Microorganisme în biotehnologiile aplicate pentru protecția mediului - clasificare și rol

1.INTRODUCERE

Conform ONU, biotehnologia este definită drept: Orice aplicație tehnologică care utilizează sisteme biologice, organisme vii, sau derivate ale acestora, pentru a crea sau modifica produse sau procese în scopuri bine determinate.

Biotehnologiile mediului oferă beneficiile utilizării unor combinații de microorganisme selectate pentru capacitățile lor sinergetice de a îmbunătăți calitatea apei, a solului și a aerului.

Microorganismele sunt un grup heterogen de organisme unicelulare şi pluricelulare, care dispun de un metabolism propriu şi sunt capabile de a se înmulţi.

Microorganismele sunt vieţuitoare unicelulare sau pluricelulare, observabile numai la microscop. Dimensiunile celulei, reprezentând un organism, sunt de ordinul micrometrilor. Coloniile lor, formate din milioane de celule, se văd cu ochiul liber. Termenul de microorganism a fost dat de Louis Pasteur (1822-1895), cu etimologia : mikros = mic (grec.), bios = viaţă.

2. Microorganisme utilizate în biotehnologii aplicate în protecția mediului

Caracteristicile generale ale microorganismelor utilizate în ingineria mediului sunt:

• să provină din natură;

• să nu fie rezultatul unor activități de manipulare genetică;

• să posede echipament enzimatic adecvat;

• să nu fie patogene sau toxice;

• să manifeste flexibilitate metabolică;

• să se integreze în condițiile naturale ale habitatului, fără să afecteze echilibrul biologic;

• să se dezvolte pe seama agentului poluant, dispărând odată cu mineralizarea totală a acestuia;

• să nu producă efecte nedorite care să contravină legislațiilor și normelor de protecție a mediului.

Principalele categorii de agenți poluanți deversați în mediu sunt:

• compuși organici: hidrocarburi (pesticide, dioxine, furani, cianuri organice), halogenați volatili, halogenați semivolatili, nehalogenați volatili, nehalogenați semivolatili.

• compuși anorganici: metale, azbest, cianuri anorganice;

• compuși reactivi: oxidanți, reducători;

Microorganismele cu un rol important în protecția mediului sunt: bacteriile, actinomicetele, levurile, fungii și algele.

2.1 Bacteriile

Sunt organisme unicelulare, asexuate (celula somatică fiind și celula reproducătoare), procariote (cu nucleu alcătuit dintr-un unic cromozom, fără membrană nucleară, fără nucleoli), haploide (cu unic set de gene), divizibile în celule identice, foarte numeroase, răspândite pretutindeni în natură, în sol, în apă, în aer, în corpul plantelor, animalelor și al omului. Au dimensiuni microscopice, de ordinul micronilor sau fracțiunilor de micron.Sunt considerate cele mai vechi forme de viață de pe Pământ (cca. 4 miliarde de ani), constituind primele organisme cu structura celulară.

Se caracterizează prin complexitatea metabolică și o mare capacitate de adaptare.

Bacteriile prezintă forme celulare foarte diversificate și anume forme de bază, monocelulare, precum și forme derivate ale acestora, ce rezultă în urma asocierii stabile a celulelor rezultate prin reproducere.

Dintre formele de bază se disting următoarele: rotunde (cocii), alungite (bacili), încurbate (spirili, spirochete, vibrioni),filamentoase (actinomycetele).

Bacteriile se reproduc prin fisiune binară, un proces de reproducere asexuată în care o bacterie se

divide dând naștere la două copii identice.

Figura1. Formele de bază și reproducerea bacteriilor

Figura 2.Structura celulei bacteriene

Rolul bacteriilor în protecția mediului

În condiții naturale, bacteriile au un rol imens în transformarea compușilor macromoleculari în compuși simpli, prin mineralizarea materiei organice nevii, contribuind astfel la realizarea naturală a circuitului unor elemente de importanță vitală: carbon,azot, fosfor,etc.

1.Specii de bacterii utilizate în procese de biosorbție a metalelor grele:

- Geobacter mettallireducens: un microorganism care are capacitatea internă de a detecta metalele și de a se deplasa către ele cu ajutorul flagelilor care îi cresc spontan în cazul în care sesizează prezența unei surse de hrană. Convertesc uraniul dintr-o formă solubilă într-o formă insolubilă, incapabilă să se mai poată infiltra în pânza freatică.