemnych tworzy ona od jednej do trzech warstw). Wiązanie jonów przez mureinę ma charakter jonowy.

Kwasy tejchojowe, drugi obok mureiny budulec ścian komórkowych bakterii gramdodatnich, ze względu na wysoką zawartość fosforanów, posiadają silnie kwasowy charakter. W dużej mierze odpowiada to za ujemny ładunek powierzchni komórek gramdodatnich.

Ważną rolę w powierzchniowym wiązaniu metali pełnią też otoczki i warstwy śluzowe. Większość z nich składa się z polimerów obojętnych cukrów, kwasów (uronowego, pirogronowego, octowego) oraz polipeptydów. Nadają one egzopolimerom anionowy charakter wynikający z przewagi grup elektroujemnych i pozwala na wiązanie znacznych

23