Bài giảng Vi sinh đại cương: Chương 4 - Đào Hồng Hà cung cấp cho học viên các kiến thức về sự chuyển hóa các chất trong thiên nhiên nhờ vi sinh vật; sự phân bố vi sinh vật trong tự nhiên; sự chuyển hóa các hợp chất chứa nito; cố định n2; cơ chế của quá trình cố định nito;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
CHƯƠNG 4 SỰ CHUYỂN HĨA CÁC CHẤT TRONG THIÊN NHIÊN NHỜ VI SINH VẬT 4.1. Sự phân bố vi sinh vật trong tự nhiên 4.1.1. Vi sinh vật trong khơng khí Mơi trường khơng khí khác nhau tùy từng vùng: Các loại khí: O2, N2, CO2, SO2, H2S, … Vd: Vùng núi cao → O2 cao, thành phố và KCN → H2S, SO2, CO2… Các đk mơi trường: T0, độ ẩm, ánh sáng Sự phân bố của vsv khác nhau tùy từng vùng Khơng khí khơng phải là mơi trường sống của vsv Nguồn gốc vi sinh vật trong khơng khí VSV từ đất, nước, hoạt động của con người, động vật, thực vật … được phát tán khắp mọi nơi nhờ gió, bụi VSV có bào tử có khả năng tồn tại lâu trong kk (vi sinh vật gây bệnh: vk gây bệnh đường hơ hấp, vk gây bệnh rỉ sắt ở thực vật…) Phân bố vsv trong kk phụ thuộc 3 yếu tố: Khí hậu trong năm, vùng địa lý và hoạt động sống của con người Theo kết quả nghiên cứu của Omelansku lượng vi sinh vật trong các mùa thay đổi như sau (số lượng trung bình trong 10 năm). Nấm mốc Vi khuẩn Mùa đông 4305 1345 Mùa Xuân 8080 2275 Mùa Hè 9845 2500 Mùa Thu 5665 2185 Lượng vi sinh vật trong 1 lít khơng khí Độ cao (m) Lượng tế bào 500 2,3 1000 1,5 2000 0,5 5000-7000 Rất Lượng vi sinh vật/1m3 khơng khí Nơi chăn ni 106 – 2x106 Khu cư xá x 104 Đường phố x103 Cơng viên thành phố x 102 Ngồi biển 1-2 4.1.2. Vi sinh vật trong nước Mơi trường nước: ao, hồ, sơng, biển, nước ngầm … VSV có mặt khắp nơi trong các nguồn nước, số lượng và thành phần vsv khác nhau tùy thuộc mơi trường Các yếu tố mơi trường ảnh hưởng : Hàm lượng muối, chất hữu cơ, pH, nhiệt độ và ánh sáng Nguồn nhiễm vsv: đất, chất thải của người và động Vi sinh vật trong các mơi trường nước khác nhau Nước ngọt: nhiễm khuẩn từ đất, có mặt hầu hết các vsv trong đất Nước ngầm, suối: nghèo vsv (nghèo chất dd) vi khuẩn sắt Leptothrix orchracea, vk lưu huỳnh lục và tía (suối chứa S, vk Leptothix thermalis (suối nước nóng) Ao, hồ, sơng: VSV tự dưỡng cao và vsv dị dưỡng phân hủy chất hữu cơ (chất thải sinh hoạt, CN) 4.1.3. Vi sinh vật trong đất Đất là mơi trường thích hợp nhất đối với vsv (giàu chất hữu cơ, vơ cơ và khống chất) Sự phân bố vsv ở các tầng đất khác nhau phụ thuộc vào chất dd, mức độ thống khí, độ ẩm và nhiệt độ VSV đất: vk,vi nấm, xạ khuẩn, virus, tảo, NSĐV VSV trong đất phân bố theo: chiều sâu, loại đất, cây trồng Sự phân bố vsv (số tb/1g đất) theo chiều sâu theo tầng đất (cm) 9-20 cm 70,3 x 106 20-40 cm 48,6 x 106 40-80 cm 45,8 x106 80- 120cm 40,7 x 106 Chu trình Carbon CHU TRÌNH CACBON Gồm các giai đoạn sau: Q trình Quang hợp Q trình phân giải các hợp chất hữu cơ Phân giải cellulose và pectin Phân giải tinh bột Phân giải đường đơn: lên men và hơ hấp Phân giải chất béo và acid béo Q trình quang hợp Pha tối quang hợp Vi sinh vật cố định CO2 ( Vk lam, tảo) VSV phân giải cellulose (cellullase) và pectin (pectinase) Vi nấm: Tricoderma, Aspergillus, Fusarium, Mucor vv Vi khuẩn hiếu khí: Pseudomonas, Cellulomonas, Achromobater, vi khuẩn nhầy Mixococcus Hutchínonii Vi khuẩn kị khí: Clostridium, Ruminococcus Xạ khuẩn: Streptomyces CẤU TRÚC CELLULOSE HỆ ENZYME PHÂN GIẢI CELLULOSE Xenlobiohydrolaza: Cắt đứt liên kết hydro …thành dạng vơ định hình Endoglucanaza Cắt đứt liên kết β1,4 tạo thành những chuỗi dài Exogluconaza Phân giải các chuỗi thành disaccarit (Xenlobioza) βglucosidaza Q trình phân giải cellulose và pectin có ý nghĩa: Khống hóa xác thực vật → tạo mùn Giảm chất lượng ngun liệu thực vật: thủy phân pectin → tơi thịt quả và rau → thối mục ấm; thủy phân cellulose → phá hỏng thành tế bào → vsv dễ xâm nhập Vi sinh vật phân giải tinh bột Vi nấm:Aspergillus, Fusarius, Rhizopus … Vi khuẩn: Bacillus, Cytophaga, Pseudomonas, … một số xạ khuẩn CẤU TRÚC TINH BỘT HỆ ENZYME PHÂN GIẢI TINH BỘT αamilaza (endoamilaza) Cắt đứt liên kết 1,4 glucozit tạo thành các đường mantotrioza (dịch hóa tinh bột) Βamilaza (exoamilaza) Cắt đứt liên kết 1,4 – glucozit ở cuối phân tử tạo thành disaccarit mantoza Amilo 1,6 glucosidaza Cắt đứt liên kết 1,6 glucozit tại chổ phân nhánh của amilopectin Glucoamilaza Cắt cả 2 liên kết 1,6 và 1,4 glucozit tạo thành glucose và các Vi sinh vật phân giải chất béo và acid béo Vi nấm:Oidium lactis, Clasdosporium hebarium, nhiều loài thuộc Aspergilus và Penicillium, Fusarius, Rhizopus Vi khuẩn: Micrococcus, Chromobacterium, Prodigioscens, Perseudomonas. Vk Pseudomonas fluorescens (mạnh mẽ nhất) Ngồi ra cịn có một số xạ khuẩn Chất béo: este của glyceryl và a.béo Vi sinh vật có hệ enzyme lipaze sẽ phân hủy chất béo → glyceryl và a.béo tự do Glyceryl → vsv oxh → CO2 và H2O A.béo → peoxyt của axit béo → axit, aldehyt, xeton và …làm cho chất béo có những mùi vị khó chịu (lipoxygenaza ) → CO2 và H2O Chu trình Sulfur ... 1000 1,5 2000 0,5 500 0-7 000 Rất Lượng? ?vi? ?sinh? ?vật/1m3 khơng khí Nơi chăn nuôi 106 – 2x106 Khu cư xá x 1 04 Đường phố x103 Công vi? ?n thành phố x 102 Ngồi biển 1-2 4. 1.2.? ?Vi? ?sinh? ?vật trong nước Mơi trường nước: ao, hồ, sơng, biển, nước ngầm ... Theo kết quả nghiên cứu của Omelansku lượng? ?vi? ? sinh? ?vật trong các mùa thay đổi như sau (số lượng trung bình trong 10 năm). Nấm mốc Vi khuẩn Mùa đơng 43 05 1 345 Mùa Xuân 8080 2275 Mùa Hè 9 845 2500 Mùa Thu 5665 2185 Lượng? ?vi? ?sinh? ?vật trong 1 lít khơng khí... Vi? ?sinh? ?vật trong chu trình carbon Tham gia cố định cacbon (CO2) tạo thành CHC chứa carbon (vi? ?sinh? ?vật tự dưỡng quang năng,? ?vi? ?sinh? ?vật tự dưỡng hóa năng) Tham gia phân hủy các CHC thành CO2 (vi? ?sinh? ?vật dị