12. Konu İnorganik ve organik kirleticilerle mikrobiyel etkileşimler File

12. İNORGANİK VE ORGANİK KİRLETİCİLERLE
MİKROBİYEL ETKİLEŞİMLER
İNORGANİK KİRLETİCİLER
 Karbon döngüsü  karbondioksit ve metan gazları
 Denitrifikasyon  nitröz oksit (N2O) gazı
 Nitrat  nitrit (içme suları 10 ppm)
 Gıdalar  nitröz aminler
 Fosfat, nitrat ve sülfat içeren sular  ötrofikasyona
 Maden ocaklarında demirce zengin asidik sular, akuatik
yaşamı öldürerek, yeraltı sularını kirletip suyun tekrar
kullanımını önler.
Mikroorganizma Ağır Metal İlişkileri
 Kayalar, toprak su ve atmosferde düşük
konsantrasyonda bulunan ağır metaller, canlılar
tarafından iz element olarak (Co, Cu, Zn, Ni, Mo gibi)
kullanılmaktadır.
 Yüksek konsantrasyonlarda hücre için toksiktir. Civa,
kurşun, arsenik, kadmiyum ve selenyum gibi metaller
ise buharlaşarak havayı da kirletmektedirler.
Mikroorganizma Ağır Metal İlişkileri
Metal
Kaynak
Hedef Organlar
Arsenik
Endüstriyel toz, kirli
su, medikal kullanım
Akciğer, sinir sistemi,
deri
Kadmiyum
Endüstriyel toz, kirli
su ve gıda
Böbrek, iskelet,
akciğer
Krom
Endüstriyel toz ve
duman, kirli gıda
Akciğer
Kurşun
Endüstriyel toz ve
duman, kirli gıda
Sinir ve dolaşım
sistemi, böbrek
Civa
Endüstriyel duman,
Sinir sistemi, böbrek
buhar, kirli su ve gıda
Ağır metal iyonlarının mikrobiyel
hücrelerdeki toksik etkileri
1.
Hücre membranına zarar verenler: Hg, Pb, Zn, Ni, Cu, Cd
2.
Enzimatik aktiviteyi inhibe edenler: Hg, Pb, As, Cd, Cu
3.
Proteinleri denatüre edenler: Hg, Pb, Cd
4.
Hücre bölünmesini önleyenler: Pb, Cd, Hg, Ni
5.
DNA’ya zarar verenler: Hg, Pb, Cd, Cr, As
6.
Protein sentezini önleyenler: Hg, Pb, Cd
Mikrobiyel Metal Direnci
1. Ekzopolisakkarit üretimi:
2. İndirgeme:
G- Pseudomonas aeruginosa bakterisinin plazmidinde bulunan
mer operonu Hg+2
krom detoksifikasyonunda Kromat redüktaz
3. Hücre dışına pompalama:
4. Biyobirikim:
Metallothionein
5. Biyosorpsiyon:
karboksil, amino, tio ya da hidroksil
Mikroorganizma Metal İlişkilerinin Zararları
 Biyokorozyon
 Korozyon, metal ve alaşımlarının çevrelerindeki ortamla kimyasal ve
elektrokimyasal reaksiyonlara girerek değişime uğraması veya
dayanıklılığının azalması olarak tanımlanmaktadır.
 Mikroorganizmaların sebep olduğu korozyon, mikrobiyolojik korozyon
ya da biyokorozyon olarak adlandırılır.
 Önceleri metallerin mikrobiyel yolla korozyonunun anaerobik
koşullarda sülfat indirgeyen bakterilerce (SRB), aerobik koşullarda ise
asidik koşullarda gelişebilen kükürt okside eden Thiobacillus türleri
tarafından gerçekleştirildiği biliniyordu.
Mikroorganizma Metal İlişkilerinin Zararları
 Biyokorozyon
 Son yıllarda mikrobiyel yolla korozyonunun pek çok bakteri cinsi
tarafından gerçekleştirilen çok daha kompleks, birbirini etkileyen
reaksiyonlar dizisi olduğu anlaşılmıştır.
 Zorunlu anaerob sülfat indirgeyen bakterilerin ürettiği hidrojen sülfür,
asidik ve korozif bir maddedir. Demiri ve paslanmaz çeliği kolayca
aşındırabilir.
Yüzey
Aerobik heterotroflar
tabakası
O2 tüketilir
SRB
Anaerobik heterotrof
aktivite
H 2+asetat
H2S
Üretilir
Metal
yüzeyi
Mikroorganizma Metal
İlişkilerinin Zararları
Metilasyon
 Mikroorganizmalar çeşitli ağır metallere (civa, kurşun, arsenik ve
selenyum gibi) metil gruplarını transfer edebilirler.
 Metilendiğinde daha toksik olan bu metaller, lipidlerde daha kolay
çözündüğü için organizmalarda kolayca birikmektedir.
 Civanın mikroorganizmalarca metillenerek balıklarda birikip
Japonya da gıda zehirlenmelerine sebep olduğu bilinmektedir.
 Arsenik de bir fungus (Scopulariopsis brevicaulis) tarafından
metillenip daha toksik hale çevrilmektedir
ORGANİK KİRLETİCİLER
Petrol Parçalanması:
 Petrol herhangi bir nedenle dökülürse, petrolün
mikroorganizmalarca kullanımı istenir, hatta mikrobiyel gelişme
inorganik maddeler ilave edilerek teşvik de (Biyostimülasyon) edilir.
 Biyoremediasyon (iyileştirme) mikroorganizmalar kullanılarak
petrol ya da diğer kirleticilerin, döküldükleri toprak ya da sulardan (in
situ) temizlenmesine verilen addır.
 Biyoagmentasyon parçalama aktivitesi yüksek
mikroorganizmaların kirliliğin olduğu bölgelere (in situ) ya da kirliliğin
aktarıldığı farklı ortamlara (ex situ) ilavesidir.
 Ex situ biyoremediasyon: Kompostlaştırma, biyofiltreler,
biyoreaktörler
ORGANİK KİRLETİCİLER
Petrol Parçalanması:
 Aerobik şartlarda hidrokarbon parçalanması, organik molekülden
oksijeni ayıran oksijenaz enzimleri ile yapılmaktadır.
 Bu enzimler eğer tek bir oksijeni uzaklaştırıyorsa
monooksijenaz, eğer oksijenin her iki atomunu da
uzaklaştırıyorsa dioksijenaz olarak adlandırılmaktadır.