Wpływ stresu metabolicznego na biodegradację chloropochodnych toluenu i modyfikację właściwości powierzchniowych komórek szczepu Raoultella planticola SA2

Izomery chlorotoluenu są stosowane w wielu dziedzinach przemysłu, a ich szerokie wykorzystanie wiąże się z niekontrolowanym uwalnianiem do środowiska. Stąd konieczne jest ich usuwanie przede wszystkim ze środowiska gruntowo-wodnego. Do usuwania zanieczyszczeń organicznych ze środowiska wykorzystuje się wiele metod fizykochemicznych, których podstawową wadą jest problem z dalszym ich zagospodarowaniem. Z tego względu coraz większym zainteresowaniem cieszą się metody biologiczne, wykorzystujące zdolności drobnoustrojów do degradacji związków organicznych. W badaniach laboratoryjnych określono wpływ długotrwałego kontaktu szczepu Raoultella planticola SA2 z izomerami chlorotoluenu na przebieg biodegradacji tych związków. Istotnym elementem badań była także ocena wpływu każdego z izomerów chlorotoluenu na właściwości powierzchniowe mikroorganizmów prowadzących ich biodegradację. W tym celu określono zmiany w przepuszczalności błony komórkowej, potencjału dzeta komórek bakteryjnych oraz hydrofobowości ich powierzchni. Sprawdzono również, czy podatność wybranych izomerów na biodegradację zmienia się po długotrwałym kontakcie mikroorganizmów z degradowanymi związkami (tzw. stres metaboliczny). Obserwowane różnice między biodegradacją poszczególnych izomerów chlorotoluenu wykazały, że związki te – mimo podobnych właściwości fizycznych – w różnym stopniu ulegały biodegradacji oraz bardzo różnie oddziaływały na komórki mikroorganizmów. Stwierdzono, że ważnym elementem podczas biodegradacji chlorowych związków aromatycznych był długotrwały kontakt mikroorganizmów z tymi związkami. Wyniki badań wykazały także istotny wpływ położenia atomu chloru w izomerach chlorotoluenu na ich biodegradację związków oraz właściwości powierzchniowe mikroorganizmów. Drobnoustroje poddane długotrwałemu oddziaływaniu z izomerami chlorotoluenów przeprowadzały ich biodegradację szybciej i bardziej skutecznie. Zmianom uległy również właściwości powierzchniowe komórek mikroorganizmów.

Chlorotoluene isomers are used in a number of industries and their wide application results in the uncontrolled release of these compounds to the environment. Therefore, their removal is required primarily from the soil-water environment. Numerous physicochemical methods are in use to remove organic compounds from the ecosystem. However, their primary disadvantage is a question of further utilization of substances removed. Therefore, biological methods that employ microbial ability to degrade toxic organic compounds become increasingly popular. In the study, effect of a long-term contact between the Raoultella planticola SA2 strain and chlorotoluene isomers on biodegradation of these compounds was determined. Impact evaluation of each isomer on surface characteristics of microorganisms involved in the biodegradation process was another significant component of the research. Therefore, changes in the membrane permeability, zeta potential and bacterial cell surface hydrophobicity were measured. Further, effect of prolonged contact with the microorganisms (so-called metabolic stress) on susceptibility of selected isomers to biodegradation was examined. The observed differences between biodegradation of individual chlorotoluene isomers demonstrated that despite similar physical characteristics, a degree of their biodegradation varied as well as their effects on the microbial cells. The long-term contact of chloroaromatic compounds with the microorganisms was an important factor during their biodegradation. Moreover, the results indicated that the chlorine atom position had a strong impact on the chlorotoluene isomer biodegradation and the bacterial surface properties. Bacteria under the long-term stress conditions were able to degrade the chlorotoluene isomers faster and more effectively. Their surface characteristics changed as well.