Praca zbiorowa, podejmująca popularne w ostatnich latach problemy badań z dziedziny biotechnologii środowiskowej, zwłaszcza zaś kwestii ochrony oraz odnowy zdegradowanych elementów środowiska, stosowania technologii zrównoważonego korzystania ze środowiska, tu szczególnie – ochrony bioróżnorodności gatunków i zasobów genomowych. Omawiane zagadnienia wiążą się z: zastosowaniem metod chemii analitycznej, bioremediacji i oczyszczania ścieków, skutecznych biologicznych metod usuwania zanieczyszczeń ze środowiska naturalnego, rozwoju hybrydowych (skojarzonych) technik biotechnologicznych, polegających na łączeniu procesów biologicznych z metodami pogłębionego utleniania oraz technikami membranowymi. Przedstawiono również nowoczesne technologie wytwarzania biomateriałów, paliw pochodzących z produktów odpadowych oraz systemy biologicznego recyklingu odpadów stałych. Monografia prezentuje także wnioski wynikające z zastosowania technik molekularnych w akwakulturze, w programach hodowlanych oraz manipulacji rozrodem w celu podtrzymania liczebności i odnowy populacji gatunków zagrożonych degradacją środowiska naturalnego.

Spis treści

Wprowadzenie   5
Wykaz autorów   13
Metagenomika - nowe możliwości w biotechnologii    15
Sławomir Ciesielski, Justyna Możejko, Przemysław Kowal

Wstęp   15
1.1.    Metagenomika strukturalna   17
1.2.    Metagenomika funkcjonalna   18
1.3.    Metatranskryptomika   19
1.4.    Etapy tworzenia bibliotek metagenomowych   19
1.4.1.    Izolacja DNA   19
1.4.2.    Techniki klonowania DNA   21
1.4.3.    Sekwencjonowanie DNA   22
1.4.4.    Analiza bioinformatyczna   22
1.4.5.    Analiza funkcjonalna   23
1.5.      Nowe biomolekuły przydatne w biotechnologii   24
1.5.1.    Geny lipolityczne    25
1.5.2.    Enzymy degradujące/modyfikujące polisacharydy   25
1.5.3.    Biosynteza witamin   27
1.5.4.    Nitrylazy, nitrylowe hydratazy i amidazy   27
1.5.5.    Dehydrogenazy/oksydoreduktazy    28
1.5.6.    Proteazy   28
1.5.7.    Hydratazy glicerolowe   28
1.5.8.    Farmaceutyki   29
Podsumowanie   29
Wykaz skrótów i symboli   30
Bibliografia   30

2.        Zastosowanie technik molekularnych w badaniach zespołów mikroorganizmów podczas oczyszczania ścieków   35
Irena Wojnowska-Baryła, Agnieszka Cydzik-Kwiatkowska, Magdalena Zielińska Wstęp   35

2.1.    Struktury zbiorowisk mikroorganizmów kształtujące się w systemach oczyszczania ścieków   35
2.2.    Przygotowanie próbek do analizy molekularnej   39
2.3.    Liczebność oraz struktura zbiorowisk mikroorganizmów w bioreaktorach służących do oczyszczania ścieków   41
2.3.1.    Oznaczanie liczebności mikroorganizmów   42
2.3.2.    Struktura przestrzenna zbiorowisk bakterii   48
2.4.    Aktywność   wybranych   grup   mikroorganizmów   w   procesach   oczyszczania  ścieków   49
2.5.    Zróżnicowanie i zmiany składu gatunkowego zbiorowisk bakterii w bioreak-torach   50
2.6.    Bioaugmentacja   52
Podsumowanie   54
Wykaz skrótów i symboli   55
Bibliografia   56

3.    Technologia osadu granulowanego w oczyszczaniu ścieków   63
Agnieszka Cydzik-Kwiatkowska, Magdalena Zielińska Wstęp   63

3.1.    Technologia granulacji tlenowej   63
3.1.1.    Czynniki wpływające na formowanie i morfologię granul   65
3.1.2.    Zastosowanie  technologii  tlenowego  osadu  granulowanego  w  oczyszczaniu ścieków   70
3.2.    Technologia granulacji beztlenowej   72
3.2.1.    Mechanizmy granulacji w warunkach beztlenowych   72
3.2.2.    Czynniki wpływające na granulację w warunkach beztlenowych   73
3.2.3.    Mikrostruktura oraz właściwości granul beztlenowych   76
3.2.4.    Typy reaktorów beztlenowych wykorzystujących biomasę granulowaną   77
Podsumowanie   81
Wykaz skrótów i symboli   81
Bibliografia   82

4.    Technologie i biotechnologie stosowane w mechaniczno-biologicznym
przetwarzaniu odpadów komunalnych   86    
Katarzyna Bernat, Irena Wojnowska-Baryla, Sławomir Kasiński, Marek Agopsowicz    

Wstęp   86    
4.1.    Technologie mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów   86    
4.2.    Biostabilizacja odpadów   90    i
4.2.1.    Metody bioaugmentacji stosowane w stabilizacji odpadów   97    
4.2.2.    Biosuszenie odpadów   101    
4.3.    Wytwarzanie paliwa zastępczego w warunkach biosuszenia 103    
Podsumowanie 105    
Wykaz skrótów i symboli 105    
Bibliografia   106    

5.    Przemiany materii organicznej w procesie kompostowania oraz wskażniki dojrzałości kompostu   110    
Dorota Kulikowska    

Wstęp   110
5.1.       Charakterystyka procesu kompostowania oraz czynniki wpływające na efektywność procesu   110    
5.1.1.    Charakterystyka procesu kompostowania   110    
5.1.2.    Czynniki wpływające na efektywność procesu kompostowania   112    
5.2.     Procesy biochemiczne zachodzące w czasie tworzenia się substancji humusowych - teorie powstawania substancji humusowych   114
5.2.1.    Teoria ligninowa (Waksmana)   114
5.2.1.    Teoria polifenoli   115
5.2.2.    Teoria kondensacji cukrowo-białkowej   116
5.3.    Charakterystyka substancji humusowych   118
5.3.1.    Budowa kwasów huminowych i fulwowych   118
5.3.2.    Charakterystyka i właściwości kwasów huminowych i fulwowych   120
5.4.    Wskaźniki dojrzałości kompostu   121
Podsumowanie   128
Wykaz skrótów i symboli   129
Bibliografia   129

6.        Zastosowanie roślin energetycznych do fitoremediacji gleb i odcieków skladowiskowych   133
Andrzej Białowiec, Andrzej Klasa Wstęp   133

6.1.    Zastosowanie roślin energetycznych do fitoremediacji metali i radionuklidów z gleb   135
6.2.    Wykorzystanie roślin do unieszkodliwiania odcieków skladowiskowych   140 Podsumowanie   150

Wykaz skrótów i symboli   151
Bibliografia   152

7.        Usuwanie metali ciężkich z zanieczyszczonych gleb za pomocą biosur¬faktantów   157
Zygmunt M. Gusiatin, Ewa Klimiuk, Katarzyna Bulkowska

Wstęp   157
7.1.    Metale ciężkie w środowisku gruntowo-wodnym   160
7.2.    Remediacja gruntów zanieczyszczonych metalami ciężkimi z wykorzystaniem metod płukania   164
7.3.    Charakterystyka biosurfaktantów - mechanizmy usuwania metali ciężkich z gleb   167
7.3.1.    Biosurfaktanty syntezowane przez mikroorganizmy   167
7.3.2.    Biosurfaktanty pochodzenia roślinnego   171
7.3.3.    Właściwości biosurfaktantów   172
7.4.    Usuwanie metali z gleb za pomocą biosurfaktantów   174
Podsumowanie   180
Wykaz skrótów i symboli   181
Bibliografia   181

8.    Usuwanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych z gleb za pomocą związków powierzchniowo czynnych   186
Katarzyna Bulkowska, Ewa Klimiuk, Zygmunt M. Gusiatin

Wstęp   186
8.1. Źródła wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w glebach   188
8.2.Czynniki wpływające na zachowanie się WWA w środowisku gruntowym   190
8.3.Usuwanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych z gleb metodą płukania   195
Podsumowanie   205
Wykaz skrótów i symboli   205
Bibliografia   206

9. Oddziaływanie mikotoksyn na poziomie molekularnym na przykładzie zearalenonu   210
Maciej Woźny, Paweł Brzuzan, Ewa Jakimiuk, Michał K. Łuczyński,
Maciej Góra, Maciej Gajęcki
Wstęp   210

9.1. Struktura chemiczna i metabolizm zearalenonu   211
9.2. Molekularne podłoże klinicznych objawów zatrucia zearalenonem   215
9.2.1. Aktywność estrogenna ZEA   216
9.2.2. Właściwości ksenobiotyczne ZEA   218
9.2.3. Krzyżowe  interakcje  pomiędzy  układami  receptorowymi  (zjawisko   „cross-talk")   219
9.2.4. Inne oddziaływania ZEA i możliwe kierunki badań   220
Podsumowanie   223
Wykaz skrótów i symboli   223    
Bibliografia   225    

10. Androgeneza jako możliwość ochrony i odnowy populacji i gatunków I ryb   230
Mirosław Łuczyński, Artur Burzyński, Konrad Ocalewicz, Radosław Kowalski,
Małgorzata Jankun, Piotr Hliwa, Dariusz Kaczmarczyk

Wstęp   230    

10.1. Dojrzewanie gamet ryb   230
10.1.1. Dojrzewanie i budowa jaj (oocytów)   230
10.1.2.Dojrzewanie i budowa plemników   234
10.2.Zaplemnienie i zapłodnienie   236
10.3. Przechowywanie nasienia   238
10.4.Przechowywanie jaj   242
10.5. Zaplemnienie i zapłodnienie przy użyciu przechowywanych gamet   244
10.6. Androgeneza w warunkach akwakultury   244
10.7. Potencjalne przyczyny znikomej skuteczności androgenezy   248
Podsumowanie   251
Wykaz skrótów i symboli   251
Bibliografia   251