ĆWICZENIE XII
MIKROBIOLOGIA WODY
Zdolność do biodegradacji ró\
nych zanieczyszczeń
Zanieczyszczenia ropopochodne mo\
na podzielić na:
Zanieczyszczenia łatwo rozkładalne:
f& -produkty rafinacji ropy naftowej (alifatyczne i aromatyczne węglowodory)
f& -aromatyczne rozpuszczalniki (benzen, toluen, ksylen, etylobenzen)
f& -ruchliwe zwiÄ…zki aromatyczne (fenole i pochodne benzenu)
f& -przemysłowe chemikalia (naftalen)
Zanieczyszczenia opornie rozkładalne
f& -chlorowcopochodne rozpuszczalników
f& -chlorofenole i chlorobenzeny
f& -pestycydy
f& -policykliczne zwiÄ…zki 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,
ropÄ™ naftowÄ….
Metan:
Bakterie utleniające CH4 występują głównie w wodach jezior eutroficznych, np. Pseudomonas methanica,
Pseudomonas methanica var. fusca, var. icolorata w ilości 1" 106cfu/ml.
Latem znacznie mniej ni\
zimÄ….
Węglowodory
-parafinowe  ulegają przekształceniu do CH4 i H2, etan i propan do olefin
-naftenowe  cykloheksan, cyklopentan
-aromatyczne  benzen, dwufenole, wielofenole
nienasycone  olefiny  polimeryzacja, cyklizacja, odwodorowanie
PodlegajÄ… tlenowej detoksyfikacji.
Pierwszym odkrytym organizmem degradującym był Botrytis cinerea (1895) i Pseudomonas methanica (1906)
wykorzystujÄ…cy metan.
Wiele mikroorganizmów rozkłada węglowodory przez kooksydację (np. Pseudomonas methanica oprócz CH4 mo\
e
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
" zwiÄ…zki epoksydowe
" 1,2-diole (np. Mycobacterium)
O2 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 póz
niej katalizowane
Oksygenazy:
-mono-przyłączające pojedyncze atomy O2 u Eukariota
-dwu - przyłączające cząsteczkę O2 u Prokariota
Ropa naftowa
Zawiera 3 grupy węglowodorów:
Alkany
Cykloalkany
Areny
Nie zawiera w zasadzie alkenów i alkinów
1
Zawiera niewielkie ilości:
związków organicznych O2 (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 ²-oksydacjÄ…, gdy\
utlenianie i rozerwanie wiÄ…zania zachodzi miedzy drugim (pozycja ²), a 3
²
²
²
węglem w łańcuchu kwasu tłuszczowego.
Kwas tłuszczowy (np. palmitynowy musi być najpierw aktywowany przez ATP i CoA
O
ATP i CoA CH3(CH2)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 ²-oksydacji znane sÄ… inne drogi utleniania kwasów tÅ‚uszczowych.
Kwasy tłuszczowe mogą być utleniane przez bakterie, promieniowce, grzyby do CO2 i H2O.
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 tak\
e w zbiornikach wodnych ze ściekami miejskimi
oraz przemysłowymi wodami ściekowymi np. z rzez
ni, przetwórni mięsnych, garbarni.
Wykonanie ćwiczenia
Określenie liczebności drobnoustrojów rozkładających tłuszcze
Odpowiednie rozcieńczenie wody wylej na dno płytki Petriego.
Rozcieńczenia zalej po\
ywką zawierającą ok. 0,5% w/v masła. Przed wylaniem na płytki do
rozpuszczonej i schłodzonej po\
ywki nale\
y dodać kilka kropli alkoholowego roztworu błękitu
bromotymolowego w celu otrzymania wyraz
nie zielonego zabarwienia po\
ywki.
Wokół kolonii lipolitycznych wyrosłych na tym podło\
u obserwujemy zmianÄ™ zabarwienia na \
ółte.
Określenie obecności drobnoustrojów rozkładających węglowodory
W zbiornikach wodnych mogą się znajdować ró\
ne węglowodory, tak w postaci czystej jak
i w mieszaninach.
W celu stwierdzenia obecności drobnoustrojów rozkładających węglowodory kolby z
po\
ywkÄ… Tausona nale\
y 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. 20-25oC. Rozwój bakterii rozkładających naftę
mo\
na zaobserwować ju\
po kilku dniach. Najpierw obserwuje się zmętnienie i słabo \
ółtawe
zabarwienie płynu. Następnie na granicy po\
ywki i nafty pojawia się błona bakteryjna a w ślad za
tym zmiany w samej nafcie - zmętnienie i wytworzenie tzw. okienek.
2