C 5 thành phần dinh dưỡng

10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Chương 5: Trao đổi chất vi sinh vật HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 5.1 Trao đổi chất vsv üLà thuộc tính sống (trao đổi chất, sinh trưởng phát triển, di truyền biến dị) üThông qua trao đổi chất, vi sinh vật thu thành phần cần thiết để cấu tạo, đổi tế bào tạo nguồn lượng phục vụ cho hoạt động sống üCường độ trao đổi chất lớn nhiều lần so với động vật, thực vật 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Nhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật Năng lượng Trao đổi chất Phát triển Cấu tạo tế bào Sinh sản HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 5.2 Thành phần hoá học tế bào Nước & Muối khoáng Chất hữu 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY üNhu cầu dinh dưỡng vi sinh vật -> Cần thiết biết thành phần hoá học tế bào vi sinh üThành phần hoá học vi sinh vật khác khơng giống üMột lồi vi sinh vật điều kiện nuôi cấy khác ( dinh dưỡng & yếu tố môi trường), giai đoạn khác -> thành phần hoá học khác HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 5.2.1 Nước muối khoáng üNước chiếm 70-85 % khối lượng thể vi sinh vật üHàm lượng biến đổi phụ thuộc vào loài vi sinh vật, trạng thái, lứa tuổi üLà dung mơi hồ tan, mơi trường cho phản ứng chuyển hoá nội bào, tham gia thành phần cấu trúc tế bào, trực tiếp tham gia phản ứng chuyển hố üPhần nước tham gia vào q trình trao đổi chất vi sinh vật gọi nước tự do; phần lớn nước tế bào tồn dạng tự üNước liên kết nước tham gia liên kết với thành phần tế bào, khả hoà tan lưu động üMất nước tự ảnh hưởng tới hoạt động sinh lý tế bào, không làm chết vi sinh vật Mất nước liên kết làm phá vỡ cấu trúc tế bào chết vsv 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 5.2.1 Nước muối khống • Yêu cầu nước vi sinh vật thể qua hoạt độ nước (aw), hay thế nước (pw) HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 5.2.1 Nước muối khống • Muối khống chiếm 2-5 % khối lượng khơ tế bào • Vai trị: üDuy trì pH üDuy trì áp suất thẩm thấu thích hợp üTham gia câú tạo tế bào 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 5.2.2 Chất hữu Chất hữu tế bào vi sinh vật chủ yếu cấu tạo C, H, O, N, P, S….; riêng C, H, O, N chiếm 90-97 % khối lượng khô tế bào cấu tạo nên: - Protein - axit nucleic - Lipit - Carbohydrate 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Protein • Protein chiếm 40-85 % khối lượng khô câú tạo : C (50-55%); O (2124%); N (15-18%); H (6.5-7.3%) S (00.24%), ngồi có lượng nhỏ nguyên tố P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca… • Protein cấu tạo 20 axit amin • Là thành phần câú trúc tế bào vai trị q trình chuyển hố Matassa, et al., 2016 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Protein Phân loại: - Theo hình dạng: protein hình sợi, protein hình cầu - Theo chức năng: Protein đơn giản (peptid, axit amin), protein phức tạp (nucleoprotein, glycoprotein, lipoprotein, mucoprotein, metaprotein…) - Theo chức năng: Protein phi cấu trúc (dự trữ), protein cấu trúc, protein hoạt tính (xúc tác, vận tải, điều hoà…), 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Single cell protein (SCP) Matassa, et al., 2016 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Sản xuất sinh khối Candida utilis HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vd: Lên men liên tục sản xuất sinh khối Candida sp theo chemostat 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Axit nucleotic Axit nucleotic cấu tạo : N (1-16%), P (9-10%) phần lại C, H, O HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Lipid Lipit vi sinh vật chia làm nhóm - Lipid đơn giản: ester glycerin axit béo - Lipid phức tạp: phospholipid, glycolipid - Chức năng: tham gia cấu tạo tế bào (thành tế bào, nguyên sinh chất) 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Thevenieau & Nicaud, 2013 Khả tổng hợp lipid Tích lũy ≥ 20% Lipid => nấm men “oleaginous” Loài STT 10 11 R 12 mucilaginosa 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Nguồn phân Kí hiệu lập Cà tím CT2 Cần tây CY1 Củ cải đỏ CCD1 Củ cải trắng CCT1 Hành HL1 Rau HU L1 Lá lốt L2 Lá nho LN2 Mồng tơi MT1 TT2 Tía tơ TT3 Thì TL Rau lang RL Cam sành CS2 Dưa lưới DL1 Kiwi KI Ổi OI1 Ổi OI2 Xoài X2 Quýt đường QD Hồ Đống Đa DDS2 Hồ Thàng công TCI1 Lipid (%) nd 22.5 18.2 14.75 14.9 nd 18.65 22.85 17.9 22 19.5 14.9 16.4 19.8 19.55 nd nd nd nd 20.05 17.95 13.75 41.95 Loài STT 24 25 26 27 28 29 S 30 pararoseus 31 32 33 34 35 36 37 38 R toruloides 39 40 41 42 R paludigenum 43 44 Nguồn phân Kí hiệu lập Cà chua CC Carrot CR Dền cơm DC6 Lá nho LN1 O1 Ớt thiên O2 Rau sam RS1 Dâu tây DT1 Bơ B2 Quýt Q Đất DH1 Đất NH2 Táo T1 Dền cơm DC2 Khoai lang bí KLB1 Khoai lang bí KLB2 Rau sam RS5 Rau dền đỏ RDD Dền gai DG Cam sành CS1 Dưa lưới DL3 Lipid (%) 20.55 43.5 nd nd nd nd nd 47.52 44.26 48.1 39.65 46.55 34 45.1 nd nd 51.95 nd 37.8 52.45 45.4 Loài Lipid (%) X1 26.7 HHD 42.5 MT3 49.55 NH3 48.85 CH 46.78 CS3 24.5 HD2 19.55 CT1 47.375 DD 43.4 DC7 45.95 32.4 DH7 NH4 44.2 HKC2 24.65 STT Nguồn phân lập Kí hiệu R ruineniae R fluviale C slooffiae R taiwanensis S oryzae M rugulosus 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 Xoài Hoa hồng Mồng tơi Đất Chơm chơm Cam sành Hoa đá Cà tím Đu đủ Dền cơm Đất Đất Hồ Hoàn Kiếm Nguồn Hàm lượng lipid (%) Dừa 10-15 Hạt vừng 50 Nấm men phân lập 13.75-52.45 10 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Nguồn thức ăn nitơ • Vi sinh vật tự dưỡng amin: có khả sử dụng nguồn nitơ vô để tổng hợp axit amin cần thiết • Vi sinh vật dị dưỡng amin: khơng có khả tự tổng hợp loại axit amin cần thiết -> chỉ phát triển tốt cung cấp nguồn thức ăn nitơ dạng axit amin 15 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Nguồn khống chất kích thích sinh trưởng HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 16 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 17 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vitamin HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Môi trường dinh dưỡng MT dinh dưỡng hỗn hợp thức ăn cần thiết cho phát triển vi sinh vật Cần phải cân đối thành phần (đẳng trương nồng độ chất hịa tan) có độ ẩm, độ nhớt, pH, áp suất thẩm thấu tối ưu Cần phải đảm bảo tuyệt đối vô trùng Phân loại môi trường Theo thành phần Tự nhiên Tổng hợp Bán tổng hợp Theo t/c lý học Theo mục đích Phổ dụng Chọn lọc Phân biệt Lỏng Rắn 18 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Môi trường phổ dụng mơi trường thích hợp để ni cấy nhiều loại vi sinh vật môi trường TSA medium NA medium Trytic soy agar Nutrient agar HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Môi trường chọn lọc đảm bảo phát triển ưu lồi hay nhóm vi sinh vật đó, thuận lợi hồn tồn bất lợi phát triển vi sinh vật khác Vd: - Bổ sung kháng sinh ức chế vi khuẩn nấm - Bổ sung tím tinh thể ức chế vi khuẩn Gram +, ko tác động lên Gram – - Bổ sung tinh bột tạo thuận lợi cho chủng có enzym amylase 19 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Mơi trường chun biệt cho phép phân biệt nhanh chóng lồi vi sinh vật với loài khác xác định giống khiết sở nghiên cứu tính chất sinh hóa chúng MacConkey medium HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 20 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY CCA medium HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY The enzyme ß-D-galactosidase produced by coliforms cleaves 6-chloro-3-indoxy l-β-Dgalactopyranoside to form pink to red coloured colonies The enzyme ß-D-glucuronidase pro duced by E.coli, cleaves 5-bromo-4chloro-3-indoxy l- β-Dglucuronic acid (2) Colonies of E.coli give dark blue to violet coloured colonies due to cleavage of both the chromogens The presence of the third chromogen IPTG enhances the colour reactio Tergitol-7 inhibits gram-positive as well as some gram- negative bacteria other than coliforms 21 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY TCVN7028:2009 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Cơ chế vận chuyển chất qua màng tế bào 22 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Tính thẩm thấu chọn lọc màng tế bào (bán thấm) Ø Cấu tạo màng tế bào (ưu nước, kỵ nước) tạo thuận lợi di chuyển số chất qua màng, trong gây khó khăn cho số chất khác Ø Những chất phân cực tích điện gặp khó chuyển qua màng tế bào Những chất dễ dàng tương tác với phần mặt màng tế bào, nhưng bị chặn lại lớp lipid kỵ nước Ø Những ion kim loại có kích cỡ nhỏ khơng thẩm thấu qua màng Ø Những phân tử lớn phân cực đường, amino acid cần phải có protein đặc biệt trợ giúp để qua được màng tế bào HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Cơ chế vận chuyển chất 23 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vận chuyển thụ động HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - Cơ chất có xu hướng di chuyển từ nơi có nồng độ cao nơi có nồng độ thấp - Q trình di chuyển xảy đến nồng độ đạt cân - Q trình di chuyển khơng tiêu hao lượng - Một số phân tử nhỏ Oxi, Co2 có thể dễ dàng thẩm thấu qua màng tế bào 24 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Khuyếch tán qua màng tế bào ü Dung dịch ưu trương: Là dung dịch có nồng độ chất tan cao nồng độ chất tan bên tế bào Khi tế bào đặt dung dịch ưu trương, nước thẩm thấu ngoài, gây tượng co nguyên sinh ü Dung dịch nhược trương: Là dung dịch có nồng độ chất tan thấp nồng độ chất tan tế bào Khi tế bào môi trường nhược trương, nước bên vào làm cho tế bào trương lên, gọi trương nước Nếu tế bào khơng có thành, trương nước làm tế bào bị vỡ, tế bào có thành, thành hạn chế tăng kích thước tế bào, ngăn cản trương nước, tế bào không bị vỡ Áp lực thành tạo chống lại trương nước tế bào gọi áp suất trương nước ü Dung dịch đẳng trương: Là dung dịch có nồng độ chất tan nồng độ chất tan tế bào Khi mơi trường đẳng trương, khơng có khuếch tán thực nước HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY - Một số chất có gradient nơng độ - > có thể thẩm thấu - Bản chất phân cực, hoặc tích điện - > bị chặn lại màng Khuyếch tán nhờ protein, tạo con đường đặc biệt để qua màng tế bào 25 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Khuyếch tán qua kênh protein Kênh protein: được tạo proein xuyên màng, tạo “đường hầm” có tính ưu nước để chất chuyển qua Kênh vận chuyển có tính đặc hiệu: chỉ cho chất nhóm chất có cấu tạo tương đương qua HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Khuyếch tán qua protein vận chuyển - Một số protein màng tế bào đóng vai trị chất vận chuyển - Các protein này thay đổi cấu hình để di chuyển chất qua màng tế bào - Protein vận chuyển có tính đặc hiệu cao 26 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vận chuyển chủ động (Active transport) - Qúa trình vận chuyển chất qua màng tế bào có sử dụng lượng (ATP) - Chất chuyển đến nơi có nồng độ cao, thậm chí ngược với gradient nồng độ - Có tham gia protein vận chuyển: Binding protein transport ( ATP-binding cassette transportes: ABC transporter) - Tồn hiệu điện màng tế bào +Tham gia vào trình sinh tổng hợp ATP + Ỏn định pH nội bào + Vận chuyển chất + Di chuyển + Bền vững kháng sinh + Phân chia tế bào + Giao tiếp + 27 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vận chuyển chủ động : Đồng vận chuyển HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vận chuyển chủ động – Đồng vận chuyển (Cotransport) 28 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Theo cơ chế đông vận chuyển - Các chất di chuyển hướng - Các chất di chuyển ngược hướng HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp thụ ü Cấu trúc đặc tính màng tế bào chất Vi sinh vật tự điều chỉnh để thích nghi ü Bản chất đặc tính cấu tử chất dinh dưỡng Chất dinh dưỡng có khối lượng nhỏ, cấu trúc đơn giản thuận lợi VSV có xu hướng ưu tiên hấp thụ chất dễ đồng hoá trước 29 ... Heptadecenoic acid (C1 7:1) Steric acid (C1 8:0)​ Oleic acid (C1 8:1n 9c) ​ Linoleic acid (C1 8:2n 6c) ​ a-linoleic acid (C1 8:3n3)​ Eicosadienoic (C2 0:2n6)​ Eicosatrienoic acid (C2 0:3n3)​ % total lipid 27.99 ± 0.91 0. 05 ± 0.01... 34 45. 1 nd nd 51 . 95 nd 37.8 52 . 45 45. 4 Loài Lipid (%) X1 26.7 HHD 42 .5 MT3 49 .55 NH3 48. 85 CH 46.78 CS3 24 .5 HD2 19 .55 CT1 47.3 75 DD 43.4 DC7 45. 95 32.4 DH7 NH4 44.2 HKC2 24. 65 STT Nguồn phân... HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Vận chuyển chủ động – Đồng vận chuyển (Cotransport) 28 10/26/20 HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Theo c? ? chế đông vận chuyển - C? ?c chất di chuyển hướng - C? ?c chất