Bài 23. QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI CÁC CHẤT Ở VI SINH VẬT
I. QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP
Vi sinh vật sinh trưởng nhanh do có quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất, năng lượng và sinh tổng hợp các chất diễn ra trong tế bào với tốc độ rất nhanh.
Phần lớn vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp được đủ cả 20 loại axit amin. Vi sinh vật sử dụng năng lượng và enzim nội bào để tổng hợp các chất.
1. Tổng hợp axit nuclêic và prôtêin
- Các bazơ nitơ + đường 5C( Ribôzơ) + H3PO4 Nuclêôtit.
- Các nuclêôtit liên kết với nhau thành axit nuclêic thông qua quá trình tự nhân đôi ADN và phiên mã để tổng hợp ARN.
- Các axit amin liên kết với nhau tạo thành phân tử prôtêin thông qua quá trình dịch mã.
- Chú ý: ở một số vi rút có quá trình phiên mã ngược:
tổng hợp phân tử AND từ mạch gốc ARN nhờ enzim phiên mã ngược Reverse transcriptase.
Cơ chế chung được thể hiện qua sơ đồ:
(Ảnh: Internet)
2. Tổng hợp pôlisaccarit:
Ở vi khuẩn và tảo, việc tổng hợp tinh bột và glicôgen cần chất khởi đầu là ADP-glucôzơ.
- ATP + glucôzơ-1-P ADP-glucôzơ+ Pvc
- (Glucôzơ)n + ADP-glucôzơ (Glucôzơ)n+1+ ADP.
Một số vi sinh vật còn tổng hợp kitin và xenlulôzơ.
3. Tổng hợp lipit
- Vi sinh vật tổng hợp lipit bằng sự kết hợp glixêrol với các axit béo.
+ Glixêrol là dẫn xuất từ Đihiđrôxiaxêton-P (trong quá trình Đường phân)
+ Axit béo do các phân tử axêtyl-coA kết hợp liên tục với nhau tạo thành.
4. Ứng dụng của quá trình tổng hợp ở vi sinh vật
Nhờ vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng nhanh và khả năng tổng hợp sinh khối cao, con người sử dụng vi sinh vật để tạo ra:
- Một số loại axit amin quý như axit glutamic nhờ vi khuẩn Corynebacterium glutamicum, lizin nhờ các loài vi khuẩn Brevibacterium.
- Tạo prôtêin đơn bào nhờ nấm men, sản xuất sinh khối từ vi sinh vật làm thức ăn giàu dinh dưỡng dùng trong chăn nuôi, giảm thải ô nhiễm môi trường...
- Tạo các chất khác nhờ công nghệ di truyền vi sinh vật: như Insulin của người, các enzim amilaza, prôtêaza, lipaza, các chất dự trữ của vi sinh vật như các hạt pôlime nhựa..
II. QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI Ở VI SINH VẬT
Khi tiếp xúc với các chất dinh dưỡng có phân tử lớn như axit nuclêic, prôtêin, tinh bột, lipit... chứa trong xác của động thực vật không thể được vận chuyển qua màng sinh chất của tế bào vi sinh vật, các vi sinh vật phải tiết vào môi trường các enzim thủy phân các cơ chất trên thành các chất đơn giản.
1. Phân giải axit nucleic và prôtêin
- Các vi sinh vật tiết enzim nuclêaza phân giải ADN, ARN ở môi trường thành các nuclêôtit và prôtêaza phân giải prôtêin ở môi trường thành axit amin rồi hấp thụ.
2. Phân giải pôlisaccarit
- Vi sinh vật tiết enzim phân giải ngoại bào các loại pôlisaccarit khác nhau: amilaza phân giải tinh bột thành glucôzơ, xenlulaza phân giải xenlulôzơ thành glucôzơ, kitinaza phân giải kitin thành N- axetyl-glucôzamin.
3. Phân giải lipit
- Vi sinh vật tiết ra enzim lipaza ngoại bào phân giải lipit ở môi trường thành axit béo và glixêrol.
4. Ứng dụng của quá trình phân giải ở vi sinh vật
- Phân giải prôtêin: ứng dụng làm tương, nước mắm… Prôteaza của vi sinh vật sẽ phân giải prôtein của cá, đậu tương thành axit amin. Dùng nước muối để chiết các axit amin này để tạo ra nước mắm.
- Phân giải pôlisaccarit: ứng dụng
+ Lên men rượu êtilic từ tinh bột (sản xuất bia, rượu): Tinh bột Glucôzơ Êtanol + CO2 + Lên men lactic từ đường (muối dưa, cà..): Glucôzơ Axit lăctic
+ Phân giải xenlulôzơ nhờ vi sinh vật tiết enzim xenlulaza xử lí rác thực vật, trồng nấm…
- SX thực phẩm cho người và thức ăn gia súc - Cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng.
+ Xác động thực vật vi sinh vật phân giải
chất dinh dưỡng cây hấp thụ + Rác thải vi sinh vật
phân bón.
- Phân giải các chất độc: Vi khuẩn, nấm phân giải các hoá chất độc (thuốc trừ sâu, diệt cỏ…) tồn đọng trong đất làm giảm mức độ ô nhiễm đất, vi sinh vật tiết ra enzim phân giải dầu để xử lí các vụ tràn dầu trên biển.
- Bột giặt sinh học: là bột giặt được cho thêm vào một số enzim vsv như: amilaza, prôtêaza…để tẩy sạch các vết bẩn.
- Cải thiện công nghiệp thuộc da: dùng enzim prôtêaza và lipaza để tẩy sạch bộ da động vật, không ô nhiễm môi trường, đạt hiệu quả cao hơn.
5. Tác hại của quá trình phân giải ở vi sinh vật
- Gây hư hỏng thực phẩm: Thực phẩm để lâu dễ bị vi sinh vật phân hủy làm hỏng, thối.
- Làm giảm chất lượng của các loại đồ dùng: đồ gỗ, quần áo, sách vở cũng có thể bị vi sinh vật phá hủy.
III. MỐI QUAN HỆ GIỮA TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI Ở VI SINH VẬT
Tổng hợp (đồng hóa) và Phân giải (dị hóa) là hai quá trình ngược chiều nahu nhưng thống nhất trong hoạt động sống của tế bào. Đồng hóa tổng hợp các chất cung cấp cho quá trình dị hóa, còn dị hóa phân giải các chất cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho đồng hóa.
