ESCUELA DE DOCTORADO

 
Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá
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BIOOXIDACIÓN AVANZADA DE COMPUESTOS MODELO DE LIGNINA Y CONTAMINANTES POR EL HONGO LIGNINOLÍTICO PLEUROTUS ERYNGII
Autor/aGarcia Martin, Ana Belen
DepartamentoCiencias de la Vida
Director/aGuillén Carretero, Francisco
Codirector/aArias Fernández, María Enriqueta Juana
Fecha de defensa14/07/2017
CalificaciónSobresaliente Cum Laude
ProgramaCiencias (RD 99/2011)
Mención internacionalNo
ResumenLa lignina, junto a la celulosa y la hemicelulosa, constituyen los componentes mayoritarios de las paredes celulares vegetales. La degradación de la lignocelulosa es un proceso natural de reciclado de la materia orgánica en el que intervienen diferentes tipos de organismos, pero su colonización en la Naturaleza se produce principalmente por hongos basidiomicetos, entre los que se encuentran los hongos ligninolíticos de podredumbre blanca. Estos hongos se caracterizan por su capacidad para degradar eficazmente todos los componentes de la madera, incluido la lignina. Su sistema ligninolítico está integrado por varios tipos de enzimas (lacasas, peroxidasas, oxidasas y reductasas), cuya capacidad de oxidar la lignina incluye un modo de acción directo y otro indirecto. Este último implica la producción de agentes ligninolíticos de bajo peso molecular y alto potencial redox que juegan un papel fundamental en la alteración inicial de la estructura de la lignocelulosa, requerida para la penetración de las enzimas degradativas. Estos agentes incluyen los radicales hidroxilo (·OH). Entre los distintos mecanismos de producción de ·OH que poseen los hongos ligninolíticos se encuentra el generado a través del establecimiento de ciclos redox de quinonas producidas durante la degradación de la lignina. Para que el establecimiento del ciclo redox y la producción de ·OH tenga lugar basta con incubar al hongo en presencia de una quinona y Fe3+ convenientemente quelado. En este trabajo se ha abordado la optimización de la producción de ·OH, mediante el mecanismo mencionado, por el hongo ligninolítico Pleurotus eryngii, estudiándose el efecto de la edad de cultivo, el quelante de Fe3+ y el tipo de quinona utilizados. Una vez optimizado el mecanismo de producción de ·OH, se evaluó el efecto de dichos radicales en la actividad ligninolítica del hongo. Los trabajos realizados se centraron en el estudio de degradación de compuestos modelo de lignina no fenólicos y la implicación del ·OH en la ruptura del enlace C¿-Cß de dichos compuestos. Se demostró que P. eryngii únicamente es capaz de degradar los compuestos cuando se indujo en él la producción de ·OH. Entre otros, la degradación de los compuestos por el ·OH rindió como intermediario veratraldehído, producto característico de la ruptura C¿-Cß, poniéndose de manifiesto la implicación del ·OH en dicha reacción. Posteriormente se evaluó el efecto de inducir en P. eryngii la producción de ·OH sobre su capacidad para degradar un amplio número de compuestos orgánicos contaminantes (colorantes y BTEX). Se comprobó que dicha inducción capacita al hongo para degradar compuestos no oxidados por sus enzimas y acelera considerablemente la degradación de todos los demás. Estos resultados nos permiten considerar la inducción en P. eryngii de la producción extracelular de ·OH para la eliminación de contaminantes como un proceso de biooxidación avanzada.