curs bioremediere

51
BIOREMEDIERE UNIVERSITATEA DIN PITEŞTI FACULTATEA DE ŞTIINŢE SPECIALIZAREA: ECOLOGIE ŞI PROTECŢIA MEDIULUI ANUL UNIVERSITAR 2011-2012

Upload: flavia-oprisor

Post on 15-Jan-2016

24 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Bioacumulare de metale grele

TRANSCRIPT

Page 1: Curs Bioremediere

BIOREMEDIERE

UNIVERSITATEA DIN PITEŞTIFACULTATEA DE ŞTIINŢE

SPECIALIZAREA: ECOLOGIE ŞI PROTECŢIA MEDIULUI

ANUL UNIVERSITAR 2011-2012

Page 2: Curs Bioremediere

Conform DEXI:A REMEDIA - A corecta, a îndrepta, a

îmbunătăţi o situaţie sau o stare critică, a vindeca

REMEDIU – Mijloc de îndreptare sau de îmbunătăţire a unei stări sau a unei situaţii

- Soluţie- Medicament, leac

REMEDIERE – Rezultatul acţiunii de a remedia:Îndreptarea, corectarea sau îmbunătăţirea unei

stări sau a unei situaţii critice

Page 3: Curs Bioremediere

CONCEPTUL DE BIOREMEDIERE

BIOREMEDIEREA -= Ansamblul proceselor biotehnologice care

utilizează microorganisme sau compuşi metabolici ai acestora (enzime, antibiotice etc.), precum şi organisme vegetale în scopul îmbunătăţirii structurale şi funcţionale a ecosistemelor deteriorate de diferiţi agenţi poluanţi, prin reducerea efectelor nocive ale acestora.

Page 4: Curs Bioremediere

Bioremediere - Biotehnologie

• BIOTEHNOLOGIA• – Ştiinţă care studiază procesele de producţie

bazate, preponderent, pe activitatea microorganismelor şi a principalelor componente ale acestora, precum şi pe utilizarea celulelor şi a ţesuturilor aparţinând organismelor vegetale şi animale

Page 5: Curs Bioremediere

Bioremediere ≈ Biorestaurare

Bioremedierea implică utilizarea microorganismelor sau plantelor în scopul eliminării, reducerii în timp sau ameliorării consecinţelor imediate ale poluării

Un exemplu de bioremediere:curăţirea zonelor poluate cu hidrocarburi petroliere

> fertilizarea solurilor poluate cu îngrăşăminte organice ce conţin bacterii cu un potenţial ridicat de descompunere a petrolului.

Page 6: Curs Bioremediere

Principalele căi de bioremediere (1)

1) Bioacumulare- Fitoremedierea solurilor poluate cu metale grele

2) Biodegradare- Biodegradarea hidrocarburilor petroliere

3) Biofiltrare- Epurarea apelor reziduale cu biofiltre- Micofiltrarea

4) Biosolubilizare- Bioleşierea metalelor din zăcămintele metalifere

5) Biorestaurare- Micoremedierea solurilor degradate

Page 7: Curs Bioremediere

Principalele căi de bioremediere (2)

• 6) Tratament cu bioreactor:• Bioremedierea ex-situ• 7) Biostimularea (Biofertilizarea): • Cometabolism• 9) Bioventilarea:• Biodegradarea hidrocarburilor petroliere din sol • 10) Compostarea: • Bioconversia deseurilor vegetale si animale• 11) Landfarming: • Tratamente agrotehnice urmate de cultivarea

terenurilor cu specii de plante acumulatoare de xenobiotice

Page 8: Curs Bioremediere

Tipuri de procedee pentru bioremediereA) în funcţie de zona de aplicare:• - Bioremediere in situ• - Bioremediere ex situB) în funcţie de organismele biologice utilizate în bioremediere:• - Bacterioremediere• - Micoremediere• - FitoremediereC) în funcţie de ecosistemul afectat de poluare:• - Bioremediere a ecosistemelor terestre• - Bioremediere a ecosistemelor acvaticeD) în funcţie de modul de funcţionare a procesului bioremedierii:• - biostimulare• - bioacumulare• - bioventilare• - bioextracţie• - biofiltrare• - biofermentare (compostare)

Page 9: Curs Bioremediere

Factorii determinanţi ai bioremedierii

Cunoaşterea rolului şi importanţei circulaţiei elementelor chimice în natură, sub forma ciclurilor biogeochimice, care se desfăşoară prin activitatea metabolică permanentă a organismelor biologice, în cadrul lanţurilor şi reţelelor trofice existente în structura ecosistemelor naturale

Page 10: Curs Bioremediere

Factorii determinanţi ai bioremedierii

Tehnologii de BIOREMEDIERE

FACTORII POLUANŢIFIZICI

CHIMICI

FACTORII DE MEDIUABIOTICI

NutrimenteleTemperatura

Nivelul pHUmiditatea

Concentraţia de O2/CO2BIOTICI

Specii deMicroorganisme

Plante

Page 11: Curs Bioremediere

Microbioremedierea (1)

• I. Bacterioremedierea• a) Bacteriosolubilizarea• II. Micoremedierea• a) Micofiltrarea• b) Micoacumularea• c) Micorestaurarea

Page 12: Curs Bioremediere

Microbioremedierea (1)

Condiţiile esenţiale pe care trebuie să le îndeplineascătoate microorganismele implicate în bioremedierea zonelor poluate:

- să provină din habitate naturale, de preferinţă, chiar din situsul poluat ce urmează a fi restaurat;

- să nu fie obţinute prin activităţi de manipulare genetica; - să nu fie specii patogene sau să posede potenţial toxic; - să demonstreze flexibilitate metabolică faţă de variaţiile

factorilor de mediu;- să posede un echipament enzimatic adecvat

biotransformării eficiente a substanţelor poluante; - să se integreze în habitatul natural, fără să afecteze

echilibrul biologic al ecosistemului respectiv; - să nu producă efecte nedorite care să contravină

normelor legislative de protecţie a mediului natural

Page 13: Curs Bioremediere

Bacterioremedierea

Grupuri specifice de bacterii utilizate în bioremediere

• Bacterii hidrocarbonoclastice – degradează hidrocarburile petroliere

• Bacterii lignocelulolozolitice – degradează deşeurile lignocelulozice

• Bacterii metalofile – acumulează ioni de metale grele (Cd, Pb, Zn, Fe etc.)

Page 14: Curs Bioremediere

Micoremedierea

Micoremedierea =- un proces de utilizare a unor specii fungice pentru

refacerea structurală şi funcţională a unor ecosisteme terestre sau acvatice contaminate cu poluanţi toxici, prin eliminarea lor sau diminuarea efectelor nocive ale acestora.

Termen introdus pentru prima dată de Stamets (2000), referindu-se la utilizarea miceliului de ciuperci comestibile sau medicinale în scopul bioremedierii unor ecosisteme agricole şi silvice.

Micofiltrarea defineşte un proces asemănător celui de micoremediere, prin care miceliul unor specii de ciuperci macroscopice este utilizat în epurarea apeloruzate industriale, contaminate cu reziduuri toxice.

Page 15: Curs Bioremediere

Noţiunea de POLUARE

• Poluarea = complex de fenomene sau procesecare au drept rezultat deteriorarea ecosistemelor prin declanşarea dezechilibrelor ecologice cu efecte nocive directe sau indirecte asupra biocenozelor

Tipuri de poluare:• Poluare antropică• Poluare “naturală”

Page 16: Curs Bioremediere

Noţiunea de poluant

• Noţiunea de poluant se referă la toţi factoriifizici (radiaţii electromagnetice, ionizante, termice, fonice), chimici (substanţe organiceşi anorganice de sinteză) sau biologici(toxine virale, bacteriene, fungice etc.), care afectează direct sau indirect sistemele biologice, provocând efecte nocive asupra stării de sănătate a acestora

• Efecte nocive = cu potenţial toxic• a) Efecte pretoxice• b) Efecte toxice propriu-zise

Page 17: Curs Bioremediere

Poluant şi Contaminant

• Termenul de contaminant, spre deosebire de cel de poluant, are un caracter mult mai restrâns, fiind strict specific pentru efecte nocive cu caracter de masă şi acţiune extrem de rapidă

• Există două forme de utilizare:• 1) Contaminarea biologică (virală, microbiană) cu

referire strict specifică la agenţii virali şi microbieni care provoacă boli infecţioase, cutransmitere prin contagiune.

• 2) Contaminarea radioactivă – extinderea recentă a accepţiunii de efect negativ cu caracter de masă

Page 18: Curs Bioremediere

Noţiunea de TOXIC

• Toxic poate fi definit orice factor de natură chimică, fizică sau biologică care are tendinţa de a perturba homeostazia unui sistem biologic, precum şi echilibrul acestuia cu mediul natural în care este integrat

• Noţiunea de toxic este asociată indispensabil cu ceade doză, sau cea de concentraţie.

• Orice poluant a cărui doză sau concentraţiedepăşeşte nivelele maxime naturale de suportabilitate poate fi considerat toxic.

Page 19: Curs Bioremediere

Precizări importante

• Nu trebuie confundată noţiunea de poluantcu cea de toxic, deoarece un poluant nu are întotdeauna un efect toxic, care să afectezestarea de sănătate a unui sistem biologic

• Nu există substanţă toxică în sine, iar toxicitatea unei substanţe rezidă în efectele interacţiunii sale cu organismele vii

Page 20: Curs Bioremediere

Toxic – Toxicitate - EcotoxicitateÎn corelaţie directă cu termenul de toxic apare noţiunea de toxicitate, care semnifică rezultatul interacţiunii dintre sistemul biologic şi poluantul cu potenţial toxic

• Conceptul de ecotoxicitate se referă la procesele de perturbare a structurii şi funcţiilor ecosistemelor, ca o consecinţă a acţiunii directe sau indirecte a unor agenţipoluanţi, manifestate prin dezechilibre ecologice reversibile sau ireversibile

Page 21: Curs Bioremediere

INTERACŢIUNEA SISTEM BIOLOGIC-XENOBIOTIC

Impactul xenobioticelor la nivelul populaţiilor şi comunităţilor de organisme biologice reprezintă consecinţa propagării în trepte a efectelor interacţiunilor dintre aceşti factori poluanţi şi materia vie, de la nivel molecular până la nivel biocenotic şi chiar la nivelul biosfereiPentru a caracteriza din punct de vedere ecotoxicologic dinamica unui anumit ecosistem confruntat cu fenomenul de poluare, trebuie analizate toate etapele specifice procesului de interacţiune a organismelor biologice cu factorii poluanţi reprezentaţi de xenobiotice

Page 22: Curs Bioremediere

Fazele interacţiunii sistem biologic-xenobiotic

În procesul apariţiei fenomenului de intoxicaţie se pot distinge trei faze:

• • faza de expunere• • faza toxico-cinetică• • faza toxico-dinamică

Page 23: Curs Bioremediere
Page 24: Curs Bioremediere

Faza de expunere

• Pentru ca un xenobiotic să-şi exercite acţiunea sa asupra unui organism, acesta trebuie să fie expus unei anumite doze, corespunzătoare producerii unui efect toxic

• Această primă fază a interacţiunii dintre organism şi xenobiotic reprezintă etapa iniţială de manifestare a fenomenului de toxicitate, concretizată prin contactul direct sau indirect al xenobioticului cu organismul receptor (“gazdă”)

Page 25: Curs Bioremediere

Căile de expunere

• Căile de expunere directă:• • transcutanată - prin contact tegumentar• • transmucoasă - prin contact ocular, vaginal

• respiratorie - prin inhalare

• Căile de expunere indirectă:• • digestivă - prin ingestie• • transplacentară - prin transfer placentar

Page 26: Curs Bioremediere

Faza toxico-cinetică

• Această fază corespunde acţiunii organismului asupra xenobioticului şi cuprinde următoarele etape, studiate în funcţie de timp:

• • absorbţie • • distribuţie (transport)• • depozitare (acumulare)• • acumulare• • biotransformare (metabolizare)• • eliminare (evacuare)

Page 27: Curs Bioremediere

Absorbţia xenobioticului

• Absorbţia – reprezintă trecerea xenobioticului din mediul extern în mediul intern (circulaţia sanguină şi limfatică) prin traversarea mai multor tipuri de membrane din:

• • mucoasele tractusului gastro-intestinal• • mucoasele căilor respiratorii• • straturile superficiale ale tegumentelor• Traversarea membranelor este condiţionată de:• • natura chimică şi organizarea structurală a

moleculelor constitutive ale membranelor;• • proprietăţile fizico-chimice ale mediului adiacent

ambelor feţe ale membranei; • • caracteristicile structurale ale membranelor

Page 28: Curs Bioremediere

Transportul xenobioticelor prin membranele celulare

• Traversarea membranelor se realizează prin:• • transportul pasiv (difuziune simplă) - trecerea

xenobioticului dintr-o zonă cu presiune osmotică mare spre o altă zonă cu presiune osmotică scăzută, în sensul gradientului de concentraţie, respectiv, de la o concentraţie mai mare la una mai scăzută, fără consum de energie

• Difuziunea - principalul mijloc de traversare a membranelor de către xenobioticele cu masă moleculară mică, spre exemplu: acizii organici, alcaloizii, substanţele organice volatile.

• • transportul activ constă în trecerea xenobioticului dintr-o zonă cu presiune osmotică mică spre o zonă cu presiune osmotică mai mare, împotriva gradientului de concentraţie (de la o concentraţie mai mică la una mai mare), cu consum de energie

• Transportul activ este caracteristic ionilor metalici şi este asigurat de anumite substanţe cu rol transportor - (carriers)

Page 29: Curs Bioremediere

Distribuţia (transferul) xenobioticului

• Distribuţia – reprezintă transferul xenobioticului din sânge în ţesuturi şi organe

• • majoritatea xenobioticelor se distribuie electiv în anumite ţesuturi, în raport cu proprietăţile lor fizico-chimice, precum şi cu permeabilitatea membranelor celulare (excepţie: etanolul se distribuie uniform în toate ţesuturile)

• • xenobioticele foarte liposolubile străbat uşor membranele celulare şi se distribuie în ţesuturi sau organe lipoide şi bine vascularizate (exemplu: creier, măduva osoasă)

• • xenobioticele liposolubile au un caracter bazic şi se distribuie în plămâni, rinichi, glande suprarenale

• • xenobioticele hidrosolubile au caracter slab acid, distribuindu-se în ficat şi rinichi

• O fracţiune din xenobiotic întâlneşte receptorii unde îşi exercită acţiunea toxică, iar cealaltă fracţiune se poate depozita provizoriu sau acumula în diferite ţesuturi

Page 30: Curs Bioremediere

Depozitarea (localizarea) xenobioticului

• Depozitarea (localizarea) – reprezintă procesul de fixare electivă a xenobioticelor în diferite ţesuturi sau organe

• Intensitatea şi modul de depozitare a xenobioticelor depind de:– • vascularizarea ţesutului– • afinitatea chimică a constituenţilor tisulari pentru

anumite xenobiotice• Exemplu.: Pb2+, Ba2+, F- - în ţesut osos;• As3+, Se2+ - în fanere; • Ag2+ - în piele

Page 31: Curs Bioremediere

Acumularea xenobioticelor

• Acumularea - reprezintă pătrunderea repetată sau continuă în organism a unor doze subtoxice ale xenobioticelor rezistente la metabolizare şi care posedă un grad redus de eliminare

• • când se atinge o anumită doză apare efectul toxic

• Exemplu: pesticidele organo-clorurate

Page 32: Curs Bioremediere

Biotransformarea (metabolizarea) xenobioticelor

• Biotransformarea (Metabolizarea) – reprezintă conversia enzimatică a xenobioticelor în metaboliţi cu polaritate accentuată, mai uşor excretabili şi cu grad de toxicitate redusă.

• Caracteristicile etapei de biotransformare sunt următoarele:• • d.p.d.v. filogenetic – biotransformarea xenobioticelor a apărut

o dată cu tranziţia vieţuitoarelor la mediul terestru • • organismele acvatice nu posedă de sisteme de metabolizare,

ci ele excretă compuşii liposolubili direct în apă prin toată suprafaţa corporală

• • la organismele terestre, biotransformarea este indispensabilă; în lipsa acestui mecanism unele xenobiotice ar necesita mult timp pentru eliminarea lor ca atare (exemplu: etanolul – 25 zile)

• • tot în cazul organismelor terestre xenobioticele liposolubile -sunt reabsorbite la nivel renal

Page 33: Curs Bioremediere

Eliminarea xenobioticelor

• Eliminarea – reprezintă îndepărtarea din sânge, limfă, lichid interstiţial, celule şi ţesuturi a S.T. şi/sau a metaboliţilor polarizaţi sau ionizaţi

• • calea, viteza, durata, gradul eliminării sunt influenţate de o serie de factori fizico-chimici şi biologici

• • nocivitatea unei S.T. este cu atât mai mare cu cât eliminarea sa este mai lentă

• • în principal, eliminarea se realizează pe următoarele căi:• 1 - calea renală – principala cale de eliminare a xenobioticelor

din organism• 2 – calea digestivă• 3 – calea pulmonară• 4 alte căi reprezentate de: tegumente, fanere, glande

sudoripare, prin intermediul cărora se elimină metale grele, arsen, halogenuri, unele substanţe volatile

Page 34: Curs Bioremediere

Faza toxico-dinamică

Această fază: - corespunde acţiunii substanţei toxigene asupra organismului

• - cuprinde ansamblul fenomenelor care se petrec în organism la diferite niveluri, conducând, în final, la producerea efectului toxic

• Efectele nocive ale xenobioticelor se manifestă la nivel de :

• • ţesut• • organ• • aparat• • sistem

Page 35: Curs Bioremediere

Factorii determinanţi ai ecotoxicităţii (1)

• Factorii dependenţi de xenobiotic• 1. Structura chimică a xenobioticelor• 2. Proprietăţile fizico-chimice• - starea de agregare• - gradul de solubilitate• - gradul de ionizare• - gradul de volatilizare• 3. Calea de administrare• 4. Doza administrată• 5. Puritatea xenobioticului• 6. Interacţiuni cinetice cu alte xenobiotice

Page 36: Curs Bioremediere

Factorii determinanţi ai ecotoxicităţii (2)

• Factori dependenţi de sistemul biologic• 1. Specia• 2. Sexul• 3. Vârsta• 4. Stările patologice pre-existente• 5. Bioritmul

Page 37: Curs Bioremediere

Niveluri ale interacţiunii populaţiilor cu xenobioticele

• expunerea organismelor vii la acţiunea xenobioticului

• absorbţia, acumularea, biotransformarea, biodegradarea

• acţiunea xenobioticului asupra organismelor biologice

• apariţia modificărilor morfo-fiziologice, comportamentale

• modificarea parametrilor populaţionali• modificarea parametrilor la nivelul comunităţilor• efecte la nivel ecosistemic

Page 38: Curs Bioremediere

Fazele interacţiunii populaţiilor cu xenobioticele

• Prima fază - eliberarea compusului chimic poluant (xenobioticului), în mediu şi, consecutiv, expunerea componentelor biotice şi abiotice ale ecosistemului la acţiunea perturbatoare a xenobioticului

• În cea de-a doua fază, xenobioticul interacţionează cu organismele vii, care fac parte integrantă din structura biocenozei ecosistemului expus anterior acţiunii poluante.

• Acest tip de interacţiune determină generarea unor efecte la nivel individual, concretizate prin fenomene de bioabsorbţie, distribuţie, depozitare, biotransformare şi eliminare.

• Cea de-a treia fază corespunde interacţiunii xenobioticului cu organismele vii, aparţinând biocenozei din ecosistemul afectat, care se manifestă, preponderent, prin transformări structurale şi funcţionale, pornind de la nivel molecular, până la niveluri superioare de organizare a materiei vii, cum sunt: populaţiile şi comunităţile de organisme biologice

Page 39: Curs Bioremediere

Conceptul de ecotoxicitate în comparaţie cu cel de toxicitate

● Studiază procesele perturbatoare ce acţionează asupra structurii şi funcţiilor ecosistemelor şi care sunt generate de modificări ale transferului de materie, energie şi informaţie. ● Analizează efectele toxice in situ ale poluanţilor asupra sistemelor biologice populaţionale integrate în mediul abiotic şi asigură prelucrarea statistică a datelor obţinute

● Studiază procesele fizico-chimice care determină perturbarea homeostaziei sistemelor biologice individuale.● Analizează efectele toxice in vitro ale poluanţilor la nivelul organismelor individuale, reprezentate prin tulburări fiziologice reversibile sau modificări morfologice

ECOTOXICITATETOXICITATE

Page 40: Curs Bioremediere

Biodisponibilitatea

• Biodisponibilitatea - reprezintă proprietatea intrinsecă a unui anumit

xenobiotic de a fi concentrat de către un organism biologic, fie pe suprafaţa corpului său, fie în interiorul acestuia

- se referă la gradul în care xenobioticul este: 1- accesibil pentru a fi concentrat de organismul

biologic2 - capabil de produce un efect la nivelul unui

anumit situs de acţiuneExemplu: disponibilitatea unor metale, existente în

sedimentele acvatice, de a contribui la accelerarea extincţiei speciilor bentice.

Page 41: Curs Bioremediere
Page 42: Curs Bioremediere

Bioacumularea (1)

• Bioacumularea • - reprezintă acumularea netă a unui poluant în

stare lichidă, gazoasă sau solidă, pe suprafaţa şi în interiorul organismelor vii aparţinând unor populaţii sau comunităţi;

• - este un proces biochimic, care constă în concentrarea selectivă a unor compuşi chimici în celulele şi ţesuturile unui organism biologic, într-o proporţie mult mai ridicată decât cea existentă, ca atare, în mediul natural

Page 43: Curs Bioremediere

Bioacumularea (2)

• Procesul de bioacumulare (bioconcentrare) se desfăşoară prin două fenomene distincte, determinate de calea de pătrundere în organism a substanţei poluante, precum şi de starea de agregare a acesteia, şi anume: adsorbţia şi absorbţia.

• Mecanismele posibile de realizarea a procesului de bioacumulare (bioconcentrare) includ:

• ADSORBŢIA• DIFUZIA PASIVĂ • TRANSPORTUL ACTIV (DIFUZIA FACILITATĂ)• ENDOCITOZA

Page 44: Curs Bioremediere

Factorii care influenţează fenomenul de bioacumulare

Gradul de bioacumulare a unui xenobiotic într-o anumită biocenoză este dependent de:

• 1 - proprietăţile fizico-chimice ale xenobioticului; 2 - nivelul de organizare a sistemului biologic implicat în interacţiunea cu xenoboticul;

• 3 - factorii de mediu extern (temperatura, indicele pH, concentraţia de oxigen, dioxid de carbon, concentraţia de elemente minerale, etc)4 – caracteristicile mediului intern la nivelul situsului de interacţiune a organismelor cu xenobioticele

Page 45: Curs Bioremediere

Fenomene de bioacumulare în lanţuri şi reţele trofice

• Bioacumularea unui xenobiotic prezent în hrana organismelor individuale, prin procese de asimilaţie directă, constituie un factor determinant în estimarea transferului xenobioticului între membrii diferitelor niveluri trofice dintr-o biocenoză.

• Procesul de bioacumulare este utilizat pentru estimarea amplitudinii transferului trofic între nivelurile reprezentate, pe de o parte, prin însăşi sursa de hrană, respectiv, producătorii primari şi speciile pradă, iar, pe de altă parte, de toate celelalte grupe de consumatori, atât erbivori, cât şi carnivori

Page 46: Curs Bioremediere

Eficienţa asimilaţiei unui xenobiotic

• Estimarea eficienţei asimilaţiei unui xenobiotic• 1 - Cantitatea de xenobiotic existentă într-un

organism individual, după o anumită perioadă de timp, bine determinată, corespunzătoare atingerii nivelului de concentraţie stabilă este raportată la cantitatea totală de xenobiotic asimilat de organism în decursul acelei perioade

• 2 - Cantitatea de hrană ingerată, precum şi cea eliminată prin excreţie, de-a lungul unei anumite perioade de timp, sunt utilizate pentru calcularea eficienţei asimilaţiei poluantului de către organism.

Page 47: Curs Bioremediere

Biotransformarea (1)

• Biotransformarea reprezintă procesul biochimic de metabolizare a xenobioticelorpentru conversia lor în compuşi cu structură chimică simplificată sau pentru descompunerea acestora până la formele elementare.

• Această conversie mediată biochimic, destinată transformării unui compus chimic în altul, implică un complex de reacţii catalizate enzimatic, care pot conduce, în final, la o inhibiţie de tip competitiv, prin atingerea punctului de saturaţie cinetică a reacţiilor biochimice

Page 48: Curs Bioremediere

Biotransformarea (metabolizarea) (2)

• Biotransformarea (metabolizarea) poate determina eliminarea, detoxificarea, sechestrarea, redistribuireasau chiar activarea anumitor produşi rezultaţi din complexul de reacţii biochimice care se produc

• Procesul de metabolizare a xenobioticelor concentrate în organismele biologice poate să determine intensificarea ritmului de eliminare a metaboliţilor, rezultaţi din reacţiile de transformare biochimică

• Exemplu: xenobiotice liposolubile, care sunt convertite sub forma unor compuşi hidrosolubili (oxidarea naftalenului la naftalen-diol)

Page 49: Curs Bioremediere

Biotransformarea (3)

• Unele xenobiotice pot fi transformate în metaboliţi lipsiţi de toxicitate, proces numit detoxicare.

• Anumiţi compuşi toxici pot fi reţinuţi prin sechestrare sau imobilizare în anumite situsuri din structura internă a organismelor, eliminând sursa producerii de efecte adverse asupra sistemelor biologice respective

• Efectele adverse pot să apară când: • 1- se declanşează mecanismul de activare a

compusului toxic, prin intermediul căruia efectul negativ al xenobioticului asupra organismului poate să devină mai intens sau

• 2- există riscul transformării compusului inactiv, existent în faza iniţială, într-unul cu activitate adversă mult mai intensă.

Page 50: Curs Bioremediere

Eliminare = Detoxicare = Epurare• Fenomenul de detoxicare este asociat cu cel de

eliminare prin excreţie metabolică a unui poluant, prin care se produce o scădere treptată a concentraţiei acestuia în interiorul organismului intoxicat.

• În strânsă conexiune cu noţiunile de eliminare sau detoxicare se întrebuinţează termenii: epurare sau purificare, curăţire sau limpezire

• Epurarea sau purificarea unui organism intoxicat este un termen asociat cu metodologia prin care sistemul biologic este plasat şi menţinut, o anumită perioadă de timp, într-un mediu de înaltă puritate, în vederea eliminării poluantului.

• Curăţirea sau limpezirea reprezintă mecanismul biochimic a cărui funcţionalitate reflectă ritmul de trecere a substanţei poluante între compartimentele din interiorul organismului care posedă niveluri normale ale concentraţiei xenobioticului

Page 51: Curs Bioremediere

Importanţa mecanismelor de eliminare specifică

• Importanţa mecanismelor de eliminare specifică a xenobioticelor variază:

• 1 - în funcţie de speciile de organisme, • 2 - după tipul de xenobiotic• Speciile vegetale pot să elimine xenobioticele fie prin

fenomene de purificare (evapo-transpiraţie), fie prin căderea frunzelor, exudaţie radiculară, fie, chiar, prin leziuni provocate de animalele erbivore.

• Speciile animale pot să elimine din organisme anumite substanţe poluante prin diferite mecanisme, cum sunt: transportul activ la nivelul operculelor, expiraţia pulmonară, secreţia biliară, secreţia gastro-intestinală, excreţia digestivă şi renală, ponta, năpârlirea, etc.