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Untitled Prezi

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Pablo De Hoyos

on 10 May 2013

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Transcript of Untitled Prezi

(Wackett, 1996) Reactivo utilizado en la industria como solvente.
No tóxico (en niveles bajos) para mamíferos, y es cuestionado como un carcinógeno débil
Contaminante más común en aguas subterráneas.
Bacterias anaerobias pueden dehalogenizar el TCE y formar VC (Cloruro de Vinilo) TCE (Tricloroetyleno) (Wackett, 1996) Decloración Reductiva de PCE (Maltoni and Lefemine, 1974) Fuerte muta génico y carcinogénico en animales
Carcinógeno en humanos. VC (Cloruro de Vinilo) (ATSDR, 2007) Degradación de TCE (Wackett, 1996) *Flourine is not much larger than a hydrogen substituent; this may “fool” enzymes into sterically mistaking a C-F bond for a C-H bond (Walsh, 1983) Todos los halógenos forman enlaces estables con átomos de carbono.
Los enlaces pierden fuerza dependiendo del peso molecular es por esto que



C - F > C – Cl > C – Br > C - I Halógenos Metanotrofos (Wackett, 1996) Los metanotrófos son los encargados de oxidar el TCE, y esta habilidad la atribuyen de la enzima MMO (Metano Monooxigenasa).

El MMO oxida el metano a metanol en el primer paso del metabolismo oxidativo de los metanotrófos.

Methylosinus trichosporium OB3b tiene la habilidad de purificar MMO soluble, para continuar con el proceso de biodegradación. Metanotrófos Caracteristicas:
Aerobios estrictos
Gram negativos
Bacilos unicelulares, vibrios, cocos o células piriformes
Móviles por flajelos polares
La mayoría de los metanotrofos son incapaces de utilizar compuestos con enlaces carbono-carbono como substratos

Habitat:
Ambientes acuáticos terrestres
Fuentes esta bles de metano
Termoclina de lagos y embalses Metanotrofos Tipo II. Laminillas periféricas.
Ciclo de la Serina
Membrana distribuida
Ciclo del ácido cítrico completo
Alfa Proteobacterias
Genero: Methylocystis, Methylosinus Tipo I. Pilas de vesículas apiladas compactas
Ciclo de la Ribulosa Monofosfato
Membrana tipo disco
Ciclo del ácido cítrico incompleto
Gamma Proteobacterias
Genero: Methylomonas, Methylococcus y Methylobacter Sistemas de Membrana Ruta de la Ribulosa Monofosfato Ruta de la Serina (Wackett, 1996) Las 3 proteínas que son los componentes solubles del MMO de Methylosinus trichosporium OB3b oxidan el TCE, dicloroetilenos, y cloruros de vinilo a tasas que alcanzan aquellas observadas en el sustrato fisiológico del metano. Estudios recientes mostraron que la expresión de MMO soluble en Methylosinus trichosporium OB3b es necesaria para altas concentraciones de la oxidación de TCE. Metanotrófos (Wackett, 1996) Oxidación de TCE por MMO soluble Dehalococcoides RUTA AEROBIA RUTA ANAEROBIA Aplicación Experimental Analizaron el gen 16S rRNA y tres deshalogenasas reductoras (RDase) correlacionadas a dicho gen. Células con genes tceA, vcrA, y bvcA fueron indígenas a aguas subterráneas con TCE.

Sugieren que estos tres genes representan las principales funciones metabólicas de Dehalococcoides para la degradación de TCE.

Se utilizo una base militar de Fort Lewis en Tacoma, WA en un vertedero donde se eliminan solventes de TCE. Para evaluar la biorremediación mejorada utilizaron dos estrategias de inyección de suero subterráneo. (diferentes concentraciones)
Usaron la estrategia de inyección para obtener la mayor transferencia de masa de disolventes clorados de fase TCE- denso residual de la fase acuosa, utilizando polvo de suero de alta concentración para aumentar la solubilidad efectiva de dicha fase.
Durante la inyección el agua subtereánea extraída se recirculo por el sistema de inyección.
Se recolectaron muestras a diferentes profundidades, 12 a 15 pies, 17 a 20 pies, y 27 a 30 pies por debajo de la superficie del suelo. Metodología Se caracteriza como aceptor de electrones metabólicas el tceA mientras se cometabolizaba por bvcA. Similarmente, cDCE servía como un aceptor de electrones para las cepas de dehalococcoides que expresan bvcA, vcrA o tceA mientras que CV es respirado por vcrA y bvcA y cometabolizado por tceA Resultados Ejemplo #1 Aplicación Laboratorio Mezcla de subcultivos microbianos anaerobios enriquecidos de un acuífero multicapa en una antigua instalación de eliminación de disolvente de clorado al oeste de Louisiana, fueron examinados para determinar el organismo que participaron en la dehalogenización de compuestos toxicos 1,2-dicloroetano (1,2-DCA) y 1,1,2-tricloroetano (1,1,2-TCA) a etileno.

Usaron secuencias filogenéticamente relacionadas con Dehalobacter y Dehalococcoides, dos géneros de bacterias que se sabe que respiran con etenos clorados y fueron detectados mediante la clonación de los genes de rRNA 16S bacterianas. Se utilizo una mezcla de microorganismos anaerobios y se agregaron a aguas subterraneas contaminadas con 1,2-DCA y 1,1,2 –TCA en altas concentraciones de (>.30 mM) que además contaban con otros etenos clorinados y metanos.

Después de la actividad de decloración se preparo medio definido anaeróbico con minerales y vitaminas. Estos cultivos fueron adicionados con 1,2-DCA, 1,1,2 –TCA o una mezcla de ambos con concentraciones de .08 hasta .2 mM.

Los medios se dejaron un período de >2.5 años Metodología La Dehalobacter sp. Creció durante la decloración de 1,2-DCA a eteno el cual degrada dicho componente.
Dehalobacter sp. También creció durante la decloración de 1,1,2-TCA a VC pero no durante su reducción a eteno, donde Dehalococcoides crecieron.
En la mezcla mostró que ambos microorganismos tuvieron un crecimiento simultaneo. Resultados Ejemplo #2 Aplicación en México Degradación de Cloruro de Vinilo mediante una combinación microbiana.

Tecnologías limpias como biofiltros para degradar el contaminante con microorganismos y convertirlo en un contaminante menos agresivo o en el mejor de los casos mineralizarlo (CO2 y H2O)

Se evaluó la capacidad de un consorcio bacteriano crecido en tezontle para degradar CV y eteno a diferentes concentraciones. Se desarrollo una biopelicula utilizando tezontle como soporte y Diclorometano (DCM) como única fuente de carbono y energía se evaluó la capacidad de degradación del CV a diferentes concentraciones (20µM, 60µM, 80µM y 93µM) en sistemas de microcosmos.
Se cuantificó la biomasa (UFC/g soporte) producida a partir de la degradación de CV y eteno. Metodología Se realizo cinéticas de degradación del CV utilizándolo como única fuente de carbono y energía alcanzando remociones de entre 60% y 90% para concentraciones entre 20 y 60 µM respectivamente.
La remoción de CV en presencia del eteno, los porcentajes de degradación fueron de 35%, 77%, 71% y 41% a concentraciones de 20, 60, 80 y 93 µM, respectivamente, evidenciando la acumulación momentánea de eteno como metabolito principal de la degradación del CV Resultados Ejemplo #3 Conclusión Es claro el problema que establece la contaminación de TCE por su degradación a CV. El riesgo que implican a la salud humana es grave y su producción industrial sigue.

Pero existen varios estudios, pruebas y tecnología que nos permiten dar un gran avance para degradar el compuesto tóxico de varias formas así reducir los costos y el peligro de contaminación. Dehalococcoides en Biorremediación “Mientras que muchas comunidades microbianas anaeróbicas son capaces de lograr la “decloración” reductiva del tetrachloroetano (PCE) y tricloroetileno (TCE) a dicloroeteno (DCE), cloruro de vinilo (VC), y finalmente eteno, la acumulación de productos intermedios altamente tóxicos, cis-DCE (CDCE) y VC, presenta un reto para los procesos de biorremediación” (Holmes, 2006) ¿Qué son los dehalococcoides? Género de bacterias dentro de la clase Dehalococcoidetes. Estos obtienen energía a mediante de la oxidación de gas hidrógeno y la subsecuente deshalogenación reductora de compuestos orgánicos halogenados en un modo de respiración anaeróbica llamada dehalorespiración. Degradación Anaerobia La deshalogenación reductiva de cloruro de vinilo (VC) de etileno es el paso clave en la degradación anaeróbica completa de etenos clorados. La deshalogenasa VC-reductiva se purifica parcialmente a partir de un cultivo altamente enriquecido de la 'VC-respiring Dehalococcoides sp. Strain VS'. La enzima reduce el cloruro de vinilo y todos los isomeros del dicloroetenos, pero no los PCE (tetracloroetileno) ni los TCE (tricloroetileno) a tasas elevadas. Mediante el uso de la genética, este gen (vcra) se aisla y se caracteriza. Basándose en la secuencia de aminoácidos, encontramos que la VC reductasa es un nuevo miembro de la familia de la agrupacion corrinoide /hierro-sulfuro que contiene dehalogenasas reductivas. El gen cotranscribe con el gen vcrB, que codifica una proteína hidrófibica pequeña, actuando como anclaje a la membrana para VC reductasa Propuesta Se propone establecer dos etapas para la degradación de TCE.

Etapa 1 - Uso de metanotrofos para la degradación aerobia de TCE a CV

Etapa 2 - Uso de Dehalococcoides para la degradación final de CV a eteno Cristina Fernández A01135438
Pablo De Hoyos A01190373 Bioremediación de TCE (Grostern,2006) (Grostern,2006) (Grostern,2006) (Lee, 2008) (Elvia, 2010) (Elvia, 2010) (Elvia, 2010) Bibliografía (Lee, 2008) (Lee, 2008) (Lee, 2008) (Lee, 2008) (Lee, 2008) (Lee, 2008) •"ATSDR." Agency for Toxic Substances & Disease Registry. N.p., n.d. Web. 15 Mar. 2013. <www.atsdr.cdc.gov>

.•I., A. E., & García, J. (2010). DEGRADACIÓN DE CLORURO DE VINILO POR MEDIO DE UN CONSORCIO MICROBIANO MIXTO. XVII Congreso Nacional de Ingeniería Bioquímica, 1, 1-6.

•Grostern, A., & Edwards, E. A. (2006). Growth of Dehalobacter and Dehalococcoides spp. during Degradation of Chlorinated Ethanes. Applied and Environmental Microbiology, 72(1), 428-2436.

•Lee, P. K., Macbeth, T. W., Sorenson, K. S., ., J., Deeb, R. A., & Alvarez-Cohen, L. (2008). Quantifying Genes and Transcripts To Assess the In Situ Physiology of “Dehalococcoides” spp. in a Trichloroethene-Contaminated Groundwater Site. Applied and Environmental Microbiology, 74(9), 2728–2739.

•Maltoni C, Lefemine G (1974): Carcinogenicity bioassays of vinyl chloride research plan and early results. Environ Res 7:387-396

•Müller, J. A., Rosner, B. M., Abendroth, G. V., Meshulam-Simon, G., McCarty, P. L., & Spormann, A. M. (2004). Molecular Identification of the Catabolic Vinyl Chloride Reductase from Dehalococcoides sp. Strain VS and Its Environmental Distribution.APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY,, 70(8), 4880-4888.

•Wackett, Lawrence P., and Lily Y. Young. "BACTERIAL CO-METABOLISM OF HALOGENATED ORGANIC COMPOUNDS." Microbial transformation and degradation of toxic organic chemicals. New York: Wiley-Liss, 1995. 217-241. Print.

•Walsh DT (1983): Fluorinated substrate analogs: Routes of metabolism and selective toxicity. Adv Enzymol Rel Areas Mol Biol 55:197-289.
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