Chương 5 Trao đổi chất ở vi sinh vật (Phần 1)

I. Các con đường phân giải hexose 1. Con đường Embden - Meyerhof - Parnas (EMP hay đường phân) 1.1 Cơ chế (hình 5.1) Glucose (1) Glucose - 6 P (2) Fructose - 6P ATP (3) ADP Fructose - 1,6 DP (5) (4) (AlPG) Glyceraldehyd - 3P Dioxy acetone – P (DAP) H PO NAD (6)3 4NADH2 a. 1,3 diphosphoglyceric (a. 1,3DPG) ADP (7) ATP a.3 P - Glyceric (A3PG) (8) a.2P- Glyceric (A2PG) (9) Phosphoenolpyruvic (PEP) (10) ADP A TP Trong điều kiện có hoặc không có O2, glucose đều được chuyển thành pyruvate qua 10 phản ứng, trong...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 5 Trao đổi chất ở vi sinh vật (Phần 1)Chương 5 Trao đổi chất ở vi sinh vật (Phần 1)I. Các con đường phân giải hexose1. Con đường Embden - Meyerhof - Parnas (EMP hay đường phân) 1.1 Cơ chế (hình 5.1) Glucose (1) Glucose - 6 P (2) Fructose - 6P ATP (3) ADP Fructose - 1,6 DP (5) (4)(AlPG) Glyceraldehyd - 3P Dioxy acetone – P (DAP) H PO NAD (6) 3 4 NADH2 a. 1,3 diphosphoglyceric (a. 1,3DPG) ADP (7) ATP a.3 P - Glyceric (A3PG) (8) a.2P- Glyceric (A2PG) (9)Phosphoenolpyruvic (PEP) (10) ADP A TP Trong điều kiện có hoặc không có O2, glucose đều được chuyển thànhpyruvate qua 10 phản ứng, trong đó 3 phản ứng 1, 3 và 10 là phản ứng mộtchiều, còn các phản ứng khác là phản ứng thuận nghịch. Trừ chất a. Pyruvicđầu và chất cuối, tất cả các chất trung gian trong chu trình đều ở dạngphosphoryl hóa. Gốc phosphoryl mang 3 chức năng là giúp cho chất trunggian mang điện tích âm cao không thể thoát ra ngoài, là vị trí gắn enzyme vàlà vị trí cung cấp liên kết cao năng. Phương trình chung: Glucose 2 pyruvate + 2ATP + 2 NADH 2 ATP được tạo thành từ 2 phản ứng 7 và 10. Sự tạo thành ATP ở 2 phảnứng trên gọi là phosphoryl hóa ở mức độ cơ chất vì phosphate cao năngtrước đó là một phần của phân tử chất trao đổi (1,3 di - P - glycerate vàPEP), khi có mặt của ADP thì chất trao đổi sẽ chuyển gốc P cho ADP tạothành ATP. Có thể chia con đường EMP thành 4 giai đoạn: 1. Hoạt hóa glucose tạo fructose - 1,6 diphosphate (có thể xẩy ra ở nhiềumonosaccharide khác). 2. Bẻ đôi phân tử fructose - 1,6 diphosphate tạo AlPG và DAP. 3. Ôxy hóa AlPG thành A2PG. 4. Chuyển hóa A2PG tạo acid pyruvic (hình 5.1).1.2. Ý nghĩa của con đường EMP - Quá trình đường phân cung cấp cho tế bào 6 trong số 12 tiền chấtdùng để tổng hợp các đơn vị kiến trúc: glucose - 6-P, fructose - 6-P, 3-P-glyceraldehyd, 3P - glycerate, PEP, pyruvate. - Cung cấp năng lượng cho hoạt động sống của tế bào tuy hiệu suấtkhông cao (khoảng 10%), nhưng đây là con đường nguyên thủy nhất gặp ởhầu hết sinh vật.2. Con đường pentosophosphate ôxy hoá (PP, HMP) Do một đột biến nào đó (thiếu enzyme) mà một số vi sinh vật có thểchuyển hóa glucose thành pyruvate theo con đường PP (hình 5.2). Từ glucose qua quá trình decarboxyl hóa tạo ribuloso - 5P và CO . Các 2phản ứng tiếp theo là sự chuyển hóa giữa pentoso- 5P và hexoso - 6P. Ý nghĩa của chu trình: Xét về mặt năng lượng, từ 1 phân tử glucose khiphân giải tạo 35 ATP nhưng qua con đường này tạo riboso - 5P tham gia vàoquá trình sinh tổng hợp acid nucleic, tạo các loại đường C4, C7... tham giavào quá trình sinh tổng hợp acid amin. Con đường này tạo NADPH2 cầnthiết cho các phản ứng sinh tổng hợp trong tế bào. Đây là con đường phângiải đường thường gặp ở vi khuẩn thuộc giống Pseudomonas. Phương trình tổng quát: Glucose + 6O 6CO + 6H O + 35ATP 2 2 23. Con đường KDPG (2keto - 3deoxy - 6Pgluconate) Phương trình tổng quát như sau: Glucose 2 Pyruvate + ATP + NADH2+ NADPH2 Con đường KDPG giúp cho nhiều vi khuẩn sử dụng gluconate và chỉgặp ở một số vi khuẩn. Ở E. coli và nhiều loài của Clostridium chuyển hóaglucose qua con đường EMP nhưng phân giải gluconate qua con đườngKDPG. Qua các con đường phân giải glucose, pyruvate được tạo thành. Nếu trong điều kiện hiếu khí các vi sinh vật sẽ ôxy hoá pyruvate tạoCO2 và nước. Nếu điều kiện kị khí các vi sinh vật sẽ tiến hành quá trình lênmen hoặc hô hấp kị khí (hình 5.3). GlucoseErytrosGlucoseGlucoseFructosFrutoseFructosFructosErytroseRibuloseXiluloseXiluloseXiluloseXiluloseRiboseRiboseHình 5.2 Con đườngpentosophosphate 4. Ôxy hoá pyruvate Pyruvate chiếm vị trí trung tâm trong trao đổi chất trung gian và là tiềnchất của nhiều sản phẩm. Nhiều vi sinh vật ôxy hóa pyruvate thành acetyl -CoA chủ yếu qua 3 phản ứng sau (hình 5.4): GlucoseGlucose -6- hh6 -phosphoglucono-18-lactose 6 -phosphogluconate2-keto-3 deoxy-6-phosphogluconate pyruvate Glyceraldehyd1,3 3-phosphoglycerat2-phosphoglycerate Phosphoenol-pyruvate + Pyruvate +CoA+NAD Acetyl - CoA + NADH2 + CO2 (1) Pyruvate + + CoA + 2Fd Acetyl - CoA + 2FdH + CO (2) Pyruvate + CoA + NAD 2 Acetyl - CoA + formate (3) (Formate - Fd - ferredoxin) Phản ứng (1) do phức hệ pyruvate - dehydrogenase (PDH) xúc tác.PDH gặp ở hầu hết vi sinh vật hiếu khí (không gặp ở vi khuẩn kị khí bắt +buộc). PDH gồm 3 enzyme, ngoài CoA và NAD còn cần TPP (thiamine -pyrophosphate) và acid lip ...