Bài giảng Sự trao đổi chất của Vi sinh vật

Bài giảng Sự trao đổi chất của Vi sinh vật nhằm giúp các bạn trình bày được các con đường thu nhận năng lượng, phân biệt được hô hấp hiếu khí và kỵ khí, hiểu được oxy hóa không hoàn toàn, kết nối được các quá trình lên men chủ yếu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Sự trao đổi chất của Vi sinh vậtSỰ TRAO ĐỔI CHẤT CỦA VI SINH VẬT MỤC TIÊU1. Trình bày được các con đường thu nhận năng lượng2. Phân biệt được hô hấp hiếu khí và kỵ khí3. Hiểu được oxy hóa không hoàn toàn4. Kết nối được các quá trình lên men chủ yếu ĐẠI CƯƠNG TRAO ĐỔI CHẤT NĂNG LƯỢNGvsv (ATP, UTP, acetylcoenzym A) ĐẠI CƯƠNG Lieân keát cao naêng NH2 O O O N N CH2 O P O ~ P O ~ P OH N O OH OH OH N Phosphat HO OH Phosphat Ribose Phosphat Adenosin Triphosphat H2OAdenosin-triphosphat Adenosin-diphosphat + Ion phosphat + 7300 cal/m ATPase CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH CỦA ATP NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE2.1. Đường phân (glycosis) hay con đường Embden-Meyerhof (EM), hay con đường fructose -1,6-diphosphat (FDP) EnterobacteriaceaeGlucose acid pyruvicGlucose + 2ATP +2 NAD 2CH3COCOOH + 4ATP + 2NADH+H+ NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE Cần 2 ATP1 pt glucose fructose-1, 6-diphosphat 2 pt triosephotphat Tạo ra 4 ATP Acid pyruvicNhư vậy quá trình EM tạo ra được 2 ATP S. cerevisae, sự lên men tạo sản phẩm cuối cùng là rượu. Vi khuẩn khac lên men lactic tạo acid lactic. ́ Động vật là aicd pyruvic và acid lactic NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE 2.2. Con đường hexosomonophosphat (HMP) hay là con đường oxy hóa pentophosphat (PP) hoặc Warburg-Dicken, Horecker-Racker Phương trình chung :3 hexose-6-phosphat + 6NADP 2 hexose-6-phosphat + trio-3-phosphat• + 3CO2 + 6NADPH+H+• cedoheptulose-7-phosphate fructose-6-phosphate• Transaldolase• chuyển gốc dioxyaceton• 3-phospho- glyceraldehyd erythro-4-phosphate• xylulose-5-phosphate xylulose-5-phosphate Transketolase chuyển nhóm ceton ribo-5-phosphate erythro-4-phosphate NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE oxy hóaglucose-6-phosphate các hợp chất 5 carbon glucose-6-phosphate HMP có chức năng : - Bổ sung đường ribo cho tế bào - Cung cấp NADP. H+H+ cần cho phản ứng sinh tổng hợp khử. Hiệu suất của HMP chỉ 1/2 EM, vì khi biến đổi một phân tử đường glucose thành acid pyruvic thì chỉ tạo một phân tử ATP. NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE - Penicillium chrysogenum có khoảng 2/3 số lượng glucose được chuyển hóa qua con đường HMP- E. coli thường chỉ có 1/3 glucose được chuyển hóa qua HMP.- S. cerevisiae lên men kỵ khí glucose được chuyển hóa theo EM, ở điều kiện thoáng khí 30% glucose được chuyển hóa theo HMP.- Propionibacterium arabinosum chuyển hóa theo EM.- Acetobacter suboxydans chỉ chuyển hóa theo HMP. NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE2.3. Entner-Doudoroff (ED) Sản phẩm trung gian đặc trưng là 2-aceto-3-desoxy-6- phosphogluconic acid, nên còn gọi là con đường CDPG. Cần 1 ATP glucose glucose-6-phosphate 3-phosphoglyceraldehyd Tạo 2 ATP CH3COCOOH• Phương trình chung :• Glucose + ATP + NADP + NAD 2CH3COCOOH + 2ATP + NADPH+H+ + NADH+H+ NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE• - ED phổ biến ở vi khuẩn gram âm và ít gặp ở vi khuẩn kỵ khí.• - Chuyển E. coli từ môi trường glucose sang gluconat (acid gluconic) thì sẽ tạo enzym gluconokinase phosphoryl hóa acid gluconic thành acid 6- P -gluconic và chuyển hóa theo ED. - Pseudomonas phân giải glucose qua gluconat vì có enzym glucodehydrogenase biến glucose thành gluconat. NĂNG LƯỢNG VÀ CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE2.4. Vi sinh vật sử dụng các hợp chất glucid khác Lactobacillus và Neisseria meningitidis có chứa enzym maltophosphorylase, có khả năng phosphoryl hóadisaccharid mà không tiêu tốn ATP.Maltose + H3PO4 Glucose-1-phosphat + Glucose HÔ HẤP3. Hô hấp• Hie á u kh í b a é t b u o ä c (Obligate Aerobes).• Oxy phaân töû laø yeáu toá caàn thieát cho hoaït ñoäng soáng.• Oxy là chaát nhaän hydro.• Khoâng coù oxy vi khuaån khoâng taêng tröôûng vaø cheát.• Hydro töø cô chaát → O2 → H2O Vi hieáu khí (Microaerophile). Caàn noàng ñoä oxy thaáp ñeå hoaït ñoäng soáng. Oxy laøm chaát nhaän electron cuoái cuøng nhöng khoâng phaùt trieån trong ñieàu kieän hieáu khí bình thöôøng vaø m khoù oïc khaên trong ñieàu kieän yeámkhí HÔ HẤP• Kỵ khí không bắt buộc (Faculative Anaerobes)• Tăng trưởng trong điều kiện có hay không có oxy.• Oxy là độc tố của vi khuẩn và oxy sẽ tạo thành H2O2 theo phản ứng :• 2O2- + 2H+ → O2 + H2O2• H2O2 độc, ở vi khuẩn hiếu khí tuyệt đối sẽ bị phân hủy ngay lập tức với sự xúc tác của enzym catalase hoặc peroxydase theo phương trình :• H2O2 → H2O + O2• VK kỵ khí không bắt b ...