Enzymy kvasinky Candida tropicalis biodegradující fenol

Abstract

Effluents of industrial wastewaters from oil refineries, paper mills, dyes, ceramic factories, resins, textiles and plastic contain high concentrations of aromatic compounds, which are toxic to organisms. Degradation of these compounds to tolerant limits before releasing them into the environment is an urgent requirement. Candida tropicalis yeast is an important representative of eucaryotic microorganisms that are able to utilize phenol. During the first phase of phenol biodegradation, cytoplasmatic NADPH-dependent phenol hydroxylase of C. tropicatis oxidizes phenol to catechol. Catechol is in the second phase of biodegradative process oxidized to cis,cis-muconic acid by the reaction catalyzed with catechol-1,2-dioxygenase. In this diploma thesis we investigated the effect of the heavy metal ions on NADPH-dependent phenol hydroxylase and catechol-1,2-dioxygenase of C. tropicalis. Phenol hydroxylase was inhibited by Cu2+ and Pb2+ ions. Catechol dioxygenase was inhibited by all substances containing heavy metal ions (Fe2+ , Mn2+ , Cd2+ , Cu2+ and Pb2+ ), which were tested in this work. The most effective inhibition was produced by Pb2+ followed by Mn2+ , Cd2+ Fe2+ and Cu2+ ions. The higher sensitivity of catechol-1,2-dioxygenase to heavy metal ions might follow from the presence of histidine residue...

Průmyslové odpadní vody z ropných rafinerií, papíren, mlékáren a továren zpracujících keramiku, textil a plasty obsahují vysoké koncentrace aromatických sloučenin, jež jsou toxické pro živé organismy. Nutná je proto degradace těchto sloučenin v životním prostředí na přijatelné limity. Kvasinka Candida tropicalis je významným zástupcem z říše eukaryotních mikroorganismů schopných utilizace fenolu. V první fázi biodegradace fenolu používá C. tropicalis, pro katalýzu oxidace fenolu na katechol, cytoplasmatickou NADPH-dependentní fenolhydroxylázu. Ve druhé fázi biodegradačního procesu je katechol dále oxidován katechol-1,2-dioxygenázou na kyselinu cis, cis- mukonovou. Předkládaná diplomová práce řešila poznání vlivu iontů těžkých kovů na reakce katalyzované NADPH-dependentní fenolhydroxylázou a katechol-1,2-dioxygenázou kvasinky C. tropicalis. Fenolhydroxyláza byla inhibována ionty měďnatými (CuSO4), až na 10 % aktivity enzymu. Fenolhydroxyláza byla rovněž inhibována ionty olovnatými (na 67 % původní enzymové aktivity). Ostatní testované ionty těžkých kovů (ionty kademnaté, manganaté, železnaté) tento enzym neovlivňovaly. Katechol-1,2-dioxygenáza byla inhibována všemi sloučeninami iontů těžkých kovů testovanými v předkládané diplomové práci, a to octanem olovnatým, chloridem manganatým, síranem...