La halorespiración o dehalorespiración o la respiración de organohaluros es el uso de compuestos halogenados como aceptores terminales de electrones en la respiración anaeróbica . [1] [2] [3] La halorespiración puede desempeñar un papel en la biodegradación microbiana . Los sustratos más comunes son los alifáticos clorados (PCE, TCE), los fenoles clorados y el cloroformo . Las bacterias dehalorespiradoras son muy diversas. Este rasgo se encuentra en algunas proteobacterias, cloroflexi (bacterias verdes sin azufre), clostridios gram positivos bajos en G + C. [4] y ultramicrobacterias. [5]
El proceso de halorespiración, o dehalorespiración, utiliza la deshalogenación reductora para producir energía que puede ser utilizada por el microorganismo que respira para llevar a cabo su crecimiento y metabolismo. [6] Los compuestos orgánicos halogenados se utilizan como aceptor de electrones terminales , lo que da como resultado su deshalogenación. [6] La deshalogenación reductiva es el proceso mediante el cual esto ocurre. [6] Implica la reducción de compuestos halogenados eliminando los sustituyentes halógenos, mientras que simultáneamente se agregan electrones al compuesto. [7] La hidrogenólisis y la reducción vecina son los dos procesos conocidos de este mecanismo que se han identificado. [7]En ambos procesos, los sustituyentes halógenos eliminados se liberan como aniones. [7] La deshalogenación reductora es catalizada por deshalogenasas reductoras , que son enzimas asociadas a la membrana. [6] [8] [3] Se predice que varias hidrogenasas no solo asociadas a la membrana sino también citoplasmáticas, en algunos casos como parte de los complejos de proteínas, desempeñarán un papel en el proceso de deshalorespiración. [9] La mayoría de estas enzimas contienen grupos de hierro-azufre (Fe-S) y un cofactor corrinoide en sus sitios activos. [6] Aunque se desconoce el mecanismo exacto, la investigación sugiere que estos dos componentes de la enzima pueden estar involucrados en la reducción. [6]
Los sustratos comunes que se utilizan como aceptores terminales de electrones en la dehalorespiración son pesticidas organoclorados , haluros de arilo y disolventes de alquilo. [7] Muchos de estos son tóxicas y persistentes contaminantes que sólo pueden ser degradados anaeróbicamente por dehalorespiration, ya sea parcial o completamente. [6] [7] El tricloroetileno (TCE) y el tetracloroetileno (PCE) son dos ejemplos de tales contaminantes, y su degradación ha sido un tema de investigación. [6] [7] [10] El PCE es un solvente de alquilo que se usaba anteriormente en limpieza en seco, maquinaria de desengrasado y otras aplicaciones. [6] [7]Sigue siendo un contaminante común de las aguas subterráneas. [6] [7] Se han aislado bacterias que son capaces de degradar completamente el PCE a eteno , una sustancia química no tóxica. [10] Se ha descubierto que pertenecen al género Dehalococcoides y utilizan H 2 como donante de electrones . [10] El proceso de deshalorespiración se ha aplicado a la biorremediación in situ de PCE y TCE en el pasado. [6] [8]Por ejemplo, la decloración reductiva mejorada se ha utilizado para tratar el agua subterránea contaminada mediante la introducción de donantes de electrones y bacterias depuradoras de aire en el sitio contaminado, para crear condiciones que estimulen el crecimiento bacteriano y la dehalorespiración. [8] En la decloración reductora mejorada, los contaminantes actúan como aceptores de electrones y se reducen por completo para finalmente producir eteno en una serie de reacciones. [8]
Un aspecto ecológicamente significativo de la halorespiración bacteriana es la reducción de tetracloroeteno (PCE) y tricloroeteno (TCE); contaminantes antropogénicos con alta neuro y hepatotoxicidad . [11] Su presencia como contaminantes ambientales surgió de su uso industrial común como agentes desengrasantes de metales entre los años 1920 y 1970. [12] Estos compuestos xenobióticos tienden a formar capas parcialmente insolubles llamadas líquidos densos en fase no acuosa (DNAPL) en la parte inferior. de los acuíferos de aguas subterráneas , que se solubilizan de manera lenta, similar a un reservorio, por lo que el TCE y el PCE se encuentran entre los contaminantes de las aguas subterráneas más comunes. [13]