Az etilén előállítása növényi szövetekben: szerepe és mechanizmusai

Az etilén (CH2=CH2), ez a kis móltömegű, gáz halmazállapotú vegyület, kulcsszerepet játszik a növények hormonális egyensúlyának fenntartásában és a kedvezőtlen környezeti tényezők átvészelésében, az abszcizinsav mellett.

Minden növényi szövet képes etilént termelni, azonban két esetben különösen fokozódik az etiléntermelés:

1. Amikor a szövetek auxinszintje emelkedik, az etiléntermelés is fokozódik.
2. Stresszhatásokra a szervek etiléntermelése szintén megnő.

Az etiléntermelés biokémiai mechanizmusai

A kétféle etiléntermelés biokémiai mechanizmusa eltérő:

• Normális körülmények között (nem stresszelt állapotban): Az etilén a metionincikluson keresztül, S-adenozilmetioninból szintetizálódik a szövetekben, ugyanúgy, mint az etilén-antagonista poliaminok.
• „Stressz-etilén” termelése: Ez a membránok telítetlen zsírsavainak lebomlása során képződik.

Az etilén szerepe a környezetvédelemben és a biotechnológiában

A találmány aromás, nitro-aromás, halo-aromás, halo-nitro-aromás, alifás és halo-alifás vegyületek aerob lebontására vonatkozik. Ezek a vegyületek új mikroorganizmusok segítségével aerob módon CO2-re és H2O-ra bonthatók. Az itt leírt mikroorganizmusok alkalmasak továbbá nitro- és halo-szubsztituált aromás vegyületeknek toxikus intermedierek vagy melléktermékek termelése nélkül CO2-re és H2O-ra történő, aerob módon való lebontására.

A környezetvédelmi biotechnológia komoly potenciált kínál a hulladékok és hulladékokkal szennyezett anyagok lebontásához és kezeléséhez. A biodegradációs módszerek alacsonyabb költséggel járnak, mivel helyben kivitelezhetők, és kevésbé bonyolult felszerelést igényelnek, szemben az elégetéssel vagy a kémiai megkötéssel.

Mikrobiológiai lebontási eljárások

Vegyületek mikrobiológiai lebontásának vagy kezelésének példái közismertek a szakmában. Az US 4 843 007 és 4 876 201 számú szabadalmi leírás a poliklórozott difenilek (PCB) és acetofenonok Alcaligenes törzzsel aerob módon történő kezelését ismerteti, jóllehet nincs utalás az aromás gyűrű hasítására. Az US 5 009 999 és 4 876 201 számú szabadalmi leírás a PCB-k Pseudomonas törzzsel aerob módon történő kezelését is ismerteti, szintén a gyűrű hasítása nélkül.

Szintén lebontottak aerob módon halo-alifás vegyületeket, mint például a triklór-etilént vagy a dimetil-ammóniumkloridot. Fűnk és munkatársai egy kétlépéses in situ kezelési eljárást közölnek 2,4,6-trinitro-toluollal, hexahidro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazinnal és oktahidro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetraazocinnal szennyezett talajok esetében. A talajt először elárasztják vizes pufferrel és keményítővel, hogy elősegítsék a bakteriális tevékenységet. A talajban lévő vagy oltóanyagként hozzáadott aerob heterotrófok gyorsan eltávolítják az oxigént a talajból, anaerob feltételeket teremtve.

A lebontás mechanizmusa és kihívásai

A biológiai lebontásról szóló irodalom zöme egységes, tiszta vegyi anyagok tiszta kultúrák által, nem pedig szerves szennyező anyagok komplex keverékeinek kevert kultúrák vagy mikrobatársulások által történő lebontására összpontosít. A legtöbb más megközelítéshez képest a biodegradációs módszerek alacsonyabb költséggel járnak, mivel helyben kivitelezhetők, és kevésbé bonyolult felszerelést igényelnek.

Általában azt tartják, hogy a metil-helyettesített aromás vegyületek lebontása a természetben meta-hasítás útján megy végbe. Ezzel szemben a halo-szerves vegyületek, mint például a klór-benzoát, lebontása orto-hasítás útján sikerül a legjobban. Knackmuss és Pierce kimutatták, hogy dúsítással olyan mikroorganizmusok nyerhetők, melyek mind a metil-, mind a klór-aromás vegyületeket képesek orto-úton lebontani.

A kevert szerves szubsztrátumok és különösen a helyettesített aromás vegyületek lebontása nagymértékben fokozza a lebontás biokémiai összetettségét és ezen lebontó folyamatok regulációs és fiziológiai szabályozottságát. Hollander és munkatársai szerint a Commamonas testosteroni (korábbi besorolása Pseudomonas testosteroni) egymás után és nem egyidejűleg bontja le a 4-klór-fenolt és a 4-metilfenolt.

Új mikroorganizmusok izolálása és alkalmazása

A jelen találmány tárgyát képezik tiszta formában vagy keveréktenyészet formájában az újonnan izolált mikroorganizmusok, melyek alkalmasak aromás, nitro-aromás, halo-aromás, halo-nitro-aromás, alifás és halo-alifás vegyületek, illetve ezek elegyeinek aerob úton való lebontására.

Ezek a mikroorganizmusok előnyösen használhatók a szóban forgó vegyületek aerob lebontására abban az esetben is, ha azok elasztomer és/vagy kátrányszerű szilárd anyagokban, iszapokban vagy talajban fordulnak elő, éppúgy, mint nem elasztomer elegyekben. A mikroorganizmusok felhasználhatók akkor is, ha a szóban forgó vegyületek vagy azok elegyei gázokban, aeroszolokban vagy folyadékokban fordulnak elő.

A találmány szerinti megoldás egy megvalósítási módja értelmében mikroorganizmusok izolálhatók olyan területekről, amelyek szerves szennyezőként egy vagy több alifás vagy aromás vegyületet tartalmaznak. A mikroorganizmusokat azon tulajdonságuk alapján izoláljuk, hogy képesek-e az aromás vegyületeket egyedüli szén- és/vagy nitrogén-, valamint energiaforrásként aerob módon hasznosítani. A szelektált mikroorganizmusok izolálását és tenyésztését aerob körülmények között végezve azt tapasztaltuk, hogy a mikroorganizmusok lebontó aktivitása indukálható egy sor alifás és aromás szerves... .

tags: #etilen #gaz #eloallitasa #lombikban