1

Ć

WICZENIE XII

MIKROBIOLOGIA WODY

Zdolność do biodegradacji różnych zanieczyszczeń

Zanieczyszczenia ropopochodne można podzielić na:

Zanieczyszczenia łatwo rozkładalne:

♦

-produkty rafinacji ropy naftowej (alifatyczne i aromatyczne węglowodory)

♦

-aromatyczne rozpuszczalniki (benzen, toluen, ksylen, etylobenzen)

♦

-ruchliwe związki aromatyczne (fenole i pochodne benzenu)

♦

-przemysłowe chemikalia (naftalen)

Zanieczyszczenia opornie rozkładalne

♦

-chlorowcopochodne rozpuszczalników

♦

-chlorofenole i chlorobenzeny

♦

-pestycydy

♦

-policykliczne związki aromatyczne

Węglowodory

Węglowodory obecne w zbiornikach wodnych pochodzą z rozkładu resztek roślin lub ropopochodnych zanieczyszczeń
petrochemicznych. Masowo mogą rozwijać się Pseudomonas, Mycobacterium, Nocardia. Istnieje specjalizacja
pewnych gatunków, np. Bacterium aliphaticum rozkłada heksan, oktan, parafina, Pseudomonas aeruginosa – parafinę,
ropę naftową.

Metan:

Bakterie utleniające CH

4

występują głównie w wodach jezior eutroficznych, np. Pseudomonas methanica,

Pseudomonas methanica var. fusca, var. icolorata w ilości 1

•

10

6

cfu/ml.

Latem znacznie mniej niż zimą.
Węglowodory
-parafinowe – ulegają przekształceniu do CH

4

i H

2

, etan i propan do olefin

-naftenowe – cykloheksan, cyklopentan
-aromatyczne – benzen, dwufenole, wielofenole
nienasycone – olefiny – polimeryzacja, cyklizacja, odwodorowanie

Podlegają tlenowej detoksyfikacji.

Pierwszym odkrytym organizmem degradującym był Botrytis cinerea (1895) i Pseudomonas methanica (1906)
wykorzystujący metan.
Wiele mikroorganizmów rozkłada węglowodory przez kooksydację (np. Pseudomonas methanica oprócz CH

4

może

utleniać etan, propan, butan do odpowiednich alkoholi, aldehydów, kwasów)
-oksydacja terminalna – alkan –alkohol pierwszorzędowy-kwas tłuszczowy
-oksydacja subterminalna – alkan - alkohol drugorzędowy-kwas tłuszczowy

Przy rozkładzie alkenów następuje atak na nienasycona część a produktami są:

•

nienasycone alkohole i kwasy tłuszczowe

•

pierwszorzędne i drugorzedne alkohole czy metyloketony

•

związki epoksydowe

•

1,2-diole (np. Mycobacterium)

O

2

jest wymagany jako

-końcowy akceptor elektronów, gdy uwalniany jest w czasie utleniania substancji organicznej i wytwarzana jest energia
-substrat dla reakcji biochemicznych inkorporowany do produktów organicznych, które są później katalizowane

Oksygenazy:

-mono-przyłączające pojedyncze atomy O

2

u Eukariota

-dwu - przyłączające cząsteczkę O

2

u Prokariota

Ropa naftowa

Zawiera 3 grupy węglowodorów:

Alkany
Cykloalkany
Areny

Nie zawiera w zasadzie alkenów i alkinów

2

Zawiera niewielkie ilości:

związków organicznych O

2

(kwasy karboksylowe, fenole)

związków organicznych S (tioalkohole, pochodne tiofenu, siarczki)
związków organicznych N (związki heterocykliczne)

Rozkład tłuszczów i kwasów tłuszczowych

Do lipidów zaliczamy:
tłuszcze właściwe, fosfolipidy, glikolipidy, woski, izoprenoidy, sterydy.

Rozkład tłuszczów właściwych (estrów kwasów tłuszczowych i alkoholu trójhydroksylowego – glicerolu)
rozpoczyna się hydrolizą dającą glicerol i wolny kwas tłuszczowy.
Kwasy tłuszczowe o długich łańcuchach alifatycznych o charakterze hydrofobowym ulegają utlenianiu
zwanym

ββββ

-oksydacją, gdyż utlenianie i rozerwanie wiązania zachodzi miedzy drugim (pozycja

β

), a 3

węglem w łańcuchu kwasu tłuszczowego.

Kwas tłuszczowy (np. palmitynowy musi być najpierw aktywowany przez ATP i CoA

O

ATP i CoA

CH

3

(CH

2

)

4

C

+

NAD

S-CoA

odwodorowanie z udziałem NAD jako akceptora H. Ponowne reakcje koenzymu A i powstania związku
krótszego o 2 C.
W wyniku wielokrotnego powtarzania się tego rodzaju reakcji łańcuch tłuszczowy zostaje ostatecznie
podzielony na fragmenty dwuwęglowe (acetylo-CoA), które zostają włączone w cykl Krebsa.
Oprócz

β

-oksydacji znane są inne drogi utleniania kwasów tłuszczowych.

Kwasy tłuszczowe mogą być utleniane przez bakterie, promieniowce, grzyby do CO

2

i H

2

O.

Hydrolizę tłuszczów przeprowadzają bakterie tlenowe zawierające enzym lipazę np.
Pseudomonas fluorescens, Sarcina flava, Serratia marcescens.

Beztlenowy rozkład tłuszczu jest procesem bardzo powolnym.
Bakterie lipolityczne występują głównie w neustonie, a także w zbiornikach wodnych ze ściekami miejskimi
oraz przemysłowymi wodami ściekowymi np. z rzeźni, przetwórni mięsnych, garbarni.

Wykonanie ćwiczenia

Określenie liczebności drobnoustrojów rozkładających tłuszcze

Odpowiednie rozcieńczenie wody wylej na dno płytki Petriego.

Rozcieńczenia zalej pożywką zawierającą ok. 0,5% w/v masła. Przed wylaniem na płytki do
rozpuszczonej i schłodzonej pożywki należy dodać kilka kropli alkoholowego roztworu błękitu
bromotymolowego w celu otrzymania wyraźnie zielonego zabarwienia pożywki.
Wokół kolonii lipolitycznych wyrosłych na tym podłożu obserwujemy zmianę zabarwienia na żółte.

Określenie obecności drobnoustrojów rozkładających węglowodory

W zbiornikach wodnych mogą się znajdować różne węglowodory, tak w postaci czystej jak

i w mieszaninach.

W celu stwierdzenia obecności drobnoustrojów rozkładających węglowodory kolby z

pożywką Tausona należy zaszczepić próbką badanej wody. Po dodaniu badanej wody na
powierzchnię płynu nanosimy wyjałowioną naftę w takiej ilości, aby wytworzyła ona cienką
warstwę (ok. 1 mm). Kolby inkubujemy w temp. 20-25

o

C. Rozwój bakterii rozkładających naftę

można zaobserwować już po kilku dniach. Najpierw obserwuje się zmętnienie i słabo żółtawe
zabarwienie płynu. Następnie na granicy pożywki i nafty pojawia się błona bakteryjna a w ślad za
tym zmiany w samej nafcie - zmętnienie i wytworzenie tzw. okienek.