Giáo trình Vi sinh vật học môi trường: Phần 2

Phần 2 cuốn "Giáo trình Vi sinh vật học môi trường" trình bày khả năng chuyển hóa của vi sinh vật trong các môi trường tự nhiên, ô nhiễm vi sinh vật. Tham khảo nội dung giáo trình để nắm bắt nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Vi sinh vật học môi trường: Phần 2 Chương 2 KHẢ NẢNG CHUYỂN HOÁ VẬT CHẤT CỦA VI SINH VẬT • TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG T ự# NHIÊN Sự chuyển hoá vật chất liên tục của vi sinh vật trong môi trường tự nhiên chính là yếu tố guyết định của sự tồn tại môi trường sống xung quanh chúng ta. Trong thiên nhiên vật chất luôn luôn chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác tạo thành những vòng tuần hoàn vật chất. Sự sông có được trên hành tinh chúng ta chính nhò sự luân chuyển đó. Trong các khâu của các chu trìn h chuyển hoá vật chất, vi sinh vật đóng vai trò vô cùng quan trọng. Các nhóm vi sinh vật khác nhau tham gia vào các khâu chuyển hoá khác nhau. Nếu như vắng mặt một nhóm nào đó tlù toàn bộ quá trình chuyển hoá sẽ bị dừng lạỉ, điều này sẽ ảnh hưỏng đến toàn bộ hệ sinh th ái vì sự tổn tạ i của các loài sinh vật trong hệ sinh thái phụ thuộc vào nguồn thức ăn có trong môi trưòng. 1. KHẦ NẲNG CHUYỂN HOÁ CÁC H ộ p CHẤT CACBON TRONG M Ô I TRƯỜNG T ự N H IÊ N 1.1. V a i trò của v i sinh v ậ t tro n g vòng tu ẩn hoàn Cacbon Cacbon trong tự nhiên nằm ò rấ t nhiều dạng hợp chất khác nhau, từ các hợp chất vô cơ đến cấc hợp chất hữu cd. Các 4ạng này không bất biến mà luôn luôn chúyển hoá từ dạng này sang dạng khác, khép kín thành một chu trình chuyển hoá hoặc vồng 77 tuần hoàn cacbon trong tự nhiên. V i sinh vật đóng một vai trò quan tỉrọng trong một số khâu chuyển hoá của vòng tuần hoàn này. Cacbon Cacbon Thực vật ĩ)ộng vật Các hợp chất cacbon hữu cd chứa trong động vật, thực vật, vi sinh vật, khi các sinh vật này chết đi sẽ để lại một lượng chất hữu cơ khổng lổ trong đất. Nhò hoạt động của các nhóm v i sinh vật dị dưdng cacbon sống trong đất, các chất hữu Cd này dần dần bị phần huỷ tạo thành CO2. CO2 được thực vật và v i sinh vật sử dụng trong quá txinh quang hợp lạ i biến thành các hợp chất cacbon hữu cơ cua cơ thể thực vật. Độn^ vật và cọn ngựồỊ sử ciụng cacbon hữu cd của thực vật biến thành cacbon hữu cd của động vật và ngưòỉ. Người, động vật, thực vật đều th ải ra CO2 trong quá trình sếng, đổng thòi khi chết đi để lạ i trong đất một lượng chất hữu cd, vi sinh vật ỉạ i phân huỷ nó. Cứ thế trong tự nhiên các dạng hợp chất cacbon được chuyển hoá ỉiên tục. Dưóỉ đấy ta xét đến các quá trình chuyển hoá chíỉứi mà vỉ siiứi vẠt tham gia. 78 1.2. Sự phân g iả i xenluloxa 1.2,1. Xenluloza troHg tụ tthiin Xeniuloza là thành phần chủ yếu của màng tế bào thực vật. ở cây bông, xenluloza chiếm tới 90% trọng lượng khô, d các ỉoại cây gỗ nói chung xenluloza chiếm 40 - 50%. Hàng ngày, hàng giò, một lượng lớn xenỉuloza được tích luỹ lạ i trong đất do các sản phẩm tổng hợp của thực vật thải ra, cây cối chết đi, cành lá rụng xuống. Một phần không nhỏ do con ngưòi thải ra dưới dạng rác rưỏi, giấy vụn, phoi bào, mùn cưa v.v... Nếu không có quá trình phân giải của vi sinh vật thì lượng chất hữu cơ khổng lồ này sẽ tràn ngập trá i đất. Xenỉuloza có cấu tạo dạng sợi, có cấu trúc phân tử ỉà 1 polimer mạch thăng, mỗi đơn vị là một dỉsaccarít gọi là xenlobioza. Xenỉobioza có cấu trúc từ 2 phân tử D - gỉucoza. Cấu trúc bậc 2 và bậc 3 rấ t phức tạp thành cấu trúc dạng lổp gắn vối nhau bằng ỉực liên kết hydro. Lực liên kết hydro trùng hợp nhiều lần nên rấ t bền vững, bỏỉ vậy xenỉuloza là hợp chất khó phân giải. Dịch tiêu hoá của ngưòi và động vật không thể tiêu hoá được chúng. Động vật nhai lạ i tiêu hoá được xenluloza ỉầ nhò khu hệ vi sinh vật sống trong dạ dày cỏ. U 2 . Cơ chế của quá tainh phân giổi xenlui0za nhở vi sùth vật Xenluloza là một cơ chất không hoà tan, khó phân giải. Bdi vậy vỉ sinh vật phân huỷ xenluk>za phải c6 một hệ eiìzym gọi ỉà hệ enzym xenỉulaxa bao gổm 4 enzym khác nhau. Enzyin Cj có tác dụng cắt đút liên kết hydro, biến dạng xenỉuỉoza tự nhiên có cấu hình không gian thành dạng xenluỉoza vô định hình, enzym này gọi ìà xenlobiohydroỉaza. Enzym thứ 2 ỉà Endoglucanaza có khả nâng cắt đứt các liên kết p - 1,4 bên trong ph&n tử tạo thành nhũng chuỗi dài. Enzym thứ 3 là Exo - gluconaza tiến hành phân giải các chuỗi 79 trên thành disaccarit gọi là xenlobioza. Cả hai loại enzym Endo và Exo - gluconaza được gọi ià c„. Enzym thứ 4 là p - glucosidaza tiến hành thuỷ phân xenlobioza thành gỉucoza. Ci Cx P-gỉucosidaza Xenluỉoza----- > Xenỉuioza----- > Xenỉobioza--------> Glucoza tự nhiên vô định hình U J . Vi sinh vật phán huỷ xenỉuloza Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vị sinh vật có khả năng phân huỷ xenỉuỉoza nhò có hệ enzym xenluloza ngoại bào. Trong đó vi nấm ỉà nhóm có khả năng phân giải mạnh ì nó tiế t ra môi trường một lượng lớn enzym đầy đủ các thành phần. Các nấm mổc có hoạt tính phân giải xenluỉoza đáng chú ý là Tricoderma. H ...