GIỚI THIỆU VỀ NHÓM VI KHUẨN VÀ CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CÓ LIÊN QUAN ĐẾN XỬ LÝ PHOSPHO
2.1.2.2. Cơ chế sinh hóa
Cơ chế chuyển hóa nội bào của phản ứng Anammox đến nay vẩn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn. Sử dụng phương pháp đồng vị 15N đã đề cập một cơ chế sinh hóa của Anammox như hình dưới đây ( Jetten et al .,2001 ).
Hình 12: Sinh hóa của quá trình Anammox
- NR : enzyme khử nitrit ( sản phẩm giả thuyết là NH2OH )
- HH : hydrazine hydrolase ( xác tác phản ứng tạo hydrazyne từ ammonium và hydroxylamine )
- HZO: enzyme oxy hóa hydrazine (tương tự enzyme hydroxylamine oxido reductase tức là HAO ở Nitrosomonas).
Theo đó, quá trình đi qua sản phẩm trung gian là hydrazine (N2H4). HZO một enzyme tương tự như enzym HAO tham gia trong quá trình oxy hóa hiếu khí ammonium, sẽ xúc tác cho sự oxy hóa hydrazine thành nitơ phân tử (G0 = -288 KJ/mol). Các điện tử từ quá trình oxy hóa này (4e-) sẽ được chuyển cho sự khử nitrit thành hydroxylamine với sự xúc tác của một enzyme được tạm gọi là NR (G0 =-22.5 KJ/mol). Hydroxylamine tạo ra sẽ phản ứng ngưng tụ với ammonium
để tạo ra hydrazine mới (xúc tác bởi enzyme HH (G0 =-46 KJ/mol)). Chu trình xúc tác như thế cứ thế sẽ được lặp đi lặp lại nhiều lần.
Các bằng chứng ban đầu cho thấy phản ứng ngưng tụ ammonium với hydroxylamine và oxy hóa hydrazine xảy ra bên trong một thể gọi là anammoxosome. Anammoxosome nằm trong tế bào chất, bao bọc bởi màng lipid laderane và có thể tách nguyên vẹn từ tế bào Anammox (Lindsay et al .,2001). Tính chất và chức năng của Anammoxosome vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu và được coi là một trong các vấn đề thú vị của sinh học tế bào (Van Niftrik et al .,2004).
Hình I3: Tế bào Anammox (van Niftrik et al., 2004)
- Cell wall: thành tế bào
- Intracytoplasm: màng trong tế bào chất - Cytoplasmic, membrane: màng tế bào chất - Nucleoid: thể nhân.
Một điểm khá thú vị liên quan đến enzyme HZO của vi khuẩn Anammox là có cấu trúc tương tự HAO trong các vi khuẩn Nitrosomonas, tức là chứa các cytochromec với nhân hấp thụ mạnh ở 468 nm (tương tự P460 của HAO) (Jetten et al., 2001). Vì ion trung tâm của các haem này là sắt (FeII và FeIII), nên các vi khuẩn Anammox có màu đỏ đặc trưng khi quần tụ ở mật độ lớn. Xuất hiện màu đỏ trong bùn hoạt tính là một chỉ thị tốt về sự hiện diện của vi khuẩn Anammox.