VI SINH MT NHÓM 1

SO SÁNH BÁO CÁO VI SINH MÔI TRƯỜNG NHÓM -1- LÊ THỊ KIỀU OANH 2- PHAN PHƯƠNG UYÊN 3- VÕ THỊ YẾN NHI 4- TRẦN ANH TUẤN 5- TRẦN THỊ PHI 6- NGUYỄN THỊ THƯỜNG CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA SINH HỌC CƠ BẢN NHỜ VI SINH VẬT TRONG CHU TRÌNH NITO CACBON & Vi sinh môi trường – Nhóm Chủ đề: SO SÁNH CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA SINH HỌC CƠ BẢN NHỜ VI SINH VẬT TRONG CHU TRÌNH NITO VÀ CACBON A/ Quá trình chuyển hóa sinh học nhờ vi sinh vật chu trình Nito Chu trinh Nito chu trình quan trọng tự nhiên Trong nguồn nito mang lại dinh dưỡng vô thiết yếu cho người, động vật, thực vật vi sinh vật Vi sinh vật nhân tố quan trọng việc chuyển hóa sinh học chu trình Nito Nguồn dự trữ Nito tự nhiên lớn, riêng không khí Nito chiếm 78,16% thể tích Người ta ước tính bầu không khí bao trùm lên 1ha đất đai chứa triệu Nito, lượng Nito cung cấp dinh dưỡng cho trồng hàng chục triệu năm trồng đồng hóa chúng Trong thể loài vi sinh vật chứa khoảng 0.4 tỷ Nito, vật trầm tích chứa khoảng 4*1015 Nito Nhưng tất nguồn Nito trồng không tự đồng hóa mà phải nhờ vi sinh vật Cây trồng không đồng hóa trực tiếp nitơ hữu cơ, mà phải nhờ loại vi sinh vật phân hủy chuyển hóa nguồn nitơ bền vững thành nitơ dạng dễ tiêu (NH3 NH4+), cung cấp nguồn dinh dưỡng nitơ cho trồng, trình gọi trình amôn hóa Tỉếp nối trình amôn hóa, loài vỉ sinh vật lại chuyển hóa tiếp từ NH thành NO3- gọi trình nitrat hóa - Tiếp theo trình nitrat hóa, loại vi sinh vật lại chuyển hóa từ NO thành N2 để bù trả nitơ cho không khí gọi trình phản nitrat hóa Dưới tác dụng loại vi sinh vật, nitơ không khí chuyển vào hợp chất hữu chứa nitơ gọi trình cố định nitơ phân tử Tất trình: cố định - phân hủy - chuyển hóa phản nitrat hóa xảy tác dụng loài vi sinh vật tạo cân nitơ Nhờ mà khép kín vòng tuần hoàn nitơ tự nhiên Đứng phương diện Vi sinh vật, vòng tuần hoàn Nito tóm tắt sau: Vi sinh môi trường – Nhóm Dưới chi tiết trình chuyển hóa sinh học nhờ VSV chu trình Nito: 1- Quá trình Amon hóa (Quá trình khoáng hóa Nito) Trong thiên nhiên tồn nhiều dạng hợp chất nitơ hữu protein, axit amin, axit nucleic, urê Các hợp chất vào đất từ nguồn xác động, thực vật, loại phân chuồng, phân xanh, rác rưởi Thực vật đồng hoá dạng nitơ hữu phức tạp trên, sử dụng sau trình amôn hoá Qua trình amôn hoá, dạng nitơ hữu chuyển hoá thành dạng NH4+ NH3 Trong amon hóa Ure Ure loại hợp chất hữu đơn giản chứa 46.6%N Hàm lượng Ure dễ tìm hàm lượng Ure nước tiểu Người ta tính rằng, nước tiểu có khoảng 2% Ure Mỗi ngày người lớn thải khoảng 1,2 lít nước tiểu, chứa khoảng 30g Ure Vậy nhân loại thải hàng vạn Ure ngày, chưa kể lượng Ure loài động vật thải Nếu loài vi sinh phân giải chuyển hóa, trồng sao, Trái đất hủy diệt nào? Vi khuẩn tiết enzyme diễn giai đoạn: Vi sinh môi trường – Nhóm + Enzyme ureaza tiết vi sinh vật Urê bị thuỷ phân tạo thành muối cacbonat amoni CO(NH2)2 + 2H20 vsv (NH4)2CO3 + Cacbonat amoni chuyển hoá thành NH3, CO2 H2O (NH4)2CO3 ureaza 2NH3 + CO2 + H20 Trong amon hóa Protein Dưới tác dụng proteaza, protein phân giải thành hợp chất đơn giản (polipeptit, oligopeptit) Các chất tiếp tục phân giải thành axit amin nhờ tác dụng men peptidaza ngoại bào; chất trực tiếp hấp thụ vào tế bào sinh vật, sau chuyển hóa thành axit amin Các axit amin phần sinh tổng hợp tạo thành protein vi sinh vật, phần tiếp tục phân giải để tạo thành NH 3, CO2 nhiều sản phẩm trung gian khác Vi khuẩn: Bacillus mycoides, Bacillus mesentericus, B subtilis, Pseudomonas fluorescens, Clostridium sporogenes Xạ khuẩn: Streptomyces rimosus, Stretomyces griseus Vi nấm: Aspergillus oryzae, A flavour, A niger, Penicilium camemberti v.v Các vi sinh vật có khả sản sinh vào môi trường men proteaza, proteinaza, peptidaza, chúng xúc tác trình thủy phân liên kết peptit 2- Quá trình Nitrat hóa Sau trình amôn hoá, NH3 hình thành phần trồng hấp thụ, phần phản ứng với anion đất tạo thành muối amôn Một phần muối amôn trồng vi sinh vật hấp thụ Phần lại oxy hoá thành dạng nitrat gọi trình nitrat hoá Trước người ta cho trình nitrat hoá trình hoá học tuý Sau người ta tìm chất vi sinh vật học Nhóm vi sinh vật tiến hành trình gọi chung nhóm vi khuẩn nitrat hoá bao gồm hai nhóm tiến hành giai đoạn trình Giai đoạn oxy hoá NH 4+ thành NO2- gọi giai đoạn nitrit hoá, giai đoạn oxy hoá NO2- thành NO3- gọi giai đoạn nitrat hoá + Giai đoạn oxy hóa NH 4+ thành NO2- nhờ Nhóm vi khuẩn nitrit hoá bao gồm chi khác nhau: Nitrozomonas, Nitrozocystis, Nitrozolobus Nitrosospira chúng thuộc loại tự dưỡng bắt buộc NH4 + + 3/2 O2 NO2 - + H2O + 2H + Q + Giai đoạn oxy hóa NO2- thành NO3- bao gồm chi khác nhau: Niitrobacter, Nitrospira Nitrococcus Vi sinh môi trường – Nhóm NO2- + ½ O2 NO3- + Q Trước đây, người ta quan niệm Nitrat hóa trình có lợi cho nông nghiệp, trồng hấp thụ Nito dạng NO3- nhanh dạng NH4 + Mặt khác trình chuyển hóa làm tăng Axit cho môi trường, làm tăng trình khoáng hóa số muối khó tan Phospho, Canxi, Magie, Kali… Tuy nhiên, trình Nitrat hóa lại trình có hại cho nông nghiệp, qua nhiều thí nghiệm cho thấy trồng hấp thụ Nito dạng NH + không thua dạng NO3- Hơn nữa, trình chuyển hóa NH4 + thành NO3- làm tiền đề cho trình đạm đất qua đường thấm sâu, rửa trôi, đặc biệt trình phản Nitrat hóa Dinh dưỡng Nito dạng NH + giữ keo đất bền dạng NO3- Quá trình làm cho đất chua đi, làm ảnh hưởng xấu cho trình sinh trưởng phát triển trồng, ảnh hưởng xấu đến hoạt động sống khu hệ vi sinh vật đất 3- Quá trình phản Nitrat Quá trình chuyển hóa NO3- thành N2 để bù trả Nito cho không khí gọi trình phản Nitrat hóa Người ta ước tính trồng có khả hấp thụ khoảng 50% lượng đạm bón vào đất, 50% lại bị theo đường sau: thấm sâu, rửa trôi phản Nitrat hóa Trong đường trên, phản Nitrat hóa chiếm tới 90% tổng lượng đạm Hai chế quan trọng khử Nitrat sinh học khử Nitrat đồng hóa dị hóa + Khử Nitrat đồng hóa Vi sinh môi trường – Nhóm Bằng chế này, NO3- chuyển thành NO2- NH4+ vi sinh vật thực vật + Khử Nitrat dị hóa NO3  NO2  NO  N2O  N2 Tất loài vi sinh vật tham gia vào trình phản Nitrat hóa vi sinh vật yếm khí Nhóm vi sinh vật thực trình phản nitrat hoá phân bố rộng rãi đất Thuộc nhóm tự dưỡng hoá có Thibacillus denitrificans, Hydrogenomonas agilis Thuộc nhóm dị dưỡng có Pseudomonas denitrificant, Micrococcus denitrificanas sống điều kiện kỵ khí (ngập nước) 4- Quá trình cố định Nito phân tử - Cơ chế trình cố định Nito phân tử: Trong suốt thời gian dài trước đây, chế trình cố định Nito phân tử bí mật đầy hấp dẫn tự nhiên Trong người phải sử dụng điều kiện kỹ thuật cao tốn (400 – 500 0C; 200 – 1000 atm) để phá vỡ mối liên kết phân tử Nito Nhưng với loài vi sinh vật cố định Nito, chúng đồng hóa Nito điều kiện nhiệt độ áp suất bình thường Có thể nói trình cố định Nito trình khử N2 thành NH3 nhờ enzyme nitrogenaza có mặt ATP N2 + AH2 + ATP (AH2 chất cho e-) nitrogena za NH3 + A + ADP + P - Vi sinh vật: Là loại vi sinh vật có khả cố định đạm Nito tự không khí đất (cây trồng không hấp thụ được) tạo thành đạm dễ tiêu cung cấp cho đất cho trồng Vi sinh môi trường – Nhóm Chúng bao gồm nhóm chính: Nhóm vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh, nhóm vi khuẩn cố định nitơ sống tự nhóm vi tảo cố định nitơ Ở nghiên cứu kỹ nhóm đầu: Vi khuẩn cố định nito cộng sinh với họ đậu: Cây họ đậu hút nước, muối khoáng chất dinh dưỡng đất để nuôi cộng sinh, vi khuẩn nốt sần đồng hóa Nito không khí nuôi cho hệ cộng sinh Cứ chúng gắn bó với hệ thể tuyệt hảo Tại tế bào chứa vi khuẩn, vi khuẩn nốt sần xâm nhập vào tế bào chất chúng phân cắt nhanh Từ dạng hình que chuyển sang dạng hình que phân nhánh gọi dạng giả khuẩn thể Chính dạng giả khuẩn thể vi khuẩn bắt đầu tiến hành trình cố định nitơ Thời kỳ hoa thời kỳ nốt sần hình thành nhiều có hiệu cố định nitơ mạnh Hiệu cố định nitơ thường thể nốt sần có kích thước lớn có màu hồng Leghemoglobin Vi khuẩn cố định nito sống tự đất, bao gồm vi khuẩn: Azotobacter: +Azotobacter chroococcum: có khả di động lúc non, già có khả hình thành nang xác Khuẩn lạc lúc già có sắc tố màu nâu màu đen không khuếch tán vào môi trườg +Azotobater beijerinckii: khả di động, có khả hình thành nang xác Khuẩn lạc lúc già có màu vàng nâu sáng, sắc tố không khuếch tán vào môi trường +Azotobacter vinelandii: có khả di động hình thành nang xác Khuẩn lạc màu lục huỳnh quang, sắc tố khuếch tán vào môi trường +Azotobacter agilis: có khả di động, không tạo thành nang xác, khuẩn lạc màu vàng lục huỳnh quang, sắc tố khuếch tán vào môi trường Vi sinh môi trường – Nhóm Clostridium: loại vi khuẩn kị khí sống tự đất, có khả đồng hoá nhiều nguồn cacbon khác loại đườn, rượu, tinh bột Nó thuộc loại kị khí nên sản phẩm trao đổi chất thường loại axit hữu cơ, butanol, etanol, axeton v.v Đó sản phẩm chưa oxy hoá hoàn toàn - Ngoài nhóm vi khuẩn cố định nitơ sống cộng sinh với thực vật sống tự đất nói trên, có số vi khuẩn có khả cố định nitơ sống bề mặt rễ ăn sâu vào lớp tổ chức bề mặt rễ số loại hoà thảo lúa, ngô, mía Đó loại vi khuẩn có dạng xoắn phát từ năm 1974 thuộc chi Azospirillum Từ 1974 đến Azospirillum nghiên cứu nhiều giới Ở Việt Nam có nghiên cứu bước đầu ứng dụng chế phẩm Azospirillum nhằm mục đích nâng cao sản lượng hoà thảo nói - Ngoài nhóm vi khuẩn cố định nitơ nói ra, có số loài tảo đơn bào có khả cố định nitơ Ví dụ tảo lam sống tự tảo lam sống cộng sinh bèo hoa dâu Các loài đóng góp không nhỏ vào trình cố định nitơ không khí B/ Quá trình chuyển hóa sinh học nhờ vi sinh vật chu trình Cabon Cacbon tự nhiên nằm nhiều dạng hợp chất khác nhau, từ hợp chất vô đến hợp chất hữu Các dạng không bất biến mà luôn chuyển hoá từ dạng sang dạng khác, khép kín thành chu trình chuyển hoá vòng tuần hoàn cacbon tự nhiên Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng số khâu chuyển hoá vòng tuần hoàn Vi sinh môi trường – Nhóm Các hợp chất cacbon hữu chứa động vật, thực vật, vi sinh vật, vi sinh vật chết để lại lượng chất hữu khổng lồ đất Nhờ hoạt động nhóm vi sinh vật dị dưỡng cacbon sống đất, chất hữu bị phân huỷ tạo thnàh CO CO2 thực vật vi sinh vật sử dụng trình quang hợp lại biến thành hợp chất cacbon hữu thể thực vật Động vật người sử dụng cacbon hữu thực vật biến thành cacbon hữu động vật người Người, động vật, thực vật thải CO2 trình sống, đồng thời chết để lại đất lượng chất hữu cơ, vi sinh vật lại bị phân huỷ Cứ tự nhiên dạng hợp chất cacbon chuyển hoá liên tục Dưới ta xét đến trình chuyển hoá mà vi sinh vật tham gia Dưới trình sinh học sơ chu trình cacbon vi sinh vật: 1- Quá trình phân giải xenluloza: a Xenluloza tự nhiên: Xenluloza thành phần chủ yếu màng tế bào thực vật Ở bông, xenluloza chiếm tới 90% trọng lượng khô, loại gỗ nói chung xenluloza chiếm 40 – 50% Hàng ngày, ƒnzy giờ, lượng lớn xenluloza tích luỹ lại đất sản phẩm tổng hợp thực vật thải ra, cối chết đi, cành rụng xuống Một phần không nhỏ người thải dạng rác rưởi, giấy vụn, phoi bào, mùn cưa v.v… Nếu trình phân giải vi sinh vật lượng chất hữu khổng lồ tràn ngập trái đất Vi sinh môi trường – Nhóm Xenluloza có cấu tạo dạng sợi, có cấu trúc phân tử polimer mạch thẳng, đơn vị disaccarrit gọi xenlobioza Xenlobioza có cấu trúc từ phân tử D – glucoza Cấu trúc bậc bậc phức tạp thành cấu trúc dạng lớp gắn với lực liên kết hydro Lực liên kết hydro trùng hợp nhiều lần nên bền vững, xenluloza hợp chất khó phân giải Dịch tiêu hoá người động vật tiêu hoá chúng Động vật nhai lại tiêu hoá xenluloza nhờ khu hệ vi sinh vật sống dày cỏ b Cơ chế trình phân giải xenluloza nhờ vi sinh vật: Xenluloza chất không hoà tan, khó phân giải Bởi vi sinh vật phân huỷ xenluloza phải có hệ enzyme gọi hệ enzyme xenlulaza bao gồm enzymê khác Enzyme C1 có tác dụng cắt đứt liên kết hydro, biến dạng xenluloza tự nhiên có cấu hình không gian thành dạng xenluloza vô định hình, enzyme gọi xenlobiohydrolaza Enzym thứ ƒnzyme Endoglucanaza có khả cắt đứt liên kết β – 1,4 bên phân tử tạo thành chuỗi dài Enzym thứ Exo – gluconaza tiến hành phân giải chuỗi thành disaccarit gọi xenlobioza Cả hai loại enzyme Endo Exo – gluconaza gọi C x Enzym thứ β – glucosidaza tiến hành thủy phân xenlobioza thành glucoza c Vi sinh vật phân huỷ xeluloza: Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả phân huỷ xenluloza nhờ có hệ enzym xenluloza ngoại bào Trong vi nấm nhóm có khả phân giải mạnh tiết môi trường lượng lớn enzym đầy đủ thành phần Các nấm mốc có hoạt tính phân giải xenluloza đáng ý Tricoderma Hầu hết loài thuộc chi Tricoderma sống hoạt sinh đất có khả phân huỷ xenluloza Chúng tiến hành phân huỷ tàn dư thực vật để lại đất, góp phần chuyển hoá lượng chất hữu khổng lồ Tricoderma sống tre, nứa, gỗ tạo thành lớp mốc màu xanh phá huỷ vật liệu Trong nhóm vi nấm Tricoderma có nhiều giống khác có khả phân giải xenluloza Aspergillus, Fusarium Mucor Nhiều loài vi khuẩn có khả phân huỷ xenluloza, nhiên cường độ không mạnh vi nấm Nguyên nhân số lượng enzym tiết môi trường vi khuẩn thường nhỏ hơn, thành phần loại enzym không đầy đủ Thường đất có loài vi khuẩn có khả tiết đầy đủ loại enzy, hệ enzym 10 Vi sinh môi trường – Nhóm xenlulaza Nhóm tiết loại enzym hệ enzym xenlulaza Nhóm tiết loại enzym, nhóm khác tiết loại khác, chúng phối hợp với để phân giải chất mối quan hệ hỗ sinh Nhóm vi khuẩn hiếu khí bao gồm Achromobacter Pseudomonas, Xenllulomonas, Nhóm vi khuẩn kị khí bao gồm Clostridium đặc biệt nhóm vi khuẩn sống cỏ động vật nhai lại Chính nhờ nhóm vi khuẩn nàu mà trâu bò sử dụng xenluloza có cỏ, rơm rạ làm thức ăn Đó cầu khuẩn thuộc chi Ruminococcus có khả phân huỷ xenluloza thành đường axit hữu Ngoài vi nấm vi khuẩn, xạ khuẩn niêm vi khuẩn có khả phân huỷ xenluloza Người ta thường sử dụng xạ khuẩn đặc biệt chi Streptomyces việc phân huỷ rác thải sinh hoạt Những xạ khuẩn thường thuộc nhóm ưa nóng, sinh trưởng, phát triển tốt nhiệt độ 45 - 500C thích hợp với trình ủ rác thải 2- Quá trình phân giải tinh bột: a Tinh bột tự nhiên: Tinh bột chất dự trữ chủ yếu thực vật, chiếm tỉ lệ lớn thực vật, đặc biệt có củ Trong tế bào thực vật, tồn dạng cáchạt tinh bột Khi thực vật chết đi, tàn dư thực ích luỹ đất lượng lớn tinh bột Nhóm vi sinh vật phân huỷ tinh bột sống đất tiến hành phân huỷ chất hữu thành hợp chất đơn giản, chủ yếu đường axit hữu Tinh bột gồm thành phần amilo amipectin Amilo chuỗi không phân nhánh bao gồm hành trăm đơn vị glucoza liên kết với dãy nối 1,4 glucozit Amilopectin chuỗi phân nhánh; đơn vị glucoza liên kết với dây nối 1,4 1,6 glucozit (liên kết 1.6 glucozit chổ phân nhánh) Amilopectin dạng liên kết amilo thường chiếm 10 -30%, amilopectin chiếm 30 - 70% Đặc biệt có số dạng tinh bột vài loại chứa hai thành phần amilo amilope/ctin b Cơ chế trình phân giải tinh bột nhờ vi sinh vật: Vi sinh vật phân giải tinh bột có khả tiết môi trường hệ ƒnzyme amilaza bao gồm enzym: * α – amilaza có khả tác động vào mối liên kết 1,4 glucozit phân tử tinh bột Bởi α – amilaza gọi endoamilaza Dưới tác động α – amilaza phân tử tinh bột cắt thành nhiều đoạn ngắn gọi 11 Vi sinh môi trường – Nhóm dịch hoá tinh bột Sản phẩm dịch hoá thường đường cacbon gọi Mantotrioza * β – amilaza có khả cắt đứt mối liên kết 1,4 glucozit cuối phân tử tinh bột gọi exoamilaza Sản phẩm β – amilaza thường đường disaccarit matoza * Amilo 1,6 glucosidaza có khả cắt đứt mối liên kết 1,6 glucosit chỗ phân nhánh ƒnzymeƒctin * Glucoamilaza phân giải tinh bột thành glucoza oligosaccarit Enzym có khả phân cắt hai loại liên kết 1,4 1,6 glucozit Dưới tác động loại ƒnzyme trên, phân tử tinh bột phân giải thành đường glucoza c Vi sinh vật phân giải tinh bột: -Trong đất có nhiều loại vi sinh vật có khả phân giải tinh bột Một số vi sinh vật có khả tiết môi trường đầy đủ loại enzym hệ enzym amilaza Ví dụ số vi nấm bao gồm số loài chi Aspergillus, Fusarius, Rhizopus Trong nhóm vi khuẩn có số loài thuộc chi Bacillus, Cytophaga, Pseudomonas Xạ khuẩn có số chi có khả phân huỷ tinh bột -Đa số vi sinh vật khả tiết đầy đủ hệ enzym amilaza phân huỷ tinh bột Chúng tiết môi trường một vài men hệ Ví dụ loài Aspergillus candidus, A.niger, A.oryzae, Bacillus subtilis, B mesenterices có khả tiết môi trường loại enzym α - amilaza Các loài Aspergillus oryzae, Clostridium acetobutilicum tiết môi trường β 12 Vi sinh môi trường – Nhóm amiloza Một số loài khác có khả tiết môi trường enzym glucoamilaza Các nhóm cộng tác với trình phân huỷ tinh bột thành đường Trong sản xuất người ta thường sử dụng nhóm vi sinh vật có khả phân huỷ tinh bột Ví dụ loại nấm mốc thường dùng giai đoạn đầu trình làm rượu, tức giai đoạn thuỷ phân tinh bột thành đường Trong chế biến rác thải hữu người ta sử dụng chủng vi sinh vật có khả phân huỷ tinh bột để phân huỷ tinh bột có thành phần rác hữu 3- Quá trình phân giải đường đơn: a Quá trình phân giải đường nhờ trình lên men: Sản phẩm phân giải đường nhờ trình lên men chất hữu chưa oxy hoá triệt để Dựa vào sản phẩm sinh người ta đặt tên cho trình đó: a.1 Quá trình lên men etylic: Quá trình lên men etylic gọi trình lên men rượu Sản phẩm trình rượu etylic CO2 Dưới tác dụng hệ thống enzym sinh vi sinh vật, glucoza chuyển hoá theo đường Embden - Mayerhof để tạo thành pyruvat Pyruvat tác dụng men piruvat decacboxylaza tiamin pirophotphat khử cacboxyl tạo thành axetaldehyt Axetaldehyt bị khử thành rượu etylic Đó chế trình lên men rượu, trình tác dụng hệ thống enzym vi sinh vật tiết đòi hỏi tham gia photphat vô 2C6H12O6 + 2H3PO4 → 2CO2 + 2CH3CH2OH + 2H2O + fructoza 1,6 diphotphat Đó kiểu lên men rượu bình thưuờng Khi có mặt NaHCO hay Na2HPO4 trình lên men sinh sản phẩm khác Glyxerin đồng thời hạn chế sịn rượu etylic -Nhiều loài vi sinh vật có khả lên men rượu, mạnh có ý nghĩa kinh tế nấm men Saccharomyces cerevisiae Người ta thường ứng dụng trình lên men rượu để sản xuất rượu, bia nước giải khát lên men Khi sử dụng nguồn tinh bột để chế tạo rượu người ta phải tiến hành bước, bước trình phân huỷ tinh bột thành đường thường dùng loài nấm mốc phân huỷ tinh bột Bước trình lên men đường thành rượu thường sử dụng nấm men Để rút ngắn đơn giản hoá trình, số nhà nghiên cứu tiến hành ghép gen phân huỷ tinh bột loài nấm mốc có khả phân huỷ tinh bột vào Saccharomyces serevisiae a.2 Quá trình lên men Lactic: 13 Vi sinh môi trường – Nhóm Quá trình phân giải glucoza thành axit lactic gọi trình lên men lactic Có loại lên men lactic đồng hình lên men lactic dị hình Ở lên men lactic đồng hình glucoza bị phân giải theo đường Embden Mayerhof tạo thành axit pyruvic, axit pyruvic khử thành axit lactic Quá trình lên men lactic đồng hình thực nhóm vi khuẩn Lactobacterium v Streptococcus Ở lên men lactic dị hình glucoza bị phân giải theo đường pentozophotphat Sản phẩm trình lên men axit lactic có rượu etylic, axit axetic glyxerin Vi khuẩn lactic thường đòi hỏi nhiều loại chất sinh trưởng, chúng khó phát triển môi trường tổng hợp mà sống môi trường có chất hữu nước chiết nấm men, sữa, máu v.v Chúng thường phân bố thực vật xác thực vật, sữa, sản phẩm sữa, ruột người động vật Quá trình lên men lactic ứng dụng để chế tạo axit lactic, muối rau quả, chế biến sữa chua v.v Rau muối, sữa biến thành sữa chua sau trình lên men lactic có tác dụng tiêu hoá tốt Việc ủ chua thức ăn gia súc dựa lên men lactic Trong trình muối dưa, áp suất thẩm thấu muối tạo làm cho chất dịch bên tế bào rau Vi khuẩn lactic có sẵn không khí sử dụng dịch tế bào để sống, lúc đầu có vi khuẩn hoại sinh khác, sau axit lactic sinh làm hạ pH, ức chế vi khuẩn khác Đến pH định vi khuẩn lactic bị ức chế, lúc xuất váng dưa loại nấm men chịu pH thấp Nấm men phân huỷ axit lactic thành CO H2O làm cho 14 Vi sinh môi trường – Nhóm dưa giảm độ chua, loại vi khuẩn hoại sinh pH lên cao lại phát triển trở lại làm cho dưa bị khú Ngoài trình lên men rượu, lên men lactic nói trên, thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật tiến hành phân giải đường nhờ trình lên men khác Ví dụ lên men propionic, sản phẩm trình axit propionic, lên men focmic, lên men butiric, lên men metan sản phẩm trình axit focmic, rượu butiric, khí mêtan nhóm vi khuẩn phân bố rộng rãi đất tiến hành phân giải đường đơn thành sản phẩm khác Đó phân giải đường nhờ trình lên men b Sự phân giải đường nhờ trình oxy hoá: Ngoài trình lên men, thiên nhiên có nhóm vi sinh vật có khả phân giải đường đường oxy hoá Đó nhóm vi sinh vật háo khí có khả phân huỷ triệt để đường glucoza thành CO2 H2O qua chu trình Crebs (đọc giáo trình sinh hoá học) Sản phẩm trình háo khí chất hữu trình lên men mà CO2 H2O Như nhờ nhóm vi sinh vật khác mà đường glucoza sinh phân giải xenluloza tinh bột lại phân giải tiếp tục Các sản phẩm trình phân giải đường lên men tiếp tục phân giải Ví dụ rượu etylic sản phẩm trình lên men rượu nhóm vi khuẩn axetic chuyển hoá thành axit axetic, chế trình sản xuất dấm ăn v.v Các hợp chất cacbon hữu đất nhóm vi sinh vật khác phân huỷ cuối thành CO2 H2O CO2 H2O lại nhóm vi khuẩn dinh dưỡng quang thực vật đồng hoá thành chất hữu cơ, khép kín vòng tuần hoàn cacbon, hoạt động nhóm vi sinh vật đất vòng tuần hoàn cacbon khép kín, chất hữu không phân huỷ lúc tai họa sinh thái xảy dẫn đến khủng hoảng sinh cầu, sống trái đất tiếp diễn c Sự cố định CO2 Là trình quang hợp xanh vi sinh vật tự dưỡng quang Quá trình chuyển hoá CO2 thành chất hữu - sản phẩm trình quang hợp Tóm lại, nhóm vi sinh vật tham gia trình chuyển hoá hợp chất cacbon góp phần khép kín vòng tuần hoàn vật chất, giữ mối cân vật chất thiên nhiên Từ giữ cân sinh thái môi trường tự nhiên Sự phân bố rộng rãi nhóm vi sinh vật chuyển hoá hợp chất 15 Vi sinh môi trường – Nhóm cacbon góp phần làm môi trường, môi trường bị ô nhiễm hợp chất hữu chứa cacbon Người ta sử dụng nhóm vi sinh vật việc xử lý chất thải có chứa hợp chất cacbon hữu xenluloza, tinh bột v.v C/ So sánh trình chuyển hóa sinh học nhờ vi sinh vật chu trình Nito Cacbon Chu trình Nito Chu trình Cacbon Giống - Vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trình chuyển hóa sinh học hai chu trình Đa phần trình cần có mặt vi sinh vật xảy Vi sinh vật nhân tố cần để khép kín chu trình - Những trình chuyển hóa sinh học đa phần có lợi hoạt động người - Con người ứng dụng rộng rãi phát triển lợi sử dụng nguồn vi sinh vật để đẩy nhanh kìm hãm trình chuyển hóa chu trình Khác - Một số tác động vi sinh vật ảnh hưởng không tốt đến người, trình nitrat phản nitrat ảnh hưởng không tốt đến nông nghiệp, hệ vi sinh đất - Các trình chuyển hóa chu trình Nito ứng dụng chủ yếu Nông nghiệp, đặc biệt lĩnh vực phân bón 16 - Các trình chuyển hóa chu trình cacbon ứng dụng chủ yếu ngành công nghiệp sản xuất rượu, bia, nước giải khát lên men; đời sống hàng ngày muối rau quả, chế biến sữa chua,…; chế biến thức ăn gia súc Đặc biệt phân bố rộng rãi nhóm vi sinh chuyển hóa hợp chất cacbon góp phần làm môi trường, môi trường bị ô nhiễm HCHC chứa cacbon: Xenluloza, tinh bột,… ... enzym 10 Vi sinh môi trường – Nhóm xenlulaza Nhóm tiết loại enzym hệ enzym xenlulaza Nhóm tiết loại enzym, nhóm khác tiết loại khác, chúng phối hợp với để phân giải chất mối quan hệ hỗ sinh Nhóm. .. Chúng bao gồm nhóm chính: Nhóm vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh, nhóm vi khuẩn cố định nitơ sống tự nhóm vi tảo cố định nitơ Ở nghiên cứu kỹ nhóm đầu: Vi khuẩn cố định nito cộng sinh với họ đậu:...Vi sinh môi trường – Nhóm Chủ đề: SO SÁNH CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA SINH HỌC CƠ BẢN NHỜ VI SINH VẬT TRONG CHU TRÌNH NITO VÀ CACBON A/ Quá trình chuyển hóa sinh học nhờ vi sinh vật chu