Các loại hình dinh dưỡng của vi sinh vật

Căn cứ vào nguồn C, nguồn năng lượng, nguồn điện tử, có thể chia thành các loại sau đây Bảng 15 Các loại hình dinh dưỡng của vi sinh vật I -Nguồn C Carbon sources +Tự dưỡng autotroph CO2

Các loại hình dinh dưỡng của

vi sinh vật

Bởi:

Nguyễn Lân Dũng buivietha

Vi sinh vật có tính đa dạng rất cao cho nên các loại hình dinh dưỡng (nutritional types)

là khá phức tạp Căn cứ vào nguồn C, nguồn năng lượng, nguồn điện tử, có thể chia thành các loại sau đây (Bảng 15)

Các loại hình dinh dưỡng của vi sinh vật (I)

-Nguồn C (Carbon

sources)

+Tự dưỡng (autotroph) CO2là nguồn C duy nhất hay chủ yếu

+Dị dưỡng (heterotroph) Nguồn C là chất hữu cơ

-Nguồn năng lượng

(Energy sources)

+Dinh dưỡng quang năng

+Dinh dưỡng hoá năng

(chemotroph)

Nguồn năng lượng là năng lượng hóa học giải phỏng

ra từ sự oxy hoá hợp

- Nguồn điện tử (Electron

sources)

+ Dinh dưỡng vô cơ

(lithotroph) Dùng các phân tử vô cơ dạng khử để cung cấp điện tử + Dinh dưỡng hữu cơ

(organotroph) Dùng các phân tử hữu cơ để cung cấpđiện tử

Có thể mô hình hóa chức năng sinh lý của các chất dinh dưỡng đối với sự sinh trưởng của vi sinh vật qua hình 3 sau đây:

Mô hình sơ lược về chức năng sinh lý của các chất dinh dưỡng đối với sự sinh trưởng của vi sinh

vật.

Có thể đem phần lớn vi sinh vật phân thành bốn nhóm chính (Bảng 16)

Các loại hình dinh dưỡng của vi sinh vật (II) Loại hình dinh dưỡng

Nguồn năng lượng;

Hydrogene; điện tử;

Carbon

Đại diện

-Tự dưỡng quang

năng vô cơ

(photolithoautotrophy)

Quang năng; H2,

H2S,S hoặc H2O;

CO2

Vi khuẩn sulfur, màu tía,màu lục; Vi khuẩn lam

-Dị dưỡng quang

nănghữu cơ

(photoorganohetero-trophy)

Quang năng; Chất hữu cơ

Vi khuẩn phi lưu huỳmh màu tía, màu lục

-Tự dưỡng hoá

năngvô cơ

(chemolithoauto-trophy)

Hoá năng (vô cơ);

H2, H2S, Fe2+,

NH3, hoặc NO2-,

CO2

Vi khuẩn oxy hoá S, vi khuẩn hydrogene, vi khuẩn nitrát hoá, vi khuẩn oxy hoá sắt

-Dị dưỡng hoá

nănghữu cơ

(chemoorganohetero-trophy)

Hoá năng (hữu cơ);Chất hữu cơ

Động vật nguyên sinh, nấm, phần lớn các vi khuẩn không quang hợp (bao gồm cả các vi khuẩn gây bệnh)

Loại Tự dưỡng quang năng vô cơ còn được gọi là Photolithotrophic autotrophy; loại Dị dưỡng quang năng hữu cơ còn được gọi là Photoorganotrophic heterotrophy; loại Tự dưỡng hóa năng vô cơ còn được gọi là Chemolithotrophic autotrophy; loại Dị dưỡng hóa năng hữu cơ còn được gọi là Chemoorganotrophic heterotrophy

Chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn các quá trình trao đổi chất của từng nhóm vi sinh vật này trong chương Trao đổi chất

Các vi sinh vật thuộc loại hình Tự dưỡng quang năng vô cơ và Dị dưỡng quang năng

vô cơ có thể lợi dụng ánh sáng để sinh trưởng Chúng có vai trò quan trọng trong quá trình diễn biến của môi trường sinh thái trong giai đoạn cổ xưa của Trái đất Vi sinh vật

Tự dưỡng hoá năng vô cơ phân bố rộng rãi trong đất và trong nước, chúng tham gia tích cực vào các vòng tuần hoàn vật chất trên Trái đất Vi sinh vật Dị dưỡng hoá năng hữu

cơ dùng chất hữu cơ vừa làm nguồn carbon vừa làm nguồn năng lượng Hầu hết các loài

vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh đã biết đều thuộc loại hình Dị dưỡng hoá năng hữu

cơ Tất cả các vi sinh vật gây bệnh đã biết đều thuộc loại này Trong loại hình dị dưỡng hoá năng hữu cơ lại chia thành hai nhóm: Nhóm Hoại sinh (metatrophy) dùng chất hữu

cơ chết (xác động thực vật) để làm nguồn carbon Nhóm Ký sinh (paratrophy) ký sinh trên cơ thể thực vật, người và động vật để hấp thu chất dinh dưỡng Chúng không thể sống được khi tách rời khỏi vật chủ Tuy nhiên giữa hai nhóm này còn có những loại hình trung gian là Hoại sinh không bắt buộc (facultive metatrophy) và Ký sinh không bắt buộc (facultive paratrophy)

Một số chủng vi sinh vật phát sinh đột biến (đột biến tự nhiên hay đột biến nhân tạo) mất

đi năng lực tổng hợp một (hoặc một số) chất cần thiết cho sinh trưởng (thường là nhân tố sinh trưởng như aminoacid, vitamin), chúng chỉ sinh trưởng được khi bổ sung vào môi trường các chất này Người ta gọi chúng là loại hình Khuyết dưỡng (auxotroph) Các chủng hoang dại tương ứng được gọi là loại hình Nguyên dưỡng (prototroph) Người ta thường sử dụng các chủng vi sinh vật khuyết dưỡng trong nghiên cứu Di truyền học vi sinh vật

Không có ranh giới tuyệt đối giữa các loại hình dinh dưỡng của vi sinh vật Vi sinh vật

dị dưỡng không phải tuyệt đối không sử dụng được CO2mà chỉ là không thể dùng CO2 làm nguồn carbon duy nhất hay chủ yếu để sinh trưởng Trong điều kiện tồn tại chất hữu

cơ, chúng vẫn có thể đồng hóa CO2 để tạo ra tế bào chất Tương tự như vậy, vi sinh vật tự dưỡng không phải là không có thể sử dụng chất hữu cơ để sinh trưởng Ngoài ra, một số vi sinh vật có thể thay đổi loại hình dinh dưỡng khi sinh trưởng trong những điều kiện khác nhau Ví dụ vi khuẩn phi sulfur màu tía (purple nonsulfur bacteria) khi không

có chất hữu cơ có thể đồng hóa CO2 và thuộc loại vi sinh vật tự dưỡng; nhưng khi có chất hữu cơ tồn tại thì chúng lại có thể sử dụng chất hữu cơ để sinh trưởng và lúc đó chúng là các vi sinh vật dị dưỡng Hơn nữa, vi khuẩn phi sulfur màu tía trong điều kiện

kỵ khí và có chiếu sáng có thể sinh trưởng nhờ năng lượng của ánh sáng và thuộc loại dinh dưỡng quang năng; nhưng trong điều kiện hiếu khí và không chiếu sáng thì chúng

lậi sinh trưởng nhờ năng lượng sinh ra từ quá trình oxy hóa chất hữu cơ và thuộc loại dinh dưỡng hóa năng Tính biến đổi loại hình dinh dưỡng ở vi sinh vật rõ ràng là có lợi cho việc nâng cao năng lực thích ứng của chúng đối với sự biến đổi của điều kiện môi trường