تنفس الهاليد العضوي: الفرق بين النسختين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
تصفح التاريخ تفاعلياً
[مراجعة غير مفحوصة][مراجعة غير مفحوصة]
التعديل اللاحق ←
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
أُنشئَت بترجمة الصفحة "Halorespiration"
 
أُنشئَت بترجمة الصفحة "Halorespiration"
سطر 1: سطر 1:


'''رائحة الفم''' أو '''التنفس الخلوي'''أو تنفس الهاليد العضوي هو استخدام مركبات هالوجينية ذات أطراف [[مستقبل إلكترونات|إلكترونية]] في [[تنفس لاهوائي|دورة التنفس اللاهوائي]] . <ref name="Hollinger1998"><span data-segmentid="129" class="cx-segment">اءة</span> </ref> <ref><span data-segmentid="129" class="cx-segment">عمقة</span></ref> <ref name="sciencedirect.com"><section rel="cx:Section" id="cxTargetSection14" data-mw-cx-source="Google"></section></ref> يمكن أن يلعب التنفس الخلوي دورًا في [[تحلل حيوي جرثومي|التحلل البيولوجي الميكروبي]] . الركائز الأكثر شيوعًا هي الأليفاتية المكلورة (PCE ، TCE) ، الفينولات المكلورة [[كلوروفورم|والكلوروفورم]] . البكتيريا المتسببة في نقص الهواء شديدة التنوع. توجد هذه السمة في بعض البكتيريا البروتينية ، منها الكلوروفليكسي (البكتيريا الخضراء غير الكبريتية) ، والكلوستريديا منخفضة G + C جرام إيجابية. <ref name="Hiraishi2008"></ref> والبكتيريا فائقة الميكروبات. <ref></ref>
'''التنفس الخلوي'''أو تنفس الهاليد العضوي هو استخدام مركبات هالوجينية ذات أطراف [[مستقبل إلكترونات|إلكترونية]] في [[تنفس لاهوائي|دورة التنفس اللاهوائي]] . <ref name="Hollinger1998">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Holliger|first=C.|last2=Wohlfarth|first2=G.|last3=Diekert|first3=G.|DOI=10.1111/j.1574-6976.1998.tb00377.x|title=Reductive dechlorination in the energy metabolism of anaerobic bacteria|journal=FEMS Microbiology Reviews|volume=22|issue=5|pages=383|year=1998|url=http://doc.rero.ch/record/295119/files/22-5-383.pdf}}</ref> <ref>{{استشهاد بدورية محكمة|last=Jugder|date=2016|PMCID=4771760|issn=1664-302X|DOI=10.3389/fmicb.2016.00249|pages=249|volume=7|language=en|journal=Frontiers in Microbiology|title=Organohalide Respiring Bacteria and Reductive Dehalogenases: Key Tools in Organohalide Bioremediation|first6=Michael|first=Bat-Erdene|last6=Manefield|first5=Christopher P.|last5=Marquis|first4=Matthew|last4=Lee|first3=Susanne|last3=Bohl|first2=Haluk|last2=Ertan|PMID=26973626}}</ref> <ref name="sciencedirect.com">{{استشهاد بدورية محكمة|date=2015-10-01|first=Bat-Erdene|last5=Marquis|first4=Michael|last4=Manefield|first3=Matthew|last3=Lee|first2=Haluk|last2=Ertan|last=Jugder|title=Reductive Dehalogenases Come of Age in Biological Destruction of Organohalides|issn=0167-7799|PMID=26409778|DOI=10.1016/j.tibtech.2015.07.004|pages=595–610|issue=10|volume=33|language=en|journal=Trends in Biotechnology|first5=Christopher P.}}</ref> يمكن أن يلعب التنفس الخلوي دورًا في [[تحلل حيوي جرثومي|التحلل البيولوجي الميكروبي]] . الركائز الأكثر شيوعًا هي الأليفاتية المكلورة (PCE ، TCE) ، الفينولات المكلورة [[كلوروفورم|والكلوروفورم]] . البكتيريا المتسببة في نقص الهواء شديدة التنوع. توجد هذه السمة في بعض البكتيريا البروتينية ، منها الكلوروفليكسي (البكتيريا الخضراء غير الكبريتية) ، والكلوستريديا منخفضة G + C جرام إيجابية. <ref name="Hiraishi2008">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Hiraishi|first=A.|title=Biodiversity of Dehalorespiring Bacteria with Special Emphasis on Polychlorinated Biphenyl/Dioxin Dechlorinators|DOI=10.1264/jsme2.23.1|journal=Microbes and Environments|volume=23|issue=1|pages=1–12|year=2008|PMID=21558680}}</ref> والبكتيريا فائقة الميكروبات. <ref>{{استشهاد بدورية محكمة|DOI=10.1134/S0026261712040054|volume=81|issue=4|title=Ultramicrobacteria: Formation of the concept and contribution of ultramicrobacteria to biology|year=2012|journal=Microbiology|pages=379–390|last=Duda|first=V. I.|last2=Suzina|first2=N. E.|last3=Polivtseva|first3=V. N.|last4=Boronin|first4=A. M.}}</ref>


== عملية التنفس ==
== عملية التنفس ==
تستخدم عملية التنفس الخلوي ، أو تنفس الهاليد العضوي ، إزالة مركب الهالوجين المختزلة لإنتاج الطاقة التي يمكن أن تستخدمها الكائنات الحية الدقيقة التي تتنفس للقيام بالنمو والتمثيل الغذائي. <ref name=":22"></ref> عندما تستقبل المركبات العضوية المهلجنة الإلكترون [[مستقبل إلكترونات|كمستقبل]] نهائي ، يؤدي إلى فقد الهالوجين منها. إزالة الهالوجين المختزلة هي العملية التي يحدث بها ذلك. يتضمن تقليل المركبات المهلجنة عن طريق إزالة بدائل الهالوجين ، مع إضافة الإلكترونات في نفس الوقت إلى المركب. <ref name=":3"></ref> التحلل الهيدروجيني والاختزال المجاور هما العمليتان المعروفتان لهذه الآلية اللتان تم تحديدهما. في كلتا العمليتين ، يتم إطلاق بدائل الهالوجين المزالة كأنيونات. يتم تحفيز [[نازعة الهالوجين|إزالة الهالوجين المختزلة]] عن طريق [[نازعة الهالوجين|إزالة الهالوجينات المختزلة]] ، وهي إنزيمات مرتبطة بالغشاء. <ref name=":5"></ref> <ref name="sciencedirect.com">{{استشهاد بدورية محكمة|date=2015-10-01|first=Bat-Erdene|last5=Marquis|first4=Michael|last4=Manefield|first3=Matthew|last3=Lee|first2=Haluk|last2=Ertan|last=Jugder|title=Reductive Dehalogenases Come of Age in Biological Destruction of Organohalides|issn=0167-7799|PMID=26409778|DOI=10.1016/j.tibtech.2015.07.004|pages=595–610|issue=10|volume=33|language=en|journal=Trends in Biotechnology|first5=Christopher P.}}</ref> من المتوقع أن يلعب عدد من الهيدروجينازات السيتوبلازمية المرتبطة بالغشاء ، في بعض الحالات كجزء من مجمعات البروتين ، أدوارًا في عملية نزع الهواء. <ref></ref> تحتوي معظم هذه الإنزيمات على مجموعات الحديد والكبريت (Fe-S) ، وعامل مساعد في مواقعها النشطة. على الرغم من أن الآلية الدقيقة غير معروفة ، تشير الأبحاث إلى أن هذين المكونين من الإنزيم قد يكون لهما دور في الاختزال.
تستخدم عملية التنفس الخلوي ، أو تنفس الهاليد العضوي ، إزالة مركب الهالوجين المختزلة لإنتاج الطاقة التي يمكن أن تستخدمها الكائنات الحية الدقيقة التي تتنفس للقيام بالنمو والتمثيل الغذائي. <ref name=":22">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Futagami|first=Taiki|last2=Goto|first2=Masatoshi|last3=Furukawa|first3=Kensuke|date=2008-01-01|title=Biochemical and genetic bases of dehalorespiration|journal=The Chemical Record|language=en|volume=8|issue=1|pages=1–12|DOI=10.1002/tcr.20134|PMID=18302277|issn=1528-0691}}</ref> عندما تستقبل المركبات العضوية المهلجنة الإلكترون [[مستقبل إلكترونات|كمستقبل]] نهائي ، يؤدي إلى فقد الهالوجين منها. إزالة الهالوجين المختزلة هي العملية التي يحدث بها ذلك. يتضمن تقليل المركبات المهلجنة عن طريق إزالة بدائل الهالوجين ، مع إضافة الإلكترونات في نفس الوقت إلى المركب. <ref name=":3">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Mohn|first=W. W.|last2=Tiedje|first2=J. M.|date=September 1992|title=Microbial reductive dehalogenation|journal=Microbiological Reviews|volume=56|issue=3|pages=482–507|issn=0146-0749|PMID=1406492|PMCID=372880|DOI=10.1128/mmbr.56.3.482-507.1992}}</ref> التحلل الهيدروجيني والاختزال المجاور هما العمليتان المعروفتان لهذه الآلية اللتان تم تحديدهما. في كلتا العمليتين ، يتم إطلاق بدائل الهالوجين المزالة كأنيونات. يتم تحفيز [[نازعة الهالوجين|إزالة الهالوجين المختزلة]] عن طريق [[نازعة الهالوجين|إزالة الهالوجينات المختزلة]] ، وهي إنزيمات مرتبطة بالغشاء. <ref name=":5">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Scheutz|last8=Bjerg|year=2008|PMID=19174908|DOI=10.1021/es800764t|pages=9302–9309|issue=24|volume=42|language=en|journal=Environmental Science & Technology|title=Concurrent Ethene Generation and Growth of Dehalococcoides Containing Vinyl Chloride Reductive Dehalogenase Genes During an Enhanced Reductive Dechlorination Field Demonstration|first8=Poul L.|first7=Evan e.|first=Charlotte|last7=Cox|first6=Rasmus|last6=Jakobsen|first5=Torben|last5=Jørgensen|first4=Maria Heisterberg|last4=Hansen|first3=Philip|last3=Dennis|first2=Neal d.|last2=Durant|bibcode=2008EnST...42.9302S}}</ref> <ref name="sciencedirect.com">{{استشهاد بدورية محكمة|date=2015-10-01|first=Bat-Erdene|last5=Marquis|first4=Michael|last4=Manefield|first3=Matthew|last3=Lee|first2=Haluk|last2=Ertan|last=Jugder|title=Reductive Dehalogenases Come of Age in Biological Destruction of Organohalides|issn=0167-7799|PMID=26409778|DOI=10.1016/j.tibtech.2015.07.004|pages=595–610|issue=10|volume=33|language=en|journal=Trends in Biotechnology|first5=Christopher P.}}</ref> من المتوقع أن يلعب عدد من الهيدروجينازات السيتوبلازمية المرتبطة بالغشاء ، في بعض الحالات كجزء من مجمعات البروتين ، أدوارًا في عملية نزع الهواء. <ref>{{استشهاد بدورية محكمة|last=Jugder|last7=Lee|PMID=27452500|DOI=10.1111/1758-2229.12444|pages=814–824|issue=5|volume=8|journal=Environmental Microbiology Reports|title=Genomic, transcriptomic and proteomic analyses of Dehalobacter UNSWDHB in response to chloroform|date=2016-08-10|first7=Matthew|first6=Christopher P.|first=Bat-Erdene|last6=Marquis|first5=Michael|last5=Manefield|first4=Nady|last4=Braidy|first3=Yie Kuan|last3=Wong|first2=Haluk|last2=Ertan|issn=1758-2229}}</ref> تحتوي معظم هذه الإنزيمات على مجموعات الحديد والكبريت (Fe-S) ، وعامل مساعد في مواقعها النشطة. على الرغم من أن الآلية الدقيقة غير معروفة ، تشير الأبحاث إلى أن هذين المكونين من الإنزيم قد يكون لهما دور في الاختزال.


=== الركائز المستخدمة والأهمية البيئية ===
=== الركائز المستخدمة والأهمية البيئية ===
الركائز الشائعة التي تستخدم كمستقبلات نهائية للإلكترون في عملية نزع الهواء هي مبيدات الآفات [[مركب كلور عضوي|الكلورية العضوية]] ، [[هاليد الأريل|وهاليدات الأريل]] ومذيبات الألكيل. <ref name=":3">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Mohn|first=W. W.|last2=Tiedje|first2=J. M.|date=September 1992|title=Microbial reductive dehalogenation|journal=Microbiological Reviews|volume=56|issue=3|pages=482–507|issn=0146-0749|PMID=1406492|PMCID=372880|DOI=10.1128/mmbr.56.3.482-507.1992}}</ref> العديد من هذه [[ملوث|الملوثات ثابتة]] وسامة لا يمكن أن تتحلل إلا عن طريق نزع الهواء ، إما جزئيًا أو كليًا. <ref name=":22">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Futagami|first=Taiki|last2=Goto|first2=Masatoshi|last3=Furukawa|first3=Kensuke|date=2008-01-01|title=Biochemical and genetic bases of dehalorespiration|journal=The Chemical Record|language=en|volume=8|issue=1|pages=1–12|DOI=10.1002/tcr.20134|PMID=18302277|issn=1528-0691}}</ref> [[ثلاثي كلورو الإيثيلين|يعتبر ثلاثي]] [[رباعي كلورو الإيثيلين|كلورو]] [[ثلاثي كلورو الإيثيلين|إيثيلين]] (TCE) [[رباعي كلورو الإيثيلين|ورابع كلورو]] إيثيلين (PCE) مثالين على هذه الملوثات ، وكان تحللها محل تركيز البحث. <ref name=":4"></ref> PCE هو مذيب ألكيل تم استخدامه سابقًا في التنظيف الجاف وآلات إزالة الشحوم والتطبيقات الأخرى. يظل ملوثًا شائعًا للمياه الجوفية. تم عزل البكتيريا القادرة على [[إيثيلين|تحطيم]] PCE تمامًا إلى [[إيثيلين|ethene]] ، وهي مادة كيميائية غير سامة. لقد تم العثور على أنها تنتمي إلى جنس ''Dehalococcoides'' واستخدام H <sub>2</sub> [[مانح إلكترونات|كمانح للإلكترون]] . تم تطبيق عملية إزالة الهواء في [[معالجة حيوية|المعالجة الحيوية]] في الموقع لـ PCE و TCE في الماضي. <ref name=":5">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Scheutz|last8=Bjerg|year=2008|PMID=19174908|DOI=10.1021/es800764t|pages=9302–9309|issue=24|volume=42|language=en|journal=Environmental Science & Technology|title=Concurrent Ethene Generation and Growth of Dehalococcoides Containing Vinyl Chloride Reductive Dehalogenase Genes During an Enhanced Reductive Dechlorination Field Demonstration|first8=Poul L.|first7=Evan e.|first=Charlotte|last7=Cox|first6=Rasmus|last6=Jakobsen|first5=Torben|last5=Jørgensen|first4=Maria Heisterberg|last4=Hansen|first3=Philip|last3=Dennis|first2=Neal d.|last2=Durant|bibcode=2008EnST...42.9302S}}</ref> على سبيل المثال ، تم استخدام إزالة الكلور المختزلة المعززة لمعالجة المياه الجوفية الملوثة عن طريق إدخال متبرعين بالإلكترون وبكتيريا مزيلة للرطوبة في الموقع الملوث ، لتهيئة الظروف التي تحفز نمو البكتيريا وإزالة الهواء. في إزالة الكلور المختزلة المحسنة ، تعمل الملوثات كمستقبلات للإلكترون ويتم تقليلها بالكامل لإنتاج الإيثين في نهاية المطاف في سلسلة من التفاعلات.
الركائز الشائعة التي تستخدم كمستقبلات نهائية للإلكترون في عملية نزع الهواء هي مبيدات الآفات [[مركب كلور عضوي|الكلورية العضوية]] ، [[هاليد الأريل|وهاليدات الأريل]] ومذيبات الألكيل. <ref name=":3">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Mohn|first=W. W.|last2=Tiedje|first2=J. M.|date=September 1992|title=Microbial reductive dehalogenation|journal=Microbiological Reviews|volume=56|issue=3|pages=482–507|issn=0146-0749|PMID=1406492|PMCID=372880|DOI=10.1128/mmbr.56.3.482-507.1992}}</ref> العديد من هذه [[ملوث|الملوثات ثابتة]] وسامة لا يمكن أن تتحلل إلا عن طريق نزع الهواء ، إما جزئيًا أو كليًا. <ref name=":22">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Futagami|first=Taiki|last2=Goto|first2=Masatoshi|last3=Furukawa|first3=Kensuke|date=2008-01-01|title=Biochemical and genetic bases of dehalorespiration|journal=The Chemical Record|language=en|volume=8|issue=1|pages=1–12|DOI=10.1002/tcr.20134|PMID=18302277|issn=1528-0691}}</ref> [[ثلاثي كلورو الإيثيلين|يعتبر ثلاثي]] [[رباعي كلورو الإيثيلين|كلورو]] [[ثلاثي كلورو الإيثيلين|إيثيلين]] (TCE) [[رباعي كلورو الإيثيلين|ورابع كلورو]] إيثيلين (PCE) مثالين على هذه الملوثات ، وكان تحللها محل تركيز البحث. <ref name=":4">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Maymó-Gatell|title=Isolation of a bacterium that reductively dechlorinates tetrachloroethene to ethene|PMID=9171062|issn=0036-8075|pages=1568–1571|issue=5318|volume=276|journal=Science|date=1997-06-06|first=X.|first4=S. H.|last4=Zinder|first3=J. M.|last3=Gossett|first2=Y.|last2=Chien|DOI=10.1126/science.276.5318.1568}}</ref> PCE هو مذيب ألكيل تم استخدامه سابقًا في التنظيف الجاف وآلات إزالة الشحوم والتطبيقات الأخرى. يظل ملوثًا شائعًا للمياه الجوفية. تم عزل البكتيريا القادرة على [[إيثيلين|تحطيم]] PCE تمامًا إلى [[إيثيلين|ethene]] ، وهي مادة كيميائية غير سامة. لقد تم العثور على أنها تنتمي إلى جنس ''Dehalococcoides'' واستخدام H <sub>2</sub> [[مانح إلكترونات|كمانح للإلكترون]] . تم تطبيق عملية إزالة الهواء في [[معالجة حيوية|المعالجة الحيوية]] في الموقع لـ PCE و TCE في الماضي. <ref name=":5">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Scheutz|last8=Bjerg|year=2008|PMID=19174908|DOI=10.1021/es800764t|pages=9302–9309|issue=24|volume=42|language=en|journal=Environmental Science & Technology|title=Concurrent Ethene Generation and Growth of Dehalococcoides Containing Vinyl Chloride Reductive Dehalogenase Genes During an Enhanced Reductive Dechlorination Field Demonstration|first8=Poul L.|first7=Evan e.|first=Charlotte|last7=Cox|first6=Rasmus|last6=Jakobsen|first5=Torben|last5=Jørgensen|first4=Maria Heisterberg|last4=Hansen|first3=Philip|last3=Dennis|first2=Neal d.|last2=Durant|bibcode=2008EnST...42.9302S}}</ref> على سبيل المثال ، تم استخدام إزالة الكلور المختزلة المعززة لمعالجة المياه الجوفية الملوثة عن طريق إدخال متبرعين بالإلكترون وبكتيريا مزيلة للرطوبة في الموقع الملوث ، لتهيئة الظروف التي تحفز نمو البكتيريا وإزالة الهواء. في إزالة الكلور المختزلة المحسنة ، تعمل الملوثات كمستقبلات للإلكترون ويتم تقليلها بالكامل لإنتاج الإيثين في نهاية المطاف في سلسلة من التفاعلات.


== يستخدم في المعالجة الحيوية ==
== يستخدم في المعالجة الحيوية ==
على جانب هام من الناحية البيئية من halorespiration بكتيريا هو الحد من [[رباعي كلورو الإيثيلين|tetrachloroethene]] (PCE) و [[ثلاثي كلورو الإيثيلين|الايثان]] (TCE)؛ الملوثات البشرية المنشأ ذات [[تسمم الكبد|السمية]] العصبية والكبدية العالية. <ref></ref> نشأ وجودها كملوثات بيئية من استخدامها الصناعي المشترك كعوامل لإزالة الشحوم المعدنية من عشرينيات القرن الماضي حتى عام 1970. <ref></ref> تميل هذه المركبات الغريبة الحيوية إلى تكوين طبقات غير قابلة للذوبان جزئيًا تسمى سوائل المرحلة غير المائية الكثيفة (DNAPLs) في قاع [[طبقات المياه الجوفية|طبقات]] المياه [[طبقات المياه الجوفية|الجوفية]] ، والتي تذوب بطريقة بطيئة تشبه الخزان ، مما يجعل TCE و PCE من بين ملوثات المياه الجوفية الأكثر شيوعًا. <ref name=":0"></ref>
على جانب هام من الناحية البيئية من halorespiration بكتيريا هو الحد من [[رباعي كلورو الإيثيلين|tetrachloroethene]] (PCE) و [[ثلاثي كلورو الإيثيلين|الايثان]] (TCE)؛ الملوثات البشرية المنشأ ذات [[تسمم الكبد|السمية]] العصبية والكبدية العالية. <ref>{{استشهاد بدورية محكمة|last=Ruder|first=AM|date=September 2006|title=Potential health effects of occupational chlorinated solvent exposure.|journal=Annals of the New York Academy of Sciences|volume=1076|issue=1|pages=207–227|DOI=10.1196/annals.1371.050|PMID=17119204|bibcode=2006NYASA1076..207R}}</ref> نشأ وجودها كملوثات بيئية من استخدامها الصناعي المشترك كعوامل لإزالة الشحوم المعدنية من عشرينيات القرن الماضي حتى عام 1970. <ref>{{استشهاد بدورية محكمة|last=Bakke|first=Berit|last2=Stewart|first2=Patricia A.|last3=Waters|first3=Martha A.|date=November 2007|title=Uses of an Exposure to Trichloroethylene in U.S Industry: A Systematic Literature Review|journal=Journal of Occupational and Environmental Hygiene|volume=4|issue=5|pages=375–390|DOI=10.1080/15459620701301763|PMID=17454505}}</ref> تميل هذه المركبات الغريبة الحيوية إلى تكوين طبقات غير قابلة للذوبان جزئيًا تسمى سوائل المرحلة غير المائية الكثيفة (DNAPLs) في قاع [[طبقات المياه الجوفية|طبقات]] المياه [[طبقات المياه الجوفية|الجوفية]] ، والتي تذوب بطريقة بطيئة تشبه الخزان ، مما يجعل TCE و PCE من بين ملوثات المياه الجوفية الأكثر شيوعًا. <ref name=":0">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Dugat-Bony|first=Eric|date=March 2012|title=In situ TCE degradation mediated by complex dehalorespiring communities during biostimulation processes|journal=Microbial Biotechnology|volume=5|issue=5|pages=642–653|DOI=10.1111/j.1751-7915.2012.00339.x|PMID=22432919|PMCID=3815876}}</ref>


تتمثل الإستراتيجية الشائعة الاستخدام لإزالة TCE و PCE من المياه الجوفية في استخدام [[معالجة حيوية|المعالجة البيولوجية]] من خلال إزالة الكلور المختزلة المحسنة (ERD). <ref name=":1">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Scheutz|first=Charlotte|date=November 2008|title=Concurrent ethene generation and growth of Dehalococcoides containing vinyl chloride reductive dehalogenase genes during an enhanced reductive dechlorination field demonstration.|journal=Environmental Science & Technology|volume=42|issue=24|pages=9302–9309|DOI=10.1021/es800764t|PMID=19174908|bibcode=2008EnST...42.9302S}}</ref> يتضمن ERD الحقن ''[[في الموقع]]'' للبكتيريا المسببة للرطوبة ، بين الركائز العضوية القابلة للتخمر التي تعمل [[مانح إلكترونات|كمانحين للإلكترون]] ، في حين أن الملوثين ، TCE و PCE ، يعملان [[مؤكسد|كمقبلات للإلكترون]] . هذا يسهل إزالة الكلور المتسلسلة من PCE و TCE إلى ثنائي كلورو ''إيثيلين'' (DCE) [[كلوريد الفاينيل|وكلوريد الفينيل]] (VC) ، والتي تلائم بعد ذلك كمستقبلات إلكترونية لإزالة الكلور بالكامل إلى [[إيثيلين|إيثين]] غير ضار.
تتمثل الإستراتيجية الشائعة الاستخدام لإزالة TCE و PCE من المياه الجوفية في استخدام [[معالجة حيوية|المعالجة البيولوجية]] من خلال إزالة الكلور المختزلة المحسنة (ERD). <ref name=":1">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Scheutz|first=Charlotte|date=November 2008|title=Concurrent ethene generation and growth of Dehalococcoides containing vinyl chloride reductive dehalogenase genes during an enhanced reductive dechlorination field demonstration.|journal=Environmental Science & Technology|volume=42|issue=24|pages=9302–9309|DOI=10.1021/es800764t|PMID=19174908|bibcode=2008EnST...42.9302S}}</ref> يتضمن ERD الحقن ''[[في الموقع]]'' للبكتيريا المسببة للرطوبة ، بين الركائز العضوية القابلة للتخمر التي تعمل [[مانح إلكترونات|كمانحين للإلكترون]] ، في حين أن الملوثين ، TCE و PCE ، يعملان [[مؤكسد|كمقبلات للإلكترون]] . هذا يسهل إزالة الكلور المتسلسلة من PCE و TCE إلى ثنائي كلورو ''إيثيلين'' (DCE) [[كلوريد الفاينيل|وكلوريد الفينيل]] (VC) ، والتي تلائم بعد ذلك كمستقبلات إلكترونية لإزالة الكلور بالكامل إلى [[إيثيلين|إيثين]] غير ضار.


مجموعة واسعة من البكتيريا عبر أجناس مختلفة لديها القدرة على إزالة الكلور جزئيًا PCE و TCE إلى ''رابطة الدول المستقلة'' -DCE و VC. <ref name=":1"></ref> أحد الأمثلة على ذلك هو بكتيريا ''Magnetospirillum'' ، سلالة MS-1 ، والتي يمكن أن تقلل من PCE إلى ''cis-'' DCE في ظل الظروف الهوائية. <ref></ref> ومع ذلك ، فإن هذه الركائز لها خصائص سمية أعلى من المركبات الأم. على هذا النحو ، فإن إزالة الكلور الفعالة من ''رابطة الدول المستقلة-'' DCE و VC إلى إيثين غير ضار أمر بالغ الأهمية للمعالجة الحيوية لخزانات المياه الجوفية الملوثة بـ PCE و TCE. حاليًا ، تعد بكتيريا أجناس ''Dehalococcoides'' هي الكائنات الحية الوحيدة المعروفة التي يمكنها إزالة الكلور بالكامل من PCE إلى إيثين. ويرجع ذلك إلى نازعات الهالوجينات المختزلة عن طريق الغشاء (RDases) التي تستقلب ذرات الكلور على الملوثات الغريبة الحيوية للطاقة الخلوية. <ref name=":2"></ref> على وجه الخصوص ، يقوم ''Dehalococcoides'' بعزل VS و BAV1 بترميز RDases لكلوريد الفينيل ، والذي يستقلب VC إلى إيثين غير ضار ، مما يجعله من الأنواع المطلوبة في أنظمة ERD المستخدمة في المعالجة الحيوية لـ PCE و TCE.
مجموعة واسعة من البكتيريا عبر أجناس مختلفة لديها القدرة على إزالة الكلور جزئيًا PCE و TCE إلى ''رابطة الدول المستقلة'' -DCE و VC. <ref name=":1">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Scheutz|first=Charlotte|date=November 2008|title=Concurrent ethene generation and growth of Dehalococcoides containing vinyl chloride reductive dehalogenase genes during an enhanced reductive dechlorination field demonstration.|journal=Environmental Science & Technology|volume=42|issue=24|pages=9302–9309|DOI=10.1021/es800764t|PMID=19174908|bibcode=2008EnST...42.9302S}}</ref> أحد الأمثلة على ذلك هو بكتيريا ''Magnetospirillum'' ، سلالة MS-1 ، والتي يمكن أن تقلل من PCE إلى ''cis-'' DCE في ظل الظروف الهوائية. <ref>{{استشهاد بدورية محكمة|last=Sharma|first=Pramod K|date=March 1996|title=Isolation and Characterization of a Facultatively Aerobic Bacterium That Reductively Dehalogenates Tetrachloroethene to cis-1,2-Dichloroethene|journal=Applied and Environmental Microbiology|volume=62|issue=3|pages=761–765|PMCID=1388792|PMID=16535267|DOI=10.1128/aem.62.3.761-765.1996}}</ref> ومع ذلك ، فإن هذه الركائز لها خصائص سمية أعلى من المركبات الأم. على هذا النحو ، فإن إزالة الكلور الفعالة من ''رابطة الدول المستقلة-'' DCE و VC إلى إيثين غير ضار أمر بالغ الأهمية للمعالجة الحيوية لخزانات المياه الجوفية الملوثة بـ PCE و TCE. حاليًا ، تعد بكتيريا أجناس ''Dehalococcoides'' هي الكائنات الحية الوحيدة المعروفة التي يمكنها إزالة الكلور بالكامل من PCE إلى إيثين. ويرجع ذلك إلى نازعات الهالوجينات المختزلة عن طريق الغشاء (RDases) التي تستقلب ذرات الكلور على الملوثات الغريبة الحيوية للطاقة الخلوية. <ref name=":2">{{استشهاد بدورية محكمة|last=Khoshnood|first=Behrang|date=August 2015|title=Genome Closing and Transcription Kinetics for RDase Genes in Dehalococcoides and Their Prevalence in a Wastewater Treatment Plant|url=http://scholarbank.nus.sg/handle/10635/122574|journal=National University of Singapore Libraries|via=Proquest}}</ref> على وجه الخصوص ، يقوم ''Dehalococcoides'' بعزل VS و BAV1 بترميز RDases لكلوريد الفينيل ، والذي يستقلب VC إلى إيثين غير ضار ، مما يجعله من الأنواع المطلوبة في أنظمة ERD المستخدمة في المعالجة الحيوية لـ PCE و TCE.


== أنظر أيضا ==
== أنظر أيضا ==

نسخة 16:10، 20 ديسمبر 2020

التنفس الخلويأو تنفس الهاليد العضوي هو استخدام مركبات هالوجينية ذات أطراف إلكترونية في دورة التنفس اللاهوائي . [1] [2] [3] يمكن أن يلعب التنفس الخلوي دورًا في التحلل البيولوجي الميكروبي . الركائز الأكثر شيوعًا هي الأليفاتية المكلورة (PCE ، TCE) ، الفينولات المكلورة والكلوروفورم . البكتيريا المتسببة في نقص الهواء شديدة التنوع. توجد هذه السمة في بعض البكتيريا البروتينية ، منها الكلوروفليكسي (البكتيريا الخضراء غير الكبريتية) ، والكلوستريديا منخفضة G + C جرام إيجابية. [4] والبكتيريا فائقة الميكروبات. [5]

عملية التنفس

تستخدم عملية التنفس الخلوي ، أو تنفس الهاليد العضوي ، إزالة مركب الهالوجين المختزلة لإنتاج الطاقة التي يمكن أن تستخدمها الكائنات الحية الدقيقة التي تتنفس للقيام بالنمو والتمثيل الغذائي. [6] عندما تستقبل المركبات العضوية المهلجنة الإلكترون كمستقبل نهائي ، يؤدي إلى فقد الهالوجين منها. إزالة الهالوجين المختزلة هي العملية التي يحدث بها ذلك. يتضمن تقليل المركبات المهلجنة عن طريق إزالة بدائل الهالوجين ، مع إضافة الإلكترونات في نفس الوقت إلى المركب. [7] التحلل الهيدروجيني والاختزال المجاور هما العمليتان المعروفتان لهذه الآلية اللتان تم تحديدهما. في كلتا العمليتين ، يتم إطلاق بدائل الهالوجين المزالة كأنيونات. يتم تحفيز إزالة الهالوجين المختزلة عن طريق إزالة الهالوجينات المختزلة ، وهي إنزيمات مرتبطة بالغشاء. [8] [3] من المتوقع أن يلعب عدد من الهيدروجينازات السيتوبلازمية المرتبطة بالغشاء ، في بعض الحالات كجزء من مجمعات البروتين ، أدوارًا في عملية نزع الهواء. [9] تحتوي معظم هذه الإنزيمات على مجموعات الحديد والكبريت (Fe-S) ، وعامل مساعد في مواقعها النشطة. على الرغم من أن الآلية الدقيقة غير معروفة ، تشير الأبحاث إلى أن هذين المكونين من الإنزيم قد يكون لهما دور في الاختزال.

الركائز المستخدمة والأهمية البيئية

الركائز الشائعة التي تستخدم كمستقبلات نهائية للإلكترون في عملية نزع الهواء هي مبيدات الآفات الكلورية العضوية ، وهاليدات الأريل ومذيبات الألكيل. [7] العديد من هذه الملوثات ثابتة وسامة لا يمكن أن تتحلل إلا عن طريق نزع الهواء ، إما جزئيًا أو كليًا. [6] يعتبر ثلاثي كلورو إيثيلين (TCE) ورابع كلورو إيثيلين (PCE) مثالين على هذه الملوثات ، وكان تحللها محل تركيز البحث. [10] PCE هو مذيب ألكيل تم استخدامه سابقًا في التنظيف الجاف وآلات إزالة الشحوم والتطبيقات الأخرى. يظل ملوثًا شائعًا للمياه الجوفية. تم عزل البكتيريا القادرة على تحطيم PCE تمامًا إلى ethene ، وهي مادة كيميائية غير سامة. لقد تم العثور على أنها تنتمي إلى جنس Dehalococcoides واستخدام H 2 كمانح للإلكترون . تم تطبيق عملية إزالة الهواء في المعالجة الحيوية في الموقع لـ PCE و TCE في الماضي. [8] على سبيل المثال ، تم استخدام إزالة الكلور المختزلة المعززة لمعالجة المياه الجوفية الملوثة عن طريق إدخال متبرعين بالإلكترون وبكتيريا مزيلة للرطوبة في الموقع الملوث ، لتهيئة الظروف التي تحفز نمو البكتيريا وإزالة الهواء. في إزالة الكلور المختزلة المحسنة ، تعمل الملوثات كمستقبلات للإلكترون ويتم تقليلها بالكامل لإنتاج الإيثين في نهاية المطاف في سلسلة من التفاعلات.

يستخدم في المعالجة الحيوية

على جانب هام من الناحية البيئية من halorespiration بكتيريا هو الحد من tetrachloroethene (PCE) و الايثان (TCE)؛ الملوثات البشرية المنشأ ذات السمية العصبية والكبدية العالية. [11] نشأ وجودها كملوثات بيئية من استخدامها الصناعي المشترك كعوامل لإزالة الشحوم المعدنية من عشرينيات القرن الماضي حتى عام 1970. [12] تميل هذه المركبات الغريبة الحيوية إلى تكوين طبقات غير قابلة للذوبان جزئيًا تسمى سوائل المرحلة غير المائية الكثيفة (DNAPLs) في قاع طبقات المياه الجوفية ، والتي تذوب بطريقة بطيئة تشبه الخزان ، مما يجعل TCE و PCE من بين ملوثات المياه الجوفية الأكثر شيوعًا. [13]

تتمثل الإستراتيجية الشائعة الاستخدام لإزالة TCE و PCE من المياه الجوفية في استخدام المعالجة البيولوجية من خلال إزالة الكلور المختزلة المحسنة (ERD). [14] يتضمن ERD الحقن في الموقع للبكتيريا المسببة للرطوبة ، بين الركائز العضوية القابلة للتخمر التي تعمل كمانحين للإلكترون ، في حين أن الملوثين ، TCE و PCE ، يعملان كمقبلات للإلكترون . هذا يسهل إزالة الكلور المتسلسلة من PCE و TCE إلى ثنائي كلورو إيثيلين (DCE) وكلوريد الفينيل (VC) ، والتي تلائم بعد ذلك كمستقبلات إلكترونية لإزالة الكلور بالكامل إلى إيثين غير ضار.

مجموعة واسعة من البكتيريا عبر أجناس مختلفة لديها القدرة على إزالة الكلور جزئيًا PCE و TCE إلى رابطة الدول المستقلة -DCE و VC. [14] أحد الأمثلة على ذلك هو بكتيريا Magnetospirillum ، سلالة MS-1 ، والتي يمكن أن تقلل من PCE إلى cis- DCE في ظل الظروف الهوائية. [15] ومع ذلك ، فإن هذه الركائز لها خصائص سمية أعلى من المركبات الأم. على هذا النحو ، فإن إزالة الكلور الفعالة من رابطة الدول المستقلة- DCE و VC إلى إيثين غير ضار أمر بالغ الأهمية للمعالجة الحيوية لخزانات المياه الجوفية الملوثة بـ PCE و TCE. حاليًا ، تعد بكتيريا أجناس Dehalococcoides هي الكائنات الحية الوحيدة المعروفة التي يمكنها إزالة الكلور بالكامل من PCE إلى إيثين. ويرجع ذلك إلى نازعات الهالوجينات المختزلة عن طريق الغشاء (RDases) التي تستقلب ذرات الكلور على الملوثات الغريبة الحيوية للطاقة الخلوية. [16] على وجه الخصوص ، يقوم Dehalococcoides بعزل VS و BAV1 بترميز RDases لكلوريد الفينيل ، والذي يستقلب VC إلى إيثين غير ضار ، مما يجعله من الأنواع المطلوبة في أنظمة ERD المستخدمة في المعالجة الحيوية لـ PCE و TCE.

أنظر أيضا

المراجع

  1. ^ Holliger، C.؛ Wohlfarth، G.؛ Diekert، G. (1998). "Reductive dechlorination in the energy metabolism of anaerobic bacteria" (PDF). FEMS Microbiology Reviews. ج. 22 ع. 5: 383. DOI:10.1111/j.1574-6976.1998.tb00377.x.
  2. ^ Jugder, Bat-Erdene; Ertan, Haluk; Bohl, Susanne; Lee, Matthew; Marquis, Christopher P.; Manefield, Michael (2016). "Organohalide Respiring Bacteria and Reductive Dehalogenases: Key Tools in Organohalide Bioremediation". Frontiers in Microbiology (بالإنجليزية). 7: 249. DOI:10.3389/fmicb.2016.00249. ISSN:1664-302X. PMID:26973626. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (help)صيانة الاستشهاد: دوي مجاني غير معلم (link)
  3. ^ أ ب Jugder, Bat-Erdene; Ertan, Haluk; Lee, Matthew; Manefield, Michael; Marquis, Christopher P. (1 Oct 2015). "Reductive Dehalogenases Come of Age in Biological Destruction of Organohalides". Trends in Biotechnology (بالإنجليزية). 33 (10): 595–610. DOI:10.1016/j.tibtech.2015.07.004. ISSN:0167-7799. PMID:26409778.
  4. ^ Hiraishi، A. (2008). "Biodiversity of Dehalorespiring Bacteria with Special Emphasis on Polychlorinated Biphenyl/Dioxin Dechlorinators". Microbes and Environments. ج. 23 ع. 1: 1–12. DOI:10.1264/jsme2.23.1. PMID:21558680.
  5. ^ Duda، V. I.؛ Suzina، N. E.؛ Polivtseva، V. N.؛ Boronin، A. M. (2012). "Ultramicrobacteria: Formation of the concept and contribution of ultramicrobacteria to biology". Microbiology. ج. 81 ع. 4: 379–390. DOI:10.1134/S0026261712040054.
  6. ^ أ ب Futagami, Taiki; Goto, Masatoshi; Furukawa, Kensuke (1 Jan 2008). "Biochemical and genetic bases of dehalorespiration". The Chemical Record (بالإنجليزية). 8 (1): 1–12. DOI:10.1002/tcr.20134. ISSN:1528-0691. PMID:18302277.
  7. ^ أ ب Mohn، W. W.؛ Tiedje، J. M. (سبتمبر 1992). "Microbial reductive dehalogenation". Microbiological Reviews. ج. 56 ع. 3: 482–507. DOI:10.1128/mmbr.56.3.482-507.1992. ISSN:0146-0749. PMID:1406492. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)
  8. ^ أ ب Scheutz, Charlotte; Durant, Neal d.; Dennis, Philip; Hansen, Maria Heisterberg; Jørgensen, Torben; Jakobsen, Rasmus; Cox, Evan e.; Bjerg, Poul L. (2008). "Concurrent Ethene Generation and Growth of Dehalococcoides Containing Vinyl Chloride Reductive Dehalogenase Genes During an Enhanced Reductive Dechlorination Field Demonstration". Environmental Science & Technology (بالإنجليزية). 42 (24): 9302–9309. Bibcode:2008EnST...42.9302S. DOI:10.1021/es800764t. PMID:19174908.
  9. ^ Jugder، Bat-Erdene؛ Ertan، Haluk؛ Wong، Yie Kuan؛ Braidy، Nady؛ Manefield، Michael؛ Marquis، Christopher P.؛ Lee، Matthew (10 أغسطس 2016). "Genomic, transcriptomic and proteomic analyses of Dehalobacter UNSWDHB in response to chloroform". Environmental Microbiology Reports. ج. 8 ع. 5: 814–824. DOI:10.1111/1758-2229.12444. ISSN:1758-2229. PMID:27452500.
  10. ^ Maymó-Gatell، X.؛ Chien، Y.؛ Gossett، J. M.؛ Zinder، S. H. (6 يونيو 1997). "Isolation of a bacterium that reductively dechlorinates tetrachloroethene to ethene". Science. ج. 276 ع. 5318: 1568–1571. DOI:10.1126/science.276.5318.1568. ISSN:0036-8075. PMID:9171062.
  11. ^ Ruder، AM (سبتمبر 2006). "Potential health effects of occupational chlorinated solvent exposure". Annals of the New York Academy of Sciences. ج. 1076 ع. 1: 207–227. Bibcode:2006NYASA1076..207R. DOI:10.1196/annals.1371.050. PMID:17119204.
  12. ^ Bakke، Berit؛ Stewart، Patricia A.؛ Waters، Martha A. (نوفمبر 2007). "Uses of an Exposure to Trichloroethylene in U.S Industry: A Systematic Literature Review". Journal of Occupational and Environmental Hygiene. ج. 4 ع. 5: 375–390. DOI:10.1080/15459620701301763. PMID:17454505.
  13. ^ Dugat-Bony، Eric (مارس 2012). "In situ TCE degradation mediated by complex dehalorespiring communities during biostimulation processes". Microbial Biotechnology. ج. 5 ع. 5: 642–653. DOI:10.1111/j.1751-7915.2012.00339.x. PMID:22432919. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)
  14. ^ أ ب Scheutz، Charlotte (نوفمبر 2008). "Concurrent ethene generation and growth of Dehalococcoides containing vinyl chloride reductive dehalogenase genes during an enhanced reductive dechlorination field demonstration". Environmental Science & Technology. ج. 42 ع. 24: 9302–9309. Bibcode:2008EnST...42.9302S. DOI:10.1021/es800764t. PMID:19174908.
  15. ^ Sharma، Pramod K (مارس 1996). "Isolation and Characterization of a Facultatively Aerobic Bacterium That Reductively Dehalogenates Tetrachloroethene to cis-1,2-Dichloroethene". Applied and Environmental Microbiology. ج. 62 ع. 3: 761–765. DOI:10.1128/aem.62.3.761-765.1996. PMID:16535267. {{استشهاد بدورية محكمة}}: الوسيط غير المعروف |PMCID= تم تجاهله يقترح استخدام |pmc= (مساعدة)
  16. ^ Khoshnood، Behrang (أغسطس 2015). "Genome Closing and Transcription Kinetics for RDase Genes in Dehalococcoides and Their Prevalence in a Wastewater Treatment Plant". National University of Singapore Libraries – عبر Proquest.

قراءة متعمقة

مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=تنفس_الهاليد_العضوي&oldid=52047975»