BioremCIN 1

Definiciones de Biodegradación
Biodegradación: transformación catalizada biológicamente de
un compuesto a formas mas simples, que es utilizada como
sustrato.
Mineralización: transformación biológica de un compuesto
orgánico a formas minerales.
Cl
clorofenol a HCl y CO2

Cl- + CO2

OH

Típicamente el compuesto utilizado como
sustrato primario es mineralizado

Biotransformación: Transformación deun contaminante o
xenobiótico en su paso por un organismo.
NO2

Conversión de trinitrotolueno
a triamino-tolueno

O2N

NH2
H2N

NO2

NH2

Definiciones de Biodegradación

Compuesto recalcitrante: sustancias que no son biodegradables bajo
condiciones ambientales naturales.

Esquema General de Biodegradación
Contaminante como Sustrato de Crecimiento (primario):
Sustrato que sirve como fuenteprimaria de carbono y energía

Definiciones de Biodegradación
Cosustrato, Cometabolismo: transformación microbiana de un
compuesto que no sirve como fuente primaria de carbono y energía
cooxidación de cloruro de
vinilo con monooxigenasa de
metano MMO

CO2

CH4
MMO
Cl

Otro compuesto sirve como sustrato
primario (p.e. metano)

O

-

+ Cl

Aceptor de Electrones: Compuesto que recibe los electrones
de laoxidación del sustrato primario
Aceptores de electrones
comunes

O2, NO3-, Fe3+, SO42-, CO2

Aceptor de electrones se O2  H2O; NO3-  N2; Fe3+  Fe2+;
reduce biológicamente
SO42-  H2S; CO2  CH4

Definiciones de Biodegradación
Donador de Electrones : El compuesto que dona electrones

(compuesto que se oxida)
Donador de Electrones se
oxida

CH3(CH2)nCH3  CO2

Típicamente un compuesto orgánicoEjemplo de reacción de bioremediación
Donador de Electrones
oxidación

CH3(CH2)nCH3 + O2  CO2 + H2O
reducción
Aceptor de Electrones

Terminologia: Aceptores de Electrones
Respiración : Aceptor de electrones tiene origen fuera de célula
Respiración Aeróbica: Reacción biológica que utiliza oxígeno
como aceptor de electrones

Respiración Anaeróbica: Microorganismos que utilizan otro
aceptor deelectrones en lugar de oxígeno
p.e. nitrato, sulfato, CO2 (reaccion anóxica o anaerobia)

Fermentación: El sustrato sirve como donador y aceptor de
electrones (aceptor de electrones es “interno”)
Primero hay una oxidación parcial a un producto intermedio oxidado
Despues hay una reducción del intermedio oxidado para regenerar
los cofactores portadores de electrones

Esquema General de Fermentación yRespiración
Fermentación
Compuesto orgánico

piruvato

etanol

flujo de electrones

Compuesto
orgánico
parcialmente
oxidado

Compuesto
orgánico
flujo de electrones

flujo de carbón

glucosa

Respiración

portador de NADH
electrones

O2

H2O

NO3-

N2

SO42-

H2S

CO2

CH4

Compuesto orgánico reducido

anaeróbica

flujo de carbón

CO2

Terminologia: Desclorinación
Desclorinación Reductiva : Unareacción biológica en que un
grupo cloro es reemplazado por un grupo de hidrógeno.
La reacción involucra transferencia de 2 electrones

R-Cl + 2e- + 2H+  R-H + HCl
Halorespiración: Una reacción biológica en que un hidrocarburo
clorado es utilizado como aceptor de electrones (respiración
anaerobia) para apoyar el crecimiento microbiano
Requiere donadores de electrones simples (p.e. H2)

H2
Cl

ClHCl
Cl

C C
Cl

H

E' = 0.57 V

C C
Cl

Cl

Cl

Esquema General de Biodegradación
Contaminante como Aceptor de Electrones: Sustrato que sirve
como aceptor de electrones de respiración apoyando crecimiento

Uso Preferencial de Aceptores de Electrones
Según la Energía Libre Disponible

Esquema de Biodegradación de Compuestos Xenobióticos
Primero: perdida de carácter xenobiótico; Después:metabolismo típico

Ruta Alta

Compuesto
Xenobiótico

monooxigenasas
dioxigenasas

NH4+, Cl-, SO42-

enzimas
especificas
catabolicas

hidrolasas
dehidrogenasas
amidasas
transferasas

Ruta Baja

Intermediario
Metabôlico
acceptor de electrones
O2, NO3-, SO42NAD(P)H
ATP
Productos Mineralizados
Celulas, Crecimiento
CO2, H2O

Razones para Resistencia a Biodegradación 1
Estructura Química
Reacción imposible...