Title CHƯƠNG 1. CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT.doc ✅

Trang 2 Naêng löôïng aùnh saùng22Heä saéc toá quang hôïp nCO + HX CHO+ X Trong cơ chế này, HX đóng vai trò là chất cho hiđro và electron. Kiểu dinh dưỡng này có ở các nhóm vi sinh vật như vi khuẩn lam, vi khuẩn lưu huỳnh màu lục, màu tía và các loài tảo. Kiểu dinh dưỡng này cũng có ở các sinh vật đa bào như thực vật. Trong các hệ sinh thái, đặc biệt là hệ sinh thái dưới nước, vi sinh vật quang tự dưỡng đóng vai trò là sinh vật sản xuất, cung cấp phần lớn nguồn vật chất hữu cơ cho toàn bộ quần xã sinh vật trong thủy vực. b. Vi sinh vật quang dị dưỡng Các vi sinh vật này cũng có khả năng hấp thu và chuyển hóa năng lượng ánh sáng thành dạng năng lượng có thể cung cấp cho các hoạt động sống của cơ thể trong đó có việc tổng hợp các chất hữu cơ cấu trúc nên tế bào. Tuy nhiên, chúng bắt buộc phải lấy cacbon từ môi trường ở dạng hữu cơ. Phương trình đồng hóa của nhóm vi sinh vật này có thể mô tả như sau: Cacbon hữu cơ + HX NL aùnhsaùng Khuaån dieäp luïc Chất hữu cơ của cơ thể + X Kiểu dinh dưỡng này chỉ gặp ở một số loài vi khuẩn ở biển và vi khuẩn ưa mặn (như Rhodospirilium). HX ở đây là nguồn hiđro và electron, thường là các axit hữu cơ (acetate hay fumarate) hoặc H 2 , không phải là H 2 O hay H 2 S. c. Vi sinh vật hóa tự dưỡng Đây là các loài vi sinh vật lấy năng lượng từ phản ứng oxi hóa các hợp chất vô cơ và sử dụng CO 2 làm nguồn cacbon. Năng lượng có được là nhờ oxi hóa các hợp chất vô cơ như 22 222342NH,NO,H,HS,S,SO,Fe... Chúng hình thành một nhóm rất hạn chế tham gia vào các chu trình vật chất sống ở trong đất và nước như Hydrogenomonas oxi hóa hydro, Nitrosomonas oxi hóa 3NH, Nitrobacter oxi hóa nitrite, Thiobacillus oxi hóa các hợp chất khử của lưu huỳnh… Kiểu dinh dưỡng này chỉ có ở vi sinh vật nhân sơ. Phương trình đồng hóa tổng quát: 22AOAO Năng lượng  22 nCOHX CHOX d. Vi sinh vật hóa dị dưỡng Nhóm vi sinh vật này phải tiêu thụ các chất hữu cơ để lấy cả năng lượng và cacbon. Nhóm này bao gồm các vi khuẩn, vi nấm và động vật nguyên sinh. Rất nhiều loài trong nhóm này là các loài vi sinh vật gây bệnh cho người và động vật đang rất được chú ý. Để lấy được năng lượng từ các chất hữu cơ, các vi sinh vật này cần phải phân giải chúng thành các chất đơn giản hơn. Quá trình này được thực hiện thông qua chuỗi các phản ứng oxi hóa khử liên tiếp trong tế bào mà bản chất chính là quá trình dị hóa. Và đương nhiên, năng lượng tạo ra trong quá trình này chỉ được sử dụng một phần cho quá trình đồng hóa, phần còn lại cung cấp cho các hoạt động sống khác của tế bào. Có thể tóm tắt các quá trình này như sau: Oxi hóa + Cacbon hữu cơ Chất hữu cơ của cơ thể Cần chú ý rằng, nguồn năng lượng trực tiếp tham gia vào quá trình đồng hóa của vi sinh vật chính là năng lượng ATP. Năng lượng đề cập trong các kiểu dinh dưỡng chỉ là năng lượng sơ cấp. Khi hấp thu vào cơ thể, vi sinh vật cần phải có quá trình chuyển hóa nó thành năng lượng ATP mới có thể sử dụng được. Trong quá trình sống, mỗi loài vi sinh vật thường có một kiểu dinh dưỡng đặc trưng. Tuy nhiên, kiểu dinh dưỡng của vi sinh vật có thể thay đổi tùy điều kiện môi trường. Ví dụ, trong môi trường khan hiếm nguồn cacbon hữu cơ, các loài vi sinh vật quang tự dưỡng tăng cường tổng hợp các sản phẩm sơ cấp từ Chất hữu cơ dạng khử (2CO và 2HO ) hoặc chất hữu cơ dạng oxi hóa Năng lượng Các hoạt động khác

Trang 4 Về cơ chế, cố định nitơ là quá trình khử liên tiếp phân tử nitơ thành sản phẩm cuối cùng là 3NH. Quá trình này cần có sự tham gia của ATP và các chất khử mạnh như NADH,… 2H2H2H 2234ATP4ATP4ATPNNHNNHHNNH2NH Cần chú ý rằng, enzym nitrogenaza chỉ hoạt động trong môi trường kị khí (không có oxi phân tử). Vì thế, các loài hiếu khí luôn có sự biến đổi phù hợp để tạo điều kiện cho hoạt động của enzym này. Ở các vi khuẩn sống tự do (trừ vi khuẩn lam), tiếp xúc trực tiếp với oxi, chúng có cơ chế ngăn chặn sự xâm nhập của oxi vào trong tế bào chất. Quá trình hô hấp hiếu khí xảy ra trên màng, làm cho phần lớn oxi được hấp thu và chuyển hóa thành 2HO trước khi vào trong tế bào chất. Phần oxi dư thừa sẽ được biến đổi thành 2HO bởi hệ enzym hydogenaza trên màng tế bào. Sơ đồ cố định nitơ ở các loài vi khuẩn hiếu khí (trừ vi khuẩn lam) Ở vi khuẩn lam, chúng hạn chế sự tạo oxi trong tế bào khi quang hợp bằng cách thực hiện cố định đạm trong các tế bào dị hình, nơi mà quá trình tổng hợp ATP được thực hiện theo con đường photphoryl hóa vòng và quang hợp không thải 2O (ở tế bào dị hình, chất cho hiđro và e là 2HS). Đối với các loài vi khuẩn hiếu khí cộng sinh trong nốt sần cây họ đậu, nốt sần đã tạo ra những cấu trúc tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của vi sinh vật. Phần vỏ bao quanh tế bào vi khuẩn (nằm trong nốt sần) có sự xuất hiện của leghemglobin, một loại sắc tố có khả năng liên kết với oxi, cung cấp cho vi khuẩn giống như Hb của người. Sắc tố này đảm bảo không có oxi tự do trong tế bào vi khuẩn nhưng vẫn có đủ oxi cho vi khuẩn hô hấp. Ngoài ra, cây họ đậu còn cung cấp đường cho vi khuẩn. Ngược lại, cây nhận NH 4 + từ vi khuẩn. Sơ đồ cố định nitơ ở vi khuẩn lam Ý nghĩa của quá trình cố định nitơ: - Chuyển hóa nitơ từ dạng cây không hấp thu được sang dạng cây có thể hấp thu được. Đây là nguồn phân bón quan trọng đối với cây trồng. - Khép kín chu trình nitơ trong tự nhiên.