بخشی از مقاله
از بین بردن آفت کش ها و علف کشهای موجود در خاک توسط میکروارگانیسم ها
چکیده
مهمترین نقش میکروارگانیسم ها در تغییر آلوده کننده ها، توانایی آنها در سم زدایی است. منظور از سم زدایی ایجاد تغییر در یک مولکول و تبدیل ان به یک ترکیب با خطر کمتر برای گونه های حساس می باشد از گونه ای حساس می توان انسان، حیوان، گیاه و یا میکرو ارگانیسم ها را نام برد. با اینکه سم زداها، ترکیبات آلی را برای انسان بی خطر می سازند امسا اطلاعات بنیادی فراوانی وجود دارد که نشان می دهد سمیت را برای حیوانات و گیاهان نیز تغییر داده یا اصلاح مسی کنند. در مطالعات آلودگی محیط زیست در مورد سم زداهایی که آسیب به میکروارگانیسم ها را کاهش می دهند، کمتر کار شده است. سمزدایی در اثر تبدیل یک ترکیب سمی فعال به یک ترکیب غیر فعال بوجود می آید. از آنجا که سمیت به واکنشهای شیمیایی متعددی مربوط می شود، سم زدایی نیز واکنش های مختلف فراوانی را در بر می گیرد. در این مقاله سعی شده است تا روش های مختلف سم زدایی توسط میکروارگانیسم ها بطور مختصر توضیح داده شود.
مقدمه
یک روش ساده برای اثبات سم زدایی، اندازه گیری اثر نمونه های محیطی بر رفتار، رشد یا توانایی زیست گونه های حساس می باشد. مسلماً این روش در مورد انسان پذیرفته نخواهد شد اما یک روش روشن رایج در مورد تخریب ترکیبات مؤثر بر گیاهان و حیوانات پست می باشد. به عنوان مثال بذرهایی که به خاک های آلوده به علف کش ها یا سایر سموم گیاهی وارد می شوند
( 1955 (.Hill et al یا حشراتی که به خاکهای آلوده به حشره کشها وارد می شوند (1973 ,Thompson) رشد نخواهند کرد و غالباً از بین می روند اما زمانی که سم زدایی انجام می شود، بذرها یا حشرات وارد شده به خاک های آلوده، پس از مدتی به رشد خود ادامه خواهند داد. زمانی که آزمایشات در حضور نمونه های شاهد ( نمونه هایی که استریل هستند) انجام می شود، رشد سریعتر در نمونه های غیر استریل بیانگر سم زدایی میکروبی است۔
شکل (۱): نتایج بیولوژیکی تخریب یک ماده سمی
آزمایشات بیولوژیکی بسیار مفید می باشنده چون از بین رفتن فعالیت بیولوژیکی یک ترکیب شیمیایی را نشان می دهند اما غالباً توسط آنالیزهای شیمیایی مستقیم که نشان دهنده اتلاف ترکیب اولیه یا تشکیل ترکیبات حد واسط هستند، جایگزین می گردند. سم زدایی برای میکروارگانیسم هایی که باعث تغییر ترکیبات سمی می شوند یک مزیت محسوبیب می شود. در صورتی که غلظت مواد سمی به اندازه ای نباشد که از رشد آنها جلوگیری کند. چنانچه واکنش به گونه ای باشد که ماده سمی به عنوان یک منبع کربن برای میکروارگانیسم ها استفاده شود این واکنش مفید خواهد بود. اما در بسیاری از واکنش های سمزایی میکروبی، موادی که برای انسان ها و حیوانات و گیاهان سمی هستند، برای میکروبها ارزش تغذیه ای ندارند اما تغییر و تبدیل آنها از نظر سلامت عمومی، کشاورزی و جوامع بیولوژیکی طبیعی، بسیار حائز اهمیت است. معمولاً مراحل آنزیمی که یک ترکیب سمی را به یک ترکیب غیر فعال تبدیل می کنند در داخل سلول رخ می دهد. سپس ترکیب تولید شده یکی از این سه مسیر زیر را طی می کند. ۱- ممکن است به خارج سلول دفع شود. ۲- پس از یک یا چند واکنش آنزیمی به مسیر متابولیک طبیعی سلول وارد شده و سرانجام به صورت یک ماده آلی دفع شود. ۳- ممکن است به مولکول جدیدی تبدیل شود که سوبسترایی برای واکنشهای طبیعی درون سلول می باشد و سرانجام کربن به صورت Co2 آزاد می شود. در مورد اول ترکیب دفع شده از لحاظ ساختاری شبیه سم اولیه است اما خطر کمتری دارد. مرحله نهایی معدنی شدن است، اما سم زدایی واقعی در مراحل اولیه توالی کاتابولیک رخ می دهد که در نهایت منجر به آزاد شدن CO2 می گردد.
شکل (۲): مسیر سم زدایی ترکیبات شیمیایی توسط میکروارگانیسم ها
هالوژن در این واکنش به صورت کلر، فلوئور، برم یا ید معدنی آزاد می شود. در شکل ۳ دهالوژناسیون سه آفت کش مشاهده می شود. آنزیم دهیدرود کلر نیاز که روی DDT اثر می کند، این حشره کش را به یک ترکیب غیر سمی تبدیل می کند همچنین تبدیل لیندان به ۲، ۳، ۴، ۵، ۶- پنتا کلرو - ا- سیکلو هگزن توسط میکروب ها، آن را غیر سمی می سازد( ( FranciS et al. 1975:Yule etو علف کش دالاپون نیز توسط میکروب ها به اسید پیرو یک تبدیل می شود (.Berry et al1979 )
شکل ۳: دهالوژناسیون تعدادی از هالوژنها
دمتیلاسیون یا د آلکیلاسیون: بسیاری از آفت کشها حاوی مفیل یا سایر استخلافات آلکیلی می باشد که ممکن است به N یا O متصل باشند. د آلکیلاسیون توسط میکروارگانیسم ها غالباً باعث از بین رفتن فعالیت آفتکش می شود. بسیاری از علف کشها که از نظر ساختمانی مشابه فنیل اوره هستند، به هنگام دمتیلاسیون توسط میکروبها تا حدودی غیر فعالی می شوند مانند تبدیل دیورون به مشتق مونومنیلی چندین فرایند در سم زدایی دخالت دارند. این فرایندها فقط در مرحله اول شکل ۲ قرار می گیرند که عبارتند از: ۱- هیدرولیز ۲ هیدروکسیلاسیون ۳ سه دهالوژناسیون ۴- دمتیلاسیون یاد آلکیلاسیون ۵- متیلاسیون ۶- احیای نیترو ۷ دامیناسیون ۸- تجزیه اتصال اتری هیدرولیز: تجزیه یک اتصال با افزودن آب یک روش متداول در غیر فعال کردن مواد سمی توسط میکروارگانیسم ها است. به عنوان مثال می توان هیدرولیز اتصال اتری در حشره کش مالاتيون توسط کربوکسی استراز را نام
(Walker and Desch, 1983) هیدروکسیلاسیون: اضافه شدن OH به یک مولکول آروماتیک یا آلیفاتیک اغلب ضرر آن را کاهش می دهد. از ابنرو جایگزینی ساده H توسط OH، قارچ کش DaVidSe: 1976 ) MBC )یا علف کشی را غیر فعال میسازند . RH->ROH
هیدروکسیلاسیون حلقه D-24، نیز علف کش اولیه را به یک ترکیب غیر فعالی تبدیل می کند (
