Degradación de PAH

 Degradación de PAH

Por su alta estabilidad química, su fuerte adsorción a materia orgánica y su baja biodisponibilidad, los HAP son compuestos relativamente refractarios a cualquier degradación por medios biológicos y cuanto mayor es el número de anillos de benceno, mayor es su

la biodegradabilidad es baja ( Cerniglia, 199; Fava y col., 1999; Guerin, 1999a; Mangas y col., 1998;

Sutherland y col., 1995). Sin embargo, un período prolongado de contaminación de un entorno natural suele favorecer la selección de microorganismos eficaces que pueden participar en el cometabolismo de los HAP o utilizarlos como las únicas fuentes de carbono y energía ( Kanaly y Harayama, 000). Por lo tanto, se han aislado muchos microorganismos de medios altamente contaminados por sus propiedades de degradación y mineralización de HAP ( Sutherland y col., 1995). Una rápida síntesis de los numerosos estudios que tratan este tema muestra que las vías de degradación son de gran diversidad y complejidad dependiendo de los microorganismos involucrados y las condiciones ambientales (aeróbicas, anaeróbicas). Además, muchos otros factores no biológicos pueden influir, o incluso limitar, la biodegradación de los HAP en un entorno complejo en función de la naturaleza de la matriz (concepto de biodisponibilidad) y de las condiciones de funcionamiento (riesgos de pérdidas no biológicas conocidas como " abióticos ') ( Sutherland y col., 1995). Para comprender mejor el problema del estudio de la biodegradación de los HAP, a continuación se presentan todos los mecanismos implicados.

 Biodegradación aeróbica de PAH

 Vías metabólicas bacterianas: 

Los mecanismos implicados en la biodegradación aeróbica de los HAP comienzan con mayor frecuencia con la oxidación de uno de los anillos de benceno por una dioxigenasa, es decir, mediante la creación de enlaces que comprenden un átomo de oxígeno con uno de los carbonos del ciclo. Este ataque enzimático conduce a la formación de cis- dihidrodiol-HAP (el alcohol funciona en el mismo lado del ciclo). Luego, el anillo aromático se abre incorporando otra molécula de oxígeno y luego puede degradarse por completo. De la misma forma,

todos los ciclos se disocian y degradan uno tras otro para dar lugar a intermedios de ciclo único, como ácido benzoico, ácido salicílico, ácido ftálicoo catecol.

 Las principales cepas bacterianas que participan en la biodegradación de los HAP por este mecanismo pertenecen generalmente a los siguientes géneros: Pseudomonas sp, Sphingomonas sp., Acinetobacter sp., Mycobacterium sp., Flavobacterium sp

Compuesto por dos anillos de benceno, el naftaleno es uno de los PAH más simples y fácilmente biodegradables. Su degradación por vía biológica ya ha sido ampliamente estudiada en condiciones aeróbicas y se han aislado un gran número de cepas bacterianas que utilizan naftaleno como única fuente de carbono y energía. Por tanto, las vías metabólicas de degradación del naftaleno por cepas de Pseudomonas sp. fueron las primeras formas estudiadas y hoy en día son perfectamente conocidas ( Sutherland y col., 1995). Tras la oxidación de la molécula madre por una dioxigenasa, la principal vía metabólica conduce a la producción de un intermedio de reacción de ciclo único: salicilato (ver Figura B8). Posteriormente se han observado patrones de degradación similares de naftaleno en otras especies bacterianas como Burkholderia sp., Mycobacterium sp.,

Acinetobacter sp y Rhodococcus sp.

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                 Figura : Vía metabólica de degradación del naftaleno en Pseudomonas putida.

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Aparte del naftaleno, algunas especies del género Pseudomonas sp. también son capaces de degradar PAH de mayor peso molecular, como fluoreno, antraceno, fenantreno, fluoranteno y benzo (a) pireno

Las vías metabólicas luego se ponen en juego

son similares a los del naftaleno con la incorporación inicial de una molécula de dioxígeno por una dioxigenasa seguida de la degradación en cadena de los anillos de benceno ( ver Figuras 2  y 3 )

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Figura 2: Vía metabólica del antraceno en Pseudomonas

aeroginusa. ( de acuerdo a Sutherland y col., 1995).

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Figura 3: Vía metabólica de degradación del fenantreno en Pseudomonas sp.

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Contexto bibliográfico: B. Los PAH: 3. Degradación de HAP, mecanismos de biodegradación

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Si bien la mineralización de los HAP es a menudo el resultado del cometabolismo por varios microorganismos, algunas especies de Pseudomonas sp. y

Rhodococcus sp. son capaces de crecer en medios que tienen como única fuente de carbono, fluoranteno, antraceno, fenantreno o criseno ( Balashova y col., 1999;

Deziel y col., 1996; Kanaly y Harayama, 000; Romero y col., 1998; Sutherland y col., 1995). Boldrin et al.

(1993) también aislaron cepas que poseían espectros de degradación más amplios mediante la degradación de varios HAP; estas cepas de hecho utilizan una mezcla de fenantreno, fluoranteno y pireno como única fuente de carbono y energía. Muchos autores están más particularmente interesados en el caso de determinadas especies del género Mycobacterium

sp., que también son capaces de mineralizar con gran eficiencia los HAP presentes como única fuente de carbono y energía (caso de Fluoreno, Fenantreno,

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