Трансформация углеводородов

Значительная часть углерода концентрируется в углеводоро­дах, поэтому процессы трансформации углеводородов имеют прин­ципиальное значение в круговороте этого элемента. Несмотря на высокую химическую устойчивость таких углеводородов, как нефть, каучук, парафин и др., все они могут быть трансформирова­ны в процессах метаболизма определенными физиологическими группами микроорганизмов.

Наибольшей устойчивостью к воздействию микроорганизмов обладают ароматические моноциклические углеводороды (бензол. толуол, ксилол) и ароматические полициклические углеводороды (нафталин, фенантрен, антрацен). Разложение их протекает в аэроб­ных условиях, так как для разрыва ароматического кольца необхо­дим кислород. Под действием ферментов оксигеназ в ароматичес­кое кольцо включается один или два атома кислорода, что приво­дит к образованию гидроксильных групп при одном или двух ато­мах углерода. Между этими двумя гидроксилированными атомами углерода и происходит обычно разрыв ароматического кольца (орторасщепление).

Иногда расщепление происходит между гидроксилированным атомом углерода и соседним с ним негидроксилированным (мета-расщепление).

Конечными продуктами при полном окислении ароматичес­ких углеводородов являются диоксид углерода и вода. В качестве промежуточных продуктов этого процесса нередко обнаруживают­ся спирты, органические кислоты, эфиры и другие соединения.

Способностью расщеплять ароматические углеводороды обла­дают многие микроорганизмы, в том числе аэробные бактерии родов Pseudomonas и Arthrobacter, нокардии, а также грибы и дрожжи.

Алифатические углеводороды, особенно представленные длин­ной углеродной цепью, содержащие до 16-34 атомов углерода, зна­чительно легче разлагаются микроорганизмами. Процесс разло­жения алифатических углеводородов начинается с окисления кон­цевого атома углерода при участии ферментов оксигеназ. Конеч­ными продуктами подобного окисления являются углекислота и вода. При недостатке кислорода разложение алифатических углеводородов сопровождается накоплением промежуточных продук­тов - жирных кислот.

Разложение алифатических углеводородов в природе осуще­ствляется многими микроорганизмами. Особенно активны Корине-бактерии, нокардии, псевдомонады, дрожжи рода Candida и другие.

Микробиологической трансформации подвергаются и газооб­разные углеводороды (метан, этан, пропан, бутан). Микроорганиз­мы, использующие газообразные углеводороды в качестве источ­ника углерода, получили название метилотрофов.