POLY-3-HYDROXYBUTYRATE AS AN EXAMPLE OF A BIOPOLYMER PRODUCED BY METHANOTROPHIC BACTERIA


POLI-3-HYDROKSYMAŚLAN JAKO PRZYKŁAD BIOPOLIMERU PRODUKOWANEGO
Adam Kubaczyński, Anna Pytlak, Zofia Stępniewska

PDF

Abstract: The objective of this review paper is to present the current state of knowledge about poly-3-hydroxybutyrate produced by methanotrophic bacteria. Methanotrophs are a large group of microorganisms, which live in different kinds of environment, but they preferably occupy places with high methane production, such as swamps, peat bogs, rice fields, or widely understood geological deposits. Methanotrophic bacteria are an important object of research for specialists of environmental biotechnology, are increasingly identified in environmental samples. Methanotrophs are Gram-negative microorganisms, they belonging to the group of Proteobacteria and classified as methylotrophs. In their metabolic cycle, they use methane as the main source of coal and energy. PHB is a linear polyester of 3-hydroxybutyric acid, PHB is accumulated in microorganisms during physiological stress, triggered by the deficit of biogenic elements, such as nitrogen or phosphorus and when the concentration of carbon source is high. Poly-3-hydroxybutyrate belongs to a large group of biodegradable polymers known as polyhydroxyalkanoates. PHB has a similar physico-chemical properties as conventional polymers. PHB is environmentally friendly due to the fast biodegradation and production non-toxic waste during degradation. For this reason poli-3-hydroxybutyrate is an interesting alternative to petrochemical polymers. PHB found a lot of applications in industry, medicine and pharmacy.

1. Introduction. 2. General characteristic of methanotrophic bacteria. 3. Biosynthesis of poly-3-hydroxybutyrate by methanotrophic bacteria. 4. Polyhydroxyalkanoates and poly-3-hydroxybutyrate characteristic. 5. Application of poly-3-hydroxybutyrate. 6. Biodegradation of poly-3-hydroxybutyrate in the environment. 7. Summary

Streszczenie: Poli-3-hydroksymaślan jest jednym z najbardziej użytecznych naturalnych biopolimerów produkowanych przez bakterie metanotroficzne. Metanotrofy stanowią liczną grupę mikroorganizmów występujących w różnorodnych środowiskach, jednak szczególnie chętnie zasiedlają miejsca charakteryzujące się wzmożoną produkcją metanu, takie jak bagna, torfowiska, pola ryżowe, czy szeroko pojęte złoża geologiczne. W próbach środowiskowych coraz częściej identyfikowane są bakterie metanotroficzne, będące ważnym obiektem badań dla specjalistów z dziedziny biotechnologii środowiskowej. Metanotrofy to Gram-ujemne mikroorganizmy, należące do typu Proteobacteria i zaliczane do metylotrofów. W swoim cyklu życiowym wykorzystują metan jako główne źródło węgla i energii. PHB (Poly-3-hydroxybutyrate) jest liniowym poliestrem kwasu 3-hydroksymasłowego, akumulowanym przez mikroorganizmy w warunkach stresu fizjologicznego, spowodowanego np. niedoborem pierwiastków biogennych, takich jak azot czy fosfor oraz przy jednoczesnym nadmiarze źródła węgla. Poli-3-hydroksymaślan należy do dużej grupy biodegradowalnych polimerów, określanej jako polihydroksyalkanolany. PHB wykazuje właściwości fizyczno-chemiczne podobne do konwencjonalnych polimerów. Jednocześnie pozostaje przyjazny środowisku ze względu na szybki przebieg biodegradacji, podczas której powstają nietoksyczne produkty rozpadu. Wobec tego poli-3-hydroksymaślan jest ciekawą alternatywą dla polimerów pochodzenia petrochemicznego. PHB znalazł już szereg zastosowań w przemyśle, medycynie i farmacji.

1. Wprowadzenie. 2. Ogólna charakterystyka metanotrofów. 3. Biosynteza poli-3-hydroksymaślanu prowadzona przez metanotrofy. 4. Charakterystyka polihydroksyalkanolanów i poli-3-hydroksymaślanu. 5. Zastosowanie poli-3-hydroksymaślanu. 6. Biodegradacja poli-3-hydroksymaślanu w środowisku. 7. Podsumowanie

POSTĘPY MIKROBIOLOGII 2019, 58, 3

POSTĘPY MIKROBIOLOGII 2019, 58, 3

POSTĘPY MIKROBIOLOGII
2019, 58, 3

O Towarzystwie

PTM

Celem Polskiego Towarzystwa
Mikrobiologów jest propagowanie rozwoju nauk mikrobiologicznych

i popularyzowanie osiągnięć
mikrobiologii wśród członków Towarzystwa oraz szerokich kręgów społeczeństwa. Formami działalności jest organizowanie zjazdów, posiedzeń naukowych, kursów, wykładów
i odczytów oraz konkursów prac naukowych; wydawanie i popieranie wydawania czasopism naukowych, książek
i innych publikacji
z dziedziny mikrobiologii; opiniowanie o stanie i potrzebach mikrobiologii polskiej

i występowanie w jej sprawach wobec
władz państwowych; współpraca
z pokrewnymi stowarzyszeniami
w kraju i za granicą.