Trao đổi chất và trao đổi năng lượng ở Vi sinh vật

1. Một số khái niệm liên quan Cấu trúc và chức năng của một tế bào sống liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến các phản ứng hóa học. Trao đổi chất là tổng các phản ứng hoá học do tế bào thực hiện gồm 2 loại: - Các phản ứng giải phóng năng lượng - Các phản ứng toả nhiệt - Các phản ứng thu năng lượng - các phản ứng thu nhiệt Đối với một số nhóm VSV thì nguồn năng lượng là chất dinh dưỡng đã được tế bào hấp thụ. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Trao đổi chất và trao đổi năng lượng ở Vi sinh vật Trao đổi chất và trao đổi năng lượng ở Vi sinh vật1. Một số khái niệm liên quanCấu trúc và chức năng của một tế bào sống liên quantrực tiếp hoặc gián tiếp đến các phản ứng hóa học.Trao đổi chất là tổng các phản ứng hoá học do tế bàothực hiện gồm 2 loại:- Các phản ứng giải phóng năng lượng - Các phảnứng toả nhiệt- Các phản ứng thu năng lượng - các phản ứng thunhiệtĐối với một số nhóm VSV thì nguồn năng lượng làchất dinh dưỡng đã được tế bào hấp thụ. Khi các liênkết hoá học trong các chất dinh dưỡng bị đứt, nănglượng được giải phóng ở dạng hoá năng và sẽ đượctế bào hấp thu, thu nhận để sử dụng trong nhiều mụcđích khác nhau (tổng hợp các cấu trúc tế bào, tổnghợp các hợp chất cao phân tử, sử chữa và duy trì tếbào, sinh trưởng và sinh sản, di động, tiếp hợp...).Với một nhóm VSV khác thì nguồn năng lượng lại làánh sáng. Chúng chuyển hoá quang năng thành hoánăng để sử dụng cho các quá trình trao đổi chất.- Quá trình chuyển hoá các chất dinh dưỡng và chếbiến để tổng hợp ra các hợp chất riêng của tế bàođược gọi là quá trình đồng hoá (còn gọi là quá trìnhtrao đổi chất xây dựng hay trao đổi chất kiến tạo)- Ngược lại quá trình phân huỷ các thành phần của tếbào VSV được gọi là quá trình dị hoá.- Hai quá trình trên tương tác với nhau và diễn rađồng thời.Quá trình đồng hoá bao giờ năng lượng tự do củasản phẩm cũng lớn hơn năng lượng tự do của cácchất phản ứng. Còn trong quá trình dị hoá, nănglượng tự do của các chất phản ứng bao giờ cũng lớnhơn năng lượng tự do của sản phẩm.Quá trình ôxi hoá - phân huỷ kèm theo sự giải phóngnăng lượng cần thiết cho hoạt động sống gọi là quátrình trao đổi năng lượng. Ở tế bào VSV, số lượngcác chất dự trữ thường rất nhỏ, do vậy chúng phải sửdụng chủ yếu các chất hấp thu từ môi trường xungquanh. DINH DƯỠNG VÀ CHUYỂN HOÁ CỦA MỘT SỐ LOẠI VI SINH VẬT1. Các dạng tự dưỡngCác vi khuẩn này có những nhu cầu dinh dưỡng đơngiản nhất. Chỉ dùng dioxit carbon như nguồn carbonduy nhất, các hợp chất amoni như là nguồn nitơ duynhất, chúng tạo ra được tất cả các hợp chất riêng chochúng như vitamin, đường, axít amin và cácnucleotit.Các vi khuẩn hóa tổng hợp hay hóa tự dưỡng lấynăng lượng cho mình nhờ oxy hóa các hợp chất vôcơ như amoniac (NH3), hoặc hydro sunfua (H2S).Quan trọng hơn cả là những vi khuẩn nitrat hóa gồmNitrosomonas và Nitrobacter, chúng thúc đẩy chutrình nitơ bằg cách biến các hợp chất amoni thànhnitrit (NO2) và nitrát (NO3). Những vi khuẩn oxy hóasunfua như Thiobacillus cũng có vai trò tương tựtrong chu trình sunfua, chúng biến sunfua hidro vàcác hợp chất sunfua khác thành sunfát, là hợp chấtmà cây có thể hấp thu trục tiếp theo phản ứng sau:H2S + 2 O2 ® SO42- + 2 H+Một số vi khuẩn này phát triển mạnh trong nước cóđộ axít cao của các suối nước nóng và loàiSunpholobus acidocaldarius không sống được ở nhiệtđộ dưới 550C. Nó phát triển tốt nhất ở nhiệt đọ 70 -750C với pH khoảng 2 - 3.Có 3 nhóm vi khuẩn quang hợp gọi là vi khuẩn lụcsunfua, đỏ sunfua và đỏ không sunfua. Ðối với chúngoxy là chất độc, chúng thực hiện quang họp theophươong trình:Chất cho hidro biểu diễn bằng H2X, không bao giờ lànước, đối với vi khuẩn lục sunfua, đỏ sunfua đó làsunfua hidro, còn đối với đỏ không sunfua thì đó làcác phân tử hữu cơ nhỏ như axít lactic, axít pyruvichay ethanol. Sắc tố quang hợp chính ở bọn lụcsunfua là chlorobium chlorophyll, rất giống với diệplục ở cây xanh. Ở 2 nhóm kia thấy loại sắc tố tươngđối khác là bacteriochlorophyll.2. Các dạng dị dưỡngÐa số vi khuẩn là dị dưỡng, có nghĩa chúng lấy nănglượng do phân hủy các hợp chất hữu cơ có sẵn.Chúng thường là sinh vật hoại sinh, dinh dưỡng trênxác chết hữu cơ bằng cách tiết enzym và hấp thu sảnphẩm hòa tan của hoạt động enzym. Các dạng vikhuẩn dị dưỡng khác nhau dinh dưỡng trên các hợpchất hữu cơ khác nhau. Nguồn năng lượng hữu cơcó thể đơn giản như metan (CH4), hoặc phức tạpnhư celluloz. Thường thường chúng sủ dụng nhữnghợp chất trung gian như axít lactic, axít pyruvic hoặcglucoz. Một số ít loài có khả năng phân hủy các hợpchất hữu cơ vòng có trong dầu mỏ. Nói chung vikhuẩn hoại sinh có một vai trò sống còn về mặt sinhthái như những tác nhân phân hủy để đảm bảo nguồncacbon, nitơ và các nguyên tố khác dưới dạng mà cơthể sống có thể dùng được.Trong phòng thí nghiệm, người ta đã tách riêng nhiềuloài vi khuẩn này, xác định rõ đặc điểm nhu cầu dinhdưỡng của chúng và độ mẫn cảm với oxy. Người tacho rằng các loài kỵ khí bắt buộc là gần với nhữngsinh vật đầu tiên. Oxy ức chế sự sinh trưởng củachúng, do đó chúng sống hạn chế sâu dưới đất, dướiđại dương, vùng bùn lắng nước ngọt, nơi không cóoxy. Một số ít loài kỵ khí nghiêm ngặt, như các vikhuẩn khử sunfat, Deslphovibrio, có khả năng sửdụng oxy ở dạng hợp chất. Các vi khuẩn hiếu khí lấynăng lượng bằng cách sử dụng oxi để phân hủy cácchất dinh dưỡng. Một số loài là hiếu khí bắt buộcnhưng đa s ...