CHƯƠNG 5 CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG CỦA VI SINH VẬT

Chương CHUYỂN HOÁ NĂNG LƯNG CỦA VI SINH VẬT I Khái niệm chung Mọi sinh vật cần lượng để trì hoạt động sống Năng lượng tế bào tích lủy hợp chất cao như: ATP, ADP, AMP… Các q trình chuyển hố lượng Các q trình tạo lượng Phản ứng oxit hóa khử Năng lượng Ánh sáng ATP Các q trình tiêu tốn lượng HH hiếu khí Sinh tổng hợp HH kị khí Dinh dưỡng Lên men Sinh sản Chuyển động Quang phosphoryl Toả nhiệt- Phát quang hóa vòng ADP+ PVC – Bản chất trình oxid hoá- khử vận chuyển Hydro ( H2 ) hay điện từ (e-) từ chất đến chất nhận cuối thông qua enzim vận chuyển Hydro ( H2 ) hay điện tử – Quá trình giải phóng lượng dạng ATP • Dựa vào quan hệ với Oxy vi sinh vật, người ta chia chúng thành nhóm sau: • * Vi sinh vật hô hấp -hiếu khí : tuỳ ý bắt buộc • -kò khí: tuỳ ý bắt buộc • * VSV lên men (kò khí) II QUÁ TRÌNH TẠO NĂNG LƯNG TỪ CHẤT HỮU CƠ CỦA VI SINH VẬT •1 Các đư ờng phân giải hydratcarbon vi sinh vật có đường phân giải hexose (6C) * Con đường Embden-Meyerhof (EMP) - Glycolyse •* Chu trình Hexomonophosphat (HMN) - Pentos P (PP) •* Con đường Entner-Doudoroff (ED) Glucose acid puryvic • • • Quá trình phân giải glucose thành acid purivic thhực tế bào chất ( oxi) Glucose acid puryvic MT Không có oxi LÊN MEN Thực tế bào chất MT Có oxi HÔ HẤP Thực ty thể.hay màng tế bào chất vi khuẩn The main pathways of biosynthesis in procaryotic cells TÌM HIỂU VỀ ACID LACTIC • Có phản ứng dùng thuốc thử màu Uffelmann, có mặt acid lactic màu đen chuyển sang vàng • Các bước tiến hành: • I.Điều chế thuốc thử Uffelmann : • - Cho 2% dung dịch phenol tinh chất vào nước thêm dung dịch FeCl3 dung dịch phenol chuyển thành màu tím • - Hoặc lấy 20 ml nước + giọt FeCl3 + giọt phenol đậm đặc (dung dịch A) • II.Thuốc thử Uffelmann • Nhỏ vài giọt dung dịch A lên chất lấy từ dày, • - Nếu có acid chloryhric, làm màu dung dịch • - Nếu có acid lactic, dung dịch chuyển màu vàng Một cách khác để nhận biết có mặt lactic acid: • Trong lĩnh vực cơng nghệ sinh học, người ta thường sử dụng chủng vi sinh vật có khả sinh lactic acid gọi chung nhóm vi khuẩn lactic (ví dụ như: Lactobacillus salivarius, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus rhamnosus Lactobacillus plantarum ) Nhóm vi khuẩn lactic có ý nghĩa lớn nghiên cứu vi sinh vật đời sống người (ví dụ: chúng có khả sinh hoạt chất kháng khuẩn như: Acid lactic, Acid acetic, hydrogen peroxyd, diacetyl bacteriocin ngồi vi khuẩn lactic nhóm vi khuẩn Probiotic phổ biến) • • Sau cách vi khuẩn lactic sử dụng nguồn Carbon để biến đổi thành Acid lactic (q trình gọi lên men) Cách 1: Đo pH dung dịch • Ni cấy vi khuẩn lactic mơi trường MRS (ni cấy dịch thể), vi khuẩn sinh Acid lactic làm cho pH mơi trường giảm xuống Khoảng chênh lệch thu pH khả sinh Acid lactic mạnh hay yếu vi khuẩn Cách 2: Dựa vào khả phân giải CaCO3 • Ni cấy vi khuẩn lactic mơi trường MRS có bổ sung CaCO3 (ni cấy đĩa thạch), vi khuẩn sinh Acid lactic phân giải CaCO3 (2H+ + CO32-  CO2 + H2O) • Dựa vào biến đổi màu sắc đĩa thạch mà người ta đánh giá khả sinh Acid lactic vi khuẩn [...]... Phosphoryl oxyd hóa với 6NADH 18 ATP Phosphoryl oxyd hóa với 2 FADH2 .4 ATP _ _ HIỆU SUẤT CUỐI CÙNG 38 ATP Hiện tượng phát sáng ở vi sinh vật • Quá trình hô hấp hiếu khí ở vi sinh vật có liên quan đến hiện tượng phát sáng của chúng Hiện tượng phát sáng ở các vi sinh vật sống ở biển , sống trên thòt cá đã được chú ý • Vi sinh vật có khả năng phát bao gồm trực khuẩn G- , các cầu khuẩn... chất dinh dưỡng (vô cơ hay hữu cơ) Chỉ có một số loài vi sinh vật đặc biệt mới có khả năng nầy Chúng là các vi khuẩn hô hấp kò khí bắt buộc, được gọi chung là vi sinh vật phản sulphat, bao gồm 2 giống : Desulfovibrio, Desultomaculum Ngoài ra, có một số các vi khuẩn tự dưỡng hóa năng cũng có khả năng nầy, vi khuẩn oxy hóa hydro để tạo năng lượng cho cơ thể bằng cách sử dụng sulphat làm chất nhận hydro... hóa sẽ trở về trạng thái ban đầu đồng thời phát ra ánh sáng Đây là một sự lảng phí năng lượng đối với tế bào O2 E + LH2 + ATP sáng E-LH2 - AMP+ Ppi E + Luciferin- AMP + ánh Hiện tượng phát sáng chỉ xảy ra khi môi trường có hiện diện của oxy không khí Càng có nhiều oxy, cường độ phát sáng càng lớn Có những vi sinh vật có thể mẩn cảm được cả với những lượng oxy rất nhỏ ngøi ta có thể sử dụng các vi sinh. .. kò khí ( respiration anearobic) • • • * Đònh nghóa Hô hấp kò khí là quá trình oxy hóa- khử cơ chất dinh dưỡng để tạo năng lượng trong điều kiện vắng mặt oxy không khí Cơ chất cũng bò oxyd hóa bằng sự tách hydrogen bởi các enzime vận chuyển e- của chuổi hô hấp, nhưng thay vì hydrogen được vận chuyển đến chất nhận e- cuối cùng là oxy không khí thì nó được chuyển đến chất nhận cuối cùng là các chất vô... + 2H2 O Vikhuẩn Methanosarcina barkeri lại có khả năng chuyển hóa oxid carbon thành CH4 trong điều kiện kò khí Quá trình nầy gồm 2 bước: 4CO + 4H2 O 4CO2 + 4 H 2 CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O 4 CO2 + 2H2O CH4 + 3CO2 Quá trình lên men ( fermentation) •Lên men là quá trình sinh năng lượng từ sự oxyd hóakhử chất hữu cơ trong điều kiện không có mặt oxy không khí Trong quá trình nầy chất hữu cơ bò oxyd hóa là do... nitrat: ( quá trình amon hóa nitrat và phản nitrat) Nhiều vi khuẩn hiếu khí khi sống trong điều kiện kò khí có khả năng • dùng nitrat làm chất nhận hydro cuối cùng Đâây là các vi khuẩn kò khí tùy ý, bao gồm : một số loài Bacillus, Aerobacter, E.coli Các vi khuẩn nầy, một số có khả năng khử nitat thành amoniac ( quá trình amon hóa nitrat), trong khi đó một số khác , lại có khả năng khử nitrat để giài... gian của chu trình ATC như acid acetic, acid gluconic, acid fumaric, acid citric, acid lactic và hàng loạt các chất hữu cơ khác •Những sảøn phẩm nầy giống với sản phẩm của một số quá trình lên men, nên thường được gọi là quá trình “lên men oxyd hóa •Trong quá trình hô hấp hiếu khí không hòan toàn , năng lượng sinh ra tương đối thấp hơn nhiều so với hô hấp hiếu khí hoàn toàn, vì phần lớn năng lượng. .. 2.2 Hô hấp hiếu khí ( Respiration aerobic) 1.Đònh nghóa: Hô hấp hiếu khí là quá trình oxyd hóa- khử cơ chất hưũ cơ hay vô cơ để lấy năng lượng trong điều kiện có oxy không khí, trong đó oxy không khí đóng vai trò là chất nhận điện tử cuối cùng Các vi sinh vật cần thiết phải cung cấp Oxi không khí ( sụt khí, nuôi cấy bề mặt) EX :nấm mốc Vi khuẩn hiếu khí : Bacillus, Acetobacter, Pseudomonas Cơ... hóa nitrat • Hydroxylamin • NH2OH • NO2- NO •NO-3 •Nitrat Nitrit oxynitơ N2O • Dinitơoxy • tử Quá trình phản nitrat • •Hình 2.8 Cơ chế quá trình hô hấp Nitrat ở vi sinh vật Amoniac NH3 N2 Nitơ phân • *Hô hấp sulphat ( quá trình phản sulphat) • Đây là quá trình sử dụng sulphat như là chất nhận hydro cuối cùng trong quá trình oxyd hóa- khử cơ chất dinh dưỡng (vô cơ hay hữu cơ) Chỉ có một số loài vi sinh. .. có thể được thải ở dạng khí hoặc được chuyển đến chất nhận là sản phẩm phân giải của chính cơ chất đó ( acid pyruvic)ù •Như vậy trong sự lên men , chất hữu cơ vừa là chất cho, và cũng vừa là chất nhận điện tử Năng lượng sinh ra trong các quá trình lên men thấp hơn nhiều so với quá trình hô hấp hiếu khí •Trong lên men có hai hiện tượng đáng chú y : •1/ Sự oxyd hóa NADH thành NAD+ •2/ Chất nhận điện ... Hiện tượng phát sáng vi sinh vật • Quá trình hô hấp hiếu khí vi sinh vật có liên quan đến tượng phát sáng chúng Hiện tượng phát sáng vi sinh vật sống biển , sống thòt cá ý • Vi sinh vật có khả phát... HỮU CƠ CỦA VI SINH VẬT •1 Các đư ờng phân giải hydratcarbon vi sinh vật có đường phân giải hexose (6C) * Con đường Embden-Meyerhof (EMP) - Glycolyse •* Chu trình Hexomonophosphat (HMN) - Pentos... oxyd hóa- khử chất dinh dưỡng (vô hay hữu cơ) Chỉ có số loài vi sinh vật đặc biệt có khả nầy Chúng vi khuẩn hô hấp kò khí bắt buộc, gọi chung vi sinh vật phản sulphat, bao gồm giống : Desulfovibrio,