Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Vi sinh thực phẩm: Chương 6 Cơ chế chính của quá trình trao đổi chất, gồm các nội dung chính như sau: Các con đường phân giải hợp chất hydratcarbon; Hô hấp hiếu khí bắt buộc (oxi hóa hoàn toàn). Mời các bạn cùng tham khảo!
CHƯƠNG VI CƠ CHẾ CHÍNH CỦA Q TRÌNH TRAO ĐỔI CHẤT Tế bào cần lượng để sống phát triển Cơ thể VSV lấy lượng từ trình trao đổi chất (chuyển hóa chất dinh dưỡng từ môi trường thành lượng) yếu tố cần thiết cho vsv: -nguyên liệu để xây dựng tế bào - lượng cho hoạt động sống Năng lượng nguyên liệu cung cấp từ nguồn dinh dưỡng bên tế bào Sau hấp thụ vào tế bào, enzyme có vai trị biến đổi chất giải phóng lượng Q trình biến đổi chất tế bào gồm giai đoạn: Dị hóa: tạo chất lượng Đồng hóa: sử dụng lượng chất để sinh tổng hợp 105 GIAI ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI CHẤT DINH DƯỠNG TRONG TẾ BÀO VSV GIAI ĐOẠN CATABOLISM (dị hóa): Q trình tạo lượng cho tế bào Các chất dinh dưỡng phức tạp phân cắt tạo thành phân tử đơn giản GIAI ĐOẠN AMPHIBOLISM: tiếp tục phân cắt sản phẩm giai đoạn dị hóa thành sản phẩm trung gian GIAI ĐOẠN ANABOLISM (đồng hóa): Q trình cần cung cấp lượng Tế bào sử dụng sản phẩm trung gian để tổng hợp thành chất cần thiết cho thể Q trình dị hóa Gồm giai đoạn: • Giai đoạn 1: Phân cắt đại phân tử thành đơn phân • Giai đoạn 2: phân giải đơn phân thành phân tử đơn giản hơn.Sản phẩm: Acid pyruvic (pyruvate), Acetyl-CoA • Giai đoạn 3: gồm chu trình khác giúp chuyển hóa sản phẩm giai đoạn tạo lượng sản phẩm trao đổi chất 106 Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn GIAI ĐOẠN DỊ HỐ • Năng lượng sinh tích lũy hợp chất cao – Adenosine triphosphat (ATP) – Adenosine diphosphate (ADP) ATP ATP + H2O → ADP + Pi ∆G˚ = −30.5 kJ/mol (−7.3 kcal/mol) ATP + H2O → AMP + PPi ∆G˚ = −45.6 kJ/mol (−10.9 kcal/mol) 107 Mối quan hệ đồng hóa dị hóa tế bào Trong suốt q trình dị hóa, lượng chuyển từ dạng sang dạng khác 108 CÁC CON ĐƯỜNG PHÂN GIẢI HỢP CHẤT HYDRATCARBON (6C) VSV phân giải Hydratcarbon theo đường phụ thuộc vào hệ enzyme cấu trúc VSV Sản phẩm tạo cuối tất đường phân giải axit pyruvic VSV tạo lượng từ chất hữu vô đa số sử dụng chất hữu (glucose) Tất VSV giai đoạn đầu phân giải glucose giống nhau, theo đường (EMP, PP, ED) CON ĐƯỜNG EMP (Embden – Meyerhof) (quá trình Glycolyse) CON ĐƯỜNG PP (Pentoses phosphates) CON ĐƯỜNG ED (Entner – Doudoroff) CON ĐƯỜNG EMP (Embden – Meyerhof) (Glycolyse) Glucose → pyruvate + 2ATP + 2NADH2 tiền chất dùng để tổng hợp đơn vị cấu trúc: 1) Glucose-6-P 2) Fructose-6-P 3) 3-P glyceraldehyd 4) 3-P-glycerat 5) P-enol pyruvate 6) Pyruvate 109 CON ĐƯỜNG EMP (Embden – Meyerhof) (Glycolyse) Là đường phổ biến để phân giải glucose Được tìm thấy tất nhóm VSV quan trọng Có thể xảy điều kiện có hay khơng có Oxi Xảy tế bào chất với tham gia 10 loại enzyme khác Glucose chuyển thành pyruvat qua 10 phản ứng tạo chất trung gian dạng phosphoryl hóa 110 Chu trình đường phân kỵ khí (EMB) 111 HƠ HẤP HIẾU KHÍ Con đường PP (Pentose phosphates pathway) Glucose-6-P bị oxyd hóa thành hợp chất 5C Sản phẩm cuối Pyruvate Glucose → pyruvate + 3CO2 + 6NADPH2 +1NADH2 + 1ATP Ở đa số VSV, tồn song song đường EMP PP hoạt động sống 112 Con đường PP (Pentose phosphates pathway) Các chức đường PP: Phân giải đường 5C 6C Cung cấp ATP (=1/2 đường EMP) Cung cấp NADH nguồn eCung cấp đường 5C 4C ribose-5-P (dùng để tổng hợp acid nucleic, ADP, …) erytroza-4-P (tổng hợp acid amin thơm) Con đường ED (Entner-Doudoroff ) Đa số vi khuẩn sử dụng đường EMP PP, vài loài sử dụng đường ED thay cho đường glycoside Glucose → pyruvate + ATP + NADPH + NADH Con đường ED tìm thấy Pseudomonas rhizobium, Azotobacter, Agrobacterium vài vi khuẩn gram âm khác 113 Con đường ED (Entner-Doudoroff ) Các chất sinh giai đoạn (pyruvate Acetyl-CoA) tham gia q trình sau: Hơ hấp hiếu khí: oxi chất nhận điện tử trình phân giải chất hữu Hơ hấp kị khí: khơng cần oxi, chất nhận điện tử muối vơ Q trình lên men: chất nhận điện tử cuối chất hữu Hơ hấp hiếu khí Định nghĩa: hơ hấp hiếu khí q trình oxyd hóa – khử chất hữu hay vô để lấy lượng điều kiện có oxy khơng khí, oxy khơng khí đóng vai trị chất nhận điện tử cuối Hơ hấp hiếu khí có liên quan đến q trình sau: Con đường phân giải chất hữu (glycoside) Chu trình acid tricarboxylic (ATC – chu trình Krebs) Chuỗi vận chuyển điện tử hay chuỗi hơ hấp 114 HƠ HẤP HIẾU KHÍ BẮT BUỘC (OXI HĨA HỒN TỒN) Chu trình Kreb (Citric acid Cycle) 115 Trong chu trình Krebs: phân tử acetyl-CoA bị oxy hóa tạo thành CO2 phân tử NADH phân tử FADH2 phân tử ATP Hiệu suất ATP chuỗi hô hấp: NADH → ATP FADH2 → ATP 116 Từ đường glycoside (chu trình EMP) Phosphoryl hóa mức chất (ATP) 2ATP Phosphoryl oxy hóa với NADH Từ chuyển pyruvate thành acetyl-CoA Phosphoryl oxy hóa với NADH Từ chu trình Tricarboxylic acid (chu trình Krebs) Phosphoryl hóa mức chất (ATP) 2ATP Phosphoryl oxy hóa với NADH Phosphoryl oxy hóa với FADH2 Tổng 6ATP 6ATP 18ATP 4ATP 38ATP C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP 117 Hơ hấp kị khí Hơ hấp kị khí q trình oxy hóa – khử chất dinh dưỡng để tạo lượng điều kiện vắng mặt oxy khơng khí Có tham gia chuỗi hơ hấp phần chu trình Krebs Chất nhận cuối chất vô cơ: muối nitrat, muối sulphat, carbonic Năng lượng (ATP) tạo thấp hô hấp hiếu khí cao q trình lên men 118 Q trình lên men Định nghĩa: trình sản sinh lượng chất cho nhận điện tử chất hữu Khơng có tham gia chuỗi truyền điện tử chu trình Krebs Điều kiện lên men: thường xảy điều kiện yếm khí (khơng có Oxi) VSV hiếu khí bắt buộc khơng thực lên men VSV kị khí tùy nghi: lên men điều kiện khơng có Oxi, điều kiện có Oxi chúng hơ hấp Riêng nhóm vi khuẩn lactic (vi hiếu khí) lên men điều kiện có Oxi Fermentation pathway 119 ... 2NADH2 tiền chất dùng để tổng hợp đơn vị cấu trúc: 1) Glucose -6 - P 2) Fructose -6 - P 3) 3-P glyceraldehyd 4) 3-P-glycerat 5) P-enol pyruvate 6) Pyruvate 109 CON ĐƯỜNG EMP (Embden – Meyerhof) (Glycolyse)... 5C 6C Cung cấp ATP (=1/2 đường EMP) Cung cấp NADH nguồn eCung cấp đường 5C 4C ribose-5-P (dùng để tổng hợp acid nucleic, ADP, …) erytroza-4-P (tổng hợp acid amin thơm) Con đường ED (Entner-Doudoroff... Phosphoryl oxy hóa với NADH Phosphoryl oxy hóa với FADH2 Tổng 6ATP 6ATP 18ATP 4ATP 38ATP C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP 117 Hơ hấp kị khí Hơ hấp kị khí q trình oxy hóa – khử chất dinh dưỡng để