Giáo trình Công nghệ sinh học trong sản xuất và đời sống part 3

Ngày nay, người ta đã sản xuất phân bón nốt sần Rhizobium bằng cách phân lập các vi khuẩn nốt sần, tiến hành nuôi cấy nốt sần này ở nồi lên men lớn với các môi trường dinh dưỡng thích hợp (nguồn hydrocarbon và protein). Khi dung dịch nuôi cấy đạt được một lượng lớn vi khuẩn đem ra trộn lẫn với than bùn khô đã được nghiền cùng với rỉ đường, đóng túi nhỏ để hở miệng túi từ 3-5 ngày ở nhiệt độ 20oC rồi dán túi, bảo quản trong tủ lạnh và chuyển đến nơi tiêu dùng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Công nghệ sinh học trong sản xuất và đời sống part 3 45 CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn Lung Ngày nay, người ta đã sản xuất phân bón nốt sần Rhizobium bằng cách phân lập các vi khuẩn nốt sần, tiến hành nuôi cấy nốt sần này ở nồi lên men lớn với các môi trường dinh dưỡng thích hợp (nguồn hydrocarbon và protein). Khi dung dịch nuôi cấy đạt được một lượng lớn vi khuẩn đem ra trộn lẫn với than bùn khô đã được nghiền cùng với rỉ đường, đóng túi nhỏ để hở miệng túi từ 3-5 ngày ở nhiệt độ 20oC rồi dán túi, bảo quản trong tủ lạnh và chuyển đến nơi tiêu dùng . Đó là loại phân sinh học nitragin. - Vi khuẩn lam (tảo lam) cố định N2 Từ năm 1910, Bottomley đã cho rằng trong túi lá bèo dâu ngoài tảo lam Anabaena còn có các loài vi khuẩn khác như Pseudomonas radicicola và các loài Azotobacter. Tảo lam đã cung cấp cho vi khuẩn các sản phẩm quang hợp còn vi khuẩn cung cấp nitrogen đã cố định được cho tảo lam. Ở Việt Nam, Lê Văn Căn và một số người khác (1954) nuôi 1 gam bèo dâu trong dung dịch không chứa nitrogene, sau 20 ngày thu được 42,6 gam. Lượng nitrogen trong bèo dâu từ 2 mg đã tăng lên 75,4 mg. Trong 2 tháng lượng nitrogen mà bèo dâu đã cố định được 136 kg/1mẫu Bắc Bộ. Vì vậy, bèo dâu là cây phân xanh có giá trị cho nghề nông. - Tảo xanh lục đã dùng sản phẩm quang hợp của mình làm nguồn năng lượng để đồng hóa N2 của khí quyển. Vì vậy, tảo xanh lục trên các ruộng lúa đang là vấn đề thời sự có nhiều ý nghĩa trong việc tăng lượng đạm cho cây. - Vi khuẩn nitrogen sống tự do trong đất . Chlostridium pesteurianum là loại vi khuẩn yếm khí. Quá trình cố định N2 thường diễn ra như sau: Từ quá trình lên men butyric: C6H12O6 → C3H7COOH + 2CO2 +4H+ Hydrogen của quá trình này Chlostridium lấy để kết hợp với N2: 2N2 + 6H+ → 2NH3 nhờ ở Chlostridium có hai tiểu phần hoạt hóa hydrogen và nitrogen (hydrogenease và nitrogenease) khi sử dụng 1 gam đường thì Chlostridium pasteurianum đồng hóa được 2-3 mg N2. . Azotobacter là loại vi khuẩn hiếu khí nhờ đặc tính oxyhóa hiếu khí trong quá trình trao đổi chất. Cho nên hiệu quả cố định N2 của chúng lớn hơn. Cứ 1 gam đường có thể cố định được 15 mg N 2 thậm chí chúng đạt tới 30 mg. Bên cạnh đó, các vi khuẩn này còn cung cấp một lượng lớn chất điều hòa sinh trưởng như auxin, gibberelline. Do đó đã tăng được năng suất cây trồng trong đó có lúa. 4.3. Công nghệ gene trong sản xuất phân đạm 46 CNSH phục vụ nông lâm ngư nghiệp Trương Văn Lung Công nghệ gene trong sản xuất phân đạm cho cây trồng là một trong những vấn đề sinh vật học hiện đại nhằm sử dụng kho tàng N 2 phân tử quí giá và vô tận của khí trời mà trước đây thiên nhiên chỉ dành cho Rhizobium, Chlostridium, Azotobacter, Azospirillum (gần đây người ta phát hiện ra tế bào rễ lúa mì, lúa nước, ngô, có một loại vi khuẩn sống cộng sinh gọi là Azospirillum trong đó A. brasilence ở lúa mì, A, proferum ở ngô) hay những xạ khuẩn của cà phê, phi lao, hay vi khuẩn ở một số cây tùng bách thuộc rêu, thuộc tuế, v.v. Những thành tựu gần đây trong sinh học phân tử như việc phát hiện enzyme phiên mã ngược dòng (revertranscriptase) mở ra sự tổng hợp gene nhân tạo của Temine, Baltimore, việc phát hiện các enzyme cắt hạn chế (restrictases) các đoạn gene trong bộ gene tế bào để lai ghép các tái tổ hợp gene một cách dễ dàng của Arber, Nathan, Smith đã tạo điều kiện cho các nhà bác học Mĩ có thể biến được các trực khuẩn đường ruột E, coli vồn không có khả năng cố định N2 thành một chủng đủ sức tiêu thụ được N2. Enzyme nitrogenease và sự hoạt động cố định N2 của nó. Năm 1960, nitrogenase được tách từ Chlostridium pasteurianum. Lượng enzyme này chứa tới 5% protein của vi khuẩn. Khi cho thêm một lượng lớn pyruvate vào môi trường nitrogenase hai thành phần sau: 1 thành phần chứa Mo và Fe gọi là protein Mo-Fe. Thành phần thứ 2 chứa Fe và gọi là protein-Fe. Protein Mo-Fe đã được làm kết tinh và được cấu tạo từ 4 đơn vị con sắp xếp thành một hình hộp như đã quan sát trong các ảnh hiển vi điện tử. Protein này chứa 2 nguyên tử Mo và 24-32 nguyên tử sắt và lưu huỳnh. M=220.000dalton. Protein sắt được cấu tạo từ 2 đơn vị con giống hệt nhau, chứa 4 nguyên tử sắt và 4 nguyên tử lưu huỳnh M=60.000 dalton. Phổ cộng hưởng spin điện tử protein Mo-Fe là duy nhất đối với các cộng hưởng ở các giá trị của g bằng 2,01; 3,65; 4,30 thuộc về số một nguyên tử sắt. Phổ này đã được chứng minh là có ích đối với các khảo sát về cơ chế và các khảo sát về sinh lí. Còn phổ cộng hưởng spin điện tử của protein-Fe không phải duy nhất mà tương tự như phổ đã quan sát được đối với ferredoxin. Cả 2 thành phần nói trên đều có vai trò cơ bản đối với hoạt động của nitrogenase ...