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Usando las bacterias anaeróbicas para la biodegradación plástica

Un estudio publicado por la sociedad para la microbiología aplicada en sus partes ambientales de la microbiología del gorrón ha contorneado cómo los componentes principales de plásticos se pueden degradar por los microorganismos anaeróbicos y aerobios. Esta forma de la estrategia microorganismo-basada para la gestión de desechos plástica representa una novela, medios sostenibles de eliminar los plásticos del ambiente.

biodegradación plásticaHaber de imagen: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Los autores del contorno del minireview cómo las composiciones constitutivas mayores de los plásticos - que abarcan el ácido ftálico de las composiciones orgánicas (PA), ácido isophthalic (IPA) y ácido tereftálico (TPA) - pueden estar conforme a la biodegradación. Por otra parte, el grupo crea una diferencia de potencial en la importancia ambiental de la biodegradación anaeróbica como medios viables, escalables de hacer tan.

Los tres isómeros: componentes importantes de plastificantes y de polímeros

Los ácidos ftálicos son los componentes esenciales de plásticos. Estos polímeros orgánicos sintetizados ofrecen medios baratos de empaquetar la producción y se prevee que su demanda considere la producción anual mundial de plásticos duplicar a 600 millones de toneladas en el plazo de 20 años. A pesar de esto, son responsables de problemas ambientales y la salud trata por todo el mundo.

El desecho del plástico ocupa los vertidos y los océanos en donde ponen en peligro la fauna local y rompen ecosistemas. Aunque el reciclaje represente una opción para limitar la nueva producción plástica, este material se incorpora sobre todo en los productos secundarios que ofrecen una calidad reducida de la propiedad material. Por otra parte, el reciclaje no previene el asiento de agentes contaminadores microplásticos en ecosistemas marinos.

Estos retos en curso han motivado el revelado de orgánico-llevado acercado a la gestión de desechos plástica incluyendo la biodegradación.

Caminos de la degradación

La degradación anaeróbica y aerobia del PA, de IPA, y de TPA difiere substancialmente en microorganismos. Los microorganismos aerobios introducen funciones del oxhidrilo vía dioxygenases. Esto aumenta la probabilidad de la descarboxilación subsiguiente vía deshidrogenasas o decarboxilasas de aromatización del ‐ del cofactor libremente.

Las bacterias anaeróbicas, sin embargo, emplean ligasas del CoA o las transferasas del CoA para activar los isómeros del PA; éstos entonces son decarboxilados por las decarboxilasas para producir el benzoílo-CoA. Estas decarboxilasas caen bajo la familia de la enzima de UbiD y son caracterizadas por un cofactor prenylated del mononucleótido (FMN) del flavin.

Este cofactor es esencial para el éxito mecánico de la descarboxilación. Un reto de la base de la descarboxilación es la captura del intermedio altamente inestable del CoA del ‐ de A, que es atenuado por la superproducción de la decarboxilasa del CoA del ‐ del phthaloyl.

Biodegradación del ácido ftálico

El PA forma los bloques huecos para los polímeros plásticos. Son conectados por las ligazones de éster que requieren exceso de la hidración antes de que las enzimas hidrolíticas puedan llegar hasta las ligazones para la hendidura. La naturaleza resistente del ‐ del agua de plásticos hace esto difícil. Acoplado con los gastos energéticos grandes asociados a la producción y a la secreción de estas enzimas por las bacterias, la avería del plástico es no viable; la energía metabólica liberada de los productos no hace costo la energía de la avería.

Enzimas y metabilitos implicados en la degradación anaeróbica del PA

La absorción del PA es lograda por una proteína y un transportador obligatorios periplásmicos de la TRAMPA. Una vez en la célula, CoA del ‐ del succinyl: la transferasa del CoA del ftalato (SPT) convierte el PA al CoA inestable del ‐ del phthaloyl. El segundo paso en la degradación anaeróbica del PA es su descarboxilación, catalizada por la decarboxilasa del CoA del ‐ del phthaloyl (PCD). Esto pertenece a la familia de UbiD.

El CoA altamente inestable del ‐ del phthaloyl representa un reto de la degradación anaeróbica del PA; debido a esto, la formación de un complejo del SPT y de PCD fue creída para ocurrir. Sin embargo, la concentración celular estimada de PCD fue encontrada para ser doblez de 250 ‐ más alta que su CoA del ‐ del phthaloyl del substrato. Esto se asegura de que el phthaloyl-CoA esté capturado y decarboxilado eficientemente. La degradación vía este intermedio representa un camino xenobiótico mal optimizado de la degradación

La evolución de los caminos de la degradación del PA

Los caminos de la degradación empleados típicamente por las bacterias incluyen la hidrólisis a los isómeros individuales y a los alcoholes del PA. Esto es seguida por la descarboxilación de cualquiera de las dos entidades del ácido carboxílico. Este paso es mecánico difícil de lograr debido a los intermedios de la alta energía formados como resultado negativo - del grupo cargado. Como tal, la activación del PA se prefiere.

Para evitar la entrega, la carrocería existente de la investigación ha considerado el revelado de dos aerobios y de las estrategias anaeróbicas una para lograr la descarboxilación. Esto incluye:

  1. La introducción de grupos de oxhidrilo directamente en un grupo carboxilo de IPA y de TPA por un dioxygenase bajo condiciones aerobias. Esto produce los dienos cis del ‐ del diol del ‐ que pueden ser decarboxilados
  2. La degradación aerobia del PA procede vía intermedios del dihydroxyphthalate que aumenta la probabilidad de la descarboxilación acertada debido a la colocación de los grupos carboxilos
  3. El PA, IPA y TPA entonces tramitados vía el thioesterification (producción de un tioéster reactivo) seguido por la descarboxilación por el ‐ de UbiD tienen gusto de decarboxilasas

Cómo esta activación da lugar a la descarboxilación queda determinar; hay actualmente esfuerzos en curso de aclarar la estructura del ‐ de UbiD como decarboxilasas ejecutado en la degradación de los tres isómeros del PA. Se cree que el mecanismo de las decarboxilasas del CoA del ‐ del phthaloyl y del CoA del ‐ del terephthaloyl debe ser similar pero a parte de la decarboxilasa del CoA del ‐ del sophthaloyl.

CoA del ‐ de Phthaloyl: Un intermedio altamente inestable

El intermedio del CoA del ‐ del phthaloyl es un tioéster pobre pues experimenta ciclos de la hidrólisis vana. Como consecuencia, la degradación anaeróbica del ftalato vía el CoA del ‐ del phthaloyl es derrochador. Mientras que el PA se conoce como intermedio de la degradación aerobia, no ofrece en el camino anaeróbico. Esto pone la solución anaeróbica como los medios viables para la degradación de plásticos.

Las personas esperan que la evolución del camino anaeróbico dé lugar a la formación de un complejo entre el CoA del ‐ de Succinyl: decarboxilasa de la transferasa del CoA del ftalato (SPT) y del CoA del ‐ del phthaloyl (PCD). Esto habilitará la transferencia directa del CoA del ‐ del phthaloyl entre los sitios activos, eliminando la labilidad del intermedio. Esta estrategia se ha observado para los intermedios semejantemente altamente reactivos a otra parte en el ambiente.

Fuente

Cápsula, 2020) degradaciones microbianas de M y otros (de ftalatos: bioquímica e implicaciones ambientales. La microbiología ambiental denuncia doi: 10.1111/1758-2229.12787

Last Updated: Mar 10, 2020

Hidaya Aliouche

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Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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