II. CÂC KIỂU DINH DƯỠNG Ở VI KHUẨN [2]
2.2. Nguồn thức ăn nitơ của vi khuẩn
Nitơ có ý nghĩa rất quan trọng đối với sự phât triển của vi sinh vật, nguồn Nitơ dễ hấp thụ nhất đối với vi sinh vật lă NH3 vă NH+4, chúng xđm nhập văo tế băo dễ dăng vă ở đó tạo nín câc nhóm amine. Trước đđy có một số quan điểm cho rằng, một số vi khuẩn không sử dụng muối amon để đồng hoâ được. Quan điểm năy không đúng, ngăy nay người ta cho rằng tất cả câc loại vi sinh vật đều có khả năng sử dụng muối amon. Urea lă nguồn thức ăn nitơ trung tính về mặt sinh lý, khi bị phđn giải bởi enzyme urease nó sẽ giải phóng thănh NH3 vă CO2. NH3 được vi sinh vật sử dụng mă không lăm chua môi trường như câc muối amon.
NH2-CO-NH2+ H2O (urease)→ NH3+ CO2
Nhiều khi để nuôi cấy vi sinh vật bằng nguồn nitơ từ urí, người ta phải bổ sung thím muối amon lă vì phải có thức ăn nitơ dễ hấp thụ cho vi sinh vật phât triển đê khi đó mới có men urease để thủy phđn urea.
Nguồn nitơ có trữ lượng nhiều nhất trong tự nhiín đó lă nguồn khí nitơ tự do (N2) trong khí quyển. Chúng chiếm tỷ lệ cao trong không khí (75,5% về khối lượng hoặc 78,16% theo thể tích). Số lượng nitơ trong khí quyển trín mỗi ha đất lă 85000 tấn, trín trâi đất có khoảng 4x1015 tấn. Trong phđn tử khí nitơ hai nguyín tử N liín kết với nhau bằng ba liín kết rất bền vững vì vậy nó khó tâch ra để liín kết với câc chất khâc vă nitơ tuy có nhiều chung quanh ta mă cả người, động vật lẫn cđy trồng đều thiếu thức ăn nitơ.
Đa số vi sinh vật không có khả năng đồng hoâ N2 trong không khí, tuy nhiín có những vi sinh vật có thể chuyển hoâ N2 thănh NH3 nhờ hoạt động xúc tâc của một hệ thống enzyme có tín gọi lă nitrogenase. Người ta gọi câc vi sinh vật năy lă vi sinh vật cố định nitơ còn quâ trình năy đuợc gọi lă quâ trình cốđịnh nitơ (vi khuẩn cốđịnh ở nốt sần cđy họđậu).
Nguồn nitơ hữu cơ thường được sử dụng để nuôi cấy vi sinh vật lă pepton loại chế phẩm thủy phđn không triệt để của một loại protein năo đó.
Về acid amine
Người ta nhận thấy có thể có 3 mối quan hệ khâc nhau đối với từng loại vi sinh vật. Có những loại vi sinh vật không cần đòi hỏi cung cấp bất kỳ một loại acid amine năo. Chúng có khả năng tổng hợp ra toăn bộ những acid amine mă chúng cần từ những nguồn nitơ vô cơ hay hữu cơ chuyển thănh dạng NH3 để xđy dựng cơ thể. Người ta gọi nhóm vi sinh vật năy lă tự dưỡng amine. Có những vi sinh vật bắt buộc phải cung cấp thím một số acid amine trong quâ trình sống mă chúng không có khả năng tổng hợp được gọi chúng lă vi sinh vật dị dưỡng acid amine, loại năy chúng tổng hợp protein vă nguyín sinh chất của mình từ những acid amine có sẵn, acid amine được sử dụng lăm nguyín liệu trực tiếp không bị phđn giải thănh NH3. Protein lă hợp chất cao phđn tử chúng không thể xđm nhập văo tế băo vi sinh vật. Vì vậy chỉ có những vi sinh vật tiết văo môi trường men protease thủy phđn protein thănh peptid vă acid amine thì nó mới có khả năng đồng hóa được protein . Rất nhiều vi sinh vật có được khả năng năy, đặc biệt lă câc vi sinh vật gđy thối yếm khí. Loại thứ ba lă vi sinh vật không có câc acid amine trong môi trường vẫn phât triển được, nhưng nếu có mặt của một số acid amine thì chúng phât triển tốt hơn.
Nhu cầu về câc loại acid amine ở câc loăi vi sinh vật khâc nhau lă không giống nhau.
Để tìm hiểu mối quan hệ giữa acid amine của một chủng vi khuẩn năo đó, trước hết người ta cấy chúng lín môi trường dinh dưỡng có nguồn nitơ duy nhất lă muối amon. Nếu chúng phât triển được, chứng tỏ chúng thuộc nhóm tự dưỡng amine. Nếu chúng không phât triển được vă sau khi bổ sung dịch acid amine (thủy phđn casein có trộn thím tryptophan) lại phât triển tốt thì chúng thuộc nhóm dị dưỡng acid amine, nếu sau khi bổ sung acid amine mă vẫn không phât triển được thì phải xem xĩt đến câc yếu tố, nguồn carbon, vitamine, pH,...
Muốn biết quan hệ của một chủng vi khuẩn năo đó với từng loại acid amine riíng bịít, người ta sử dụng môi trường có chứa đầy đủ nguồn thức ăn carbon, khoâng, vitamine (dạng hoâ chất tinh khiết nhưng không chứa acid amine), lần lượt bổ sung từng loại acid amine văo môi trường vă theo dõi sự phât triển của chúng đối với chúng vi sinh vật năy. Cũng có thể đưa văo môi trường một hỗn dịch chứa đầy đủ câc acid amine vă câc hỗn dịch đê loại bỏ một câch phđn biệt từng acid amine một. Theo dõi sự phât triển của vi sinh vật, sẽ xâc định được nhu cầu của chúng đối với từng loại acid amine.
Nhiều vi sinh vật có khả năng dùng một loại acid amine năo đó lăm nguồn thức ăn nitơ duy nhất. Chúng sẽ phđn giải amine năy thănh NH3 rồi sau đó tự tổng hợp nín câc acid amine khâc.
Có những chủng vi sinh vật biểu hiện mối quan hệ mật thiết giữa nồng độ một acid amine năo đó trong môi trường vă sự phât triển của chúng. Người ta gọi chúng lă những vi sinh vật chỉ thị, dùng trong việc định lượng acid amine.
Có thể dùng phương phâp gđy đột biến để tạo ra câc chủng vi sinh vật ''khuyết dưỡng'', tức lă những chủng mất đi khả năng tự tổng hợp một chất năo đó, chúng trở nín mẫn cảm với sự có mặt với nồng độ của chất mă chúng cần (một acid amine, một
viatmin,...). Phương phâp phđn tích acid amine nhờ vi sinh vật ngăy căng được sử dụng rộng rêi trín thế giới. Nó cho phĩp phât hiện những nồng độ acid amine rất thấp.