Quang tổng hợp và hóa tổng hợp ở vi sinh vật

QUANG TỔNG HỢP VÀ HÓA TỔNG HỢP Ở VI SINH VẬT
- Kiểu dinh dưỡng là cách thức VSV sử dụng năng lượng và thức ăn trong môi trường.
+ Quang tự dưỡng : nguồn năng lượng là AS, nguồn C chủ yếu là CO2. 
 Diệp lục
CO2 + H2O (CH2O)n + O2
 Khuẩn lục tố
CO2 + H2S (CH2O)n + H2O + S
VK lưu huỳnh màu tía
VK lam anabaena cylindrica
+ Hoá tự dưỡng : nguồn năng lượng là các chất vô cơ, nguồn C chủ yếu là CO2. 
( Chỉ có ở VK nitrát , nitrit hoá )
- Các vi khuẩn nitrít hóa:
2NH4+ + 3O2 → 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 552,3kj 
- Các vi khuẩn nitrát hóa:
NO2- + 1/2O2 → NO3- + 75,7 kj
* Phản ứng tổng hợp chất hữu cơ
 Q
[H] + CO2 → C6H12O6 + H2O
Nitrosomonas (VK nitơrít hóa)
Nitrobacter ( VK nitơrát hóa)
	(Q = 6% . 158 kcal ; = 7% . 38kcal ) 
VK lưu huỳnh
- 2H2S + O2 → 2H2O + 2S +209,6kj
- 2S + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4+626,8kj
VK sắt: 
2Fe2+ + 1/2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + H2O + 88,7kj 
* Các VK tự dưỡng có thể sử dụng các con đường khác nhau để cố định CO2 do chúng xuất hiện rất sớm và đa dạng hoá theo thời gian.
 - Con đường khử Axetyl – CoenzimA
 - Chu trình ATC( chu trình Krebs)
 - Chu trình Calvin
+ Quang dị dưỡng : nguồn năng lượng là AS, nguồn C là các chất hữu cơ. 
 Khuẩn lục tố
CO2 + C3H7OH (CH2O)n + H2O + CH3 – CO – CH3
VK không chứa S màu lục (Rhodobacter )
VK không chứa S màu tía (Chloronema )
- Hoá dị dưỡng: nguồn năng lượng là các chất hữu cơ, nguồn C chủ yếu là chất hữu cơ
Phần lớn các VSV:nấm, tất cả động vật nguyên sinh, VK lactic, Clostridium, Bacillus, Pseudomonas, VSV khử sun phat.
VK lactic
Nấm men
ĐV nguyên sinh
5 Vai trò của vi sinh vật
	a. Có lợi:
- Sản xuất sinh khối, và các chất có hoạt tính sinh học 
+ Sản xuất aa
+ Sản xuất chất xúc tác sinh học ( các enzim ngoại bào : amilaza, prôteaza..)
+ Sản xuất gôm sinh học: 
+ Sản xuất chất kháng sinh
Sinh khối Spirulina giàu dinhdưỡng và vitamin được sử dụng làm thuốc, làm thức ăn bổ sung cho người và động vật
Vi khuẩn Lam (Anabaena spiroides)
Sống cộng sinh trong bèo hoa 
dâu đượcdùng để bón phân cho lúa 
làm giảm chi phí sử dụng phân hóa học
Tạo kháng sinh ampiciline chống các 
VK kháng thuốc từ penicilium
- Được sử dụng trong ngành công nghiệp lên men, nhiều sản phẩm lên men VSV đã đựoc sản xuất lớn ở qui mô công nghiệp 
Sử dụng coryneanbacterium glutamicum trong sản xuất mônônatriglutamat( mì chính)
Các sản phẩm của quá trình lên men rượu
Sử dụng vi khuẩn kị khí trong ruột cá để sản xuất nước mắm
Sử dụng nấm vàng hoa cau
( Aspegillus oryzae) để sản xuất nước tương 
Sữa chua, nem chua là sản phẩm của quá trình 
lên men lactic
- Bảo vệ môi trường:
 + VSV tham gia tích cực vào quá trình phân giải các phế thải nông nghiệp, phế thải công nghiệp, rác sinh hoạt
 + Sử dụng nấm mốc Rhizopus oryzae để xử lý rác thải sinh hoạt 
 + Tham gia vào quá trình tạo mùn, quá trình phân giải xác hữu cơ thành dạng đơn giản dùng làm thức ăn cho cây trồng
- Có vai trò quan trọng trọng ngành năng lượng:
Vd: các VSV chuyển hóa chất hữu cơ thành cồn, gas 
- Trong nghiên cứu di truyền:
+ là đối tượng để nghiên cứu di truyền: số lượng nu ít, dễ phát sinh biến dị, số lượng biến dị/loài nhiều
+ Là đối tượng lí tưởng trong công nghệ di truyền, công nghệ sinh học
b.Có hại:
- Gây bệnh cho người ĐV, TV
Mycoplasma gây bệnh viêm phổi, viêm khớp
Richketxi gây bệnh sốt phát ban
VSV là nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm 
TĐC là điều kiện cho sự sinh trưởng và phát triển của mọi cơ thể
& Tại sao nói glucoza là trung tâm của mọi con đường TĐCở VSV?
 + Glucoza là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho mọi hoạt động của cơ thể
 + VSV dễ đồng hóa nhất
 + Cung cấp các tiền chất cho hầu hết các quá trình sinh tổng hợp đại phân tử cho TB
 + Tồn tại ở dạng dự trữ góp phần duy trì sự ổn định tính chất sinh lý, áp suất thẩm thấu của TB 
Axit piruvic
Hô hấp hiếu khí 
Hô hấp kị khí
Lên men
CO2 + H2O
Các hợp chất hữu cơ - Các hợp chất
vô cơ
A.Lác tíc, A.propionic, rươu etylic
Glucoza có thể được VSV phân giải theo các con đường sau:
Đường phân (EMP)
- Diễn ra trong TBC, xuất hiện sớm nhất, ở hầu hết các VSV.
 1G à 2 axit piruvic + 2ATP (Năng lượng 51%)
Con đường HMP hay PP
 - Phổ biến ở rất nhiều VSV, sản xuất các tiền chất trao đổi dùng trong đồng hóa mà đường phân không tạo ra được.
 1G à 1 axit piruvic + 1ATP (Năng lượng 25,5%)
Con đường ED
- Rất ít VSV tham gia trừ Pseu. aeruginosa và Enterococcus faecalis
- Tạo ra các tiền chất trao đổi mà đường phân không tạo ra
 1G à 2 axit piruvic + 1ATP (Năng lượng 25,5%)
C6H12O6 à KDPG à NADH + H+ , NADPH + H+ + 2 CH3COCOOH + 1 ATP
(KDPG : kêtô 3 đêoxi 6 phôtphoglucônat)
&. So sánh hô hấp và lên men
Hô Hấp
Lên Men
Oxy hoá hoàn toàn hydratcacbon
Oxy hoá a.piruvic thành CO2 + H2O.
Các VSV hiếu khí
1Glucozaà 38ATP
Sử dụng các chất nhận điện tử cuối cùng từ bên ngoài : nitrat, sunfat, oxy
Phân giải kị khí hydratcacbon
A. piruvic bị khử thành axit hữu cơ dạng khử
VSV kị khí không bắt buộc
1 Glucozaà2 ATP
Tạo ra các sp hữu cơ dạng khử từ các chất trung gian là chất nhận điện tử cuối cùng