khả năng chuyển hóa các hợp chất carbon trong tự nhiên

Nhóm thực hiện:
1. Thạch Thanh Hiền
2. Trần Nguyễn Đức Hiền
3. Phan Thị Bı
́
ch Loan
Lớp: 11HMT12
GVBM: Ths. Lê Thị Vu Lan
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Nhóm thực hiện:
1. Thạch Thanh Hiền
2. Trần Nguyễn Đức Hiền
3. Phan Thị Bı
́
ch Loan
Lớp: 11HMT12
GVBM: Ths. Lê Thị Vu Lan
KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA
CÁC HỢP CHẤT CARBON TRONG TỰ NHIÊN
1.
KHÁ
I Q
UÁ
T V
Ề
CARBON
2.
VÒ
NG TU
Ầ

N H
OÀ
N CARBON TRONG T
Ự
NHIÊN
3. S
Ự
PHÂN GI
Ả
I M
Ộ
T S
Ố
H
Ợ
P CH
Ấ
T CARBON DO VI
SINH V
Ậ
T
1
. K
HÁ
I Q
UÁ
T V
Ề
CARBON
Carbon là thành phần thiết yếu cho

mọi sự sống và cũng là thành phần
hóa học chính trong các chất hữu
cơ, từ nhiên liệu hóa thạch cho đến
những phân tử phức tạp.
Cacbon trong tự nhiên nằm ở rất nhiều
dạng hợp chất khác nhau, từ các hợp
chất vô cơ đến các hợp chất hữu cơ.
C
O
2
2.
VÒ
NG TU
Ầ
N H
OÀ
N CARBON TRONG T
Ự
NHIÊN
2.1. Khái niệm chu trình Carbon
2.2. Chu trình Carbon trong tự nhiên
2.3. Vai trò cu
̉
a vi sinh vật trong
vòng tuần hoàn Carbon
2.
VÒ
NG TU
Ầ
N H

OÀ
N CARBON TRONG T
Ự
NHIÊN
2.1. Khái niệm chu trình Carbon
Chu trình cacbon là một
chu trình sinh địa hóa học,
trong đó cacbon được trao
đổi giữa sinh quyển, thủy
quyển, địa quyển và khí
quyển của Trái Đất.
Nó là một trong các chu trình quan trọng nhất của trái đất và
cho phép cacbon được tái chế và tái sử dụng trong khắp sinh
quyển và bởi tất cả các sinh vật.
2.
VÒ
NG TU
Ầ
N H
OÀ
N CARBON TRONG T
Ự
NHIÊN
2.2. Chu trình Carbon trong tự nhiên
Chu trình Carbon trong tự nhiên
Giai đoạn cấu tạo
Giai đoạn dự trữ
Giai
đ
o

ạ
n tái t
ạ
o -
tiêu th
ụ
Giai đoạn phân giải
2.
VÒ
NG TU
Ầ
N H
OÀ
N CARBON TRONG T
Ự
NHIÊN
2.3. Vai trò cu
̉
a vi sinh vật trong vòng tuần hoàn Carbon
Vi sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong một số khâu
chuyển hoá của vòng tuần hoàn Carbon.
DioxitCarbon
(CO
2
)
Chất hữu cơ trong đất
Vi sinh vật
Vai trò cu
̉
a vi sinh vật trong chu trình Carbon

Carbon
thực vật
Carbon
động vật
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.1. Sự phân giải Xenluloza
3.2. Sự phân giải tinh bột
3.3. Sự phân giải đường đơn
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.1. Sự phân giải Xenluloza
Trong thiên nhiên Xenluloza là
thành phần chính tạo nên lớp
màng tế bào thực vật giúp cho các
mô thực vật có độ bền cơ học và
tính đàn hồi.
Sợi Xenluloza trong tế ba
̀
o thực vật
3
.1.1. Xenluloza trong t
ự
nhiên
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.1. Sự phân giải Xenluloza
3
.1.1. Xenluloza trong t
ự
nhiên
Xenluloza có cấu tạo dạng sợi, có cấu trúc phân tử là 1 Polimer
mạch thẳng, mỗi đơn vị là một Disaccarrit gọi là Xenlobioza.

Xenlobioza có cấu trúc từ 2 phân tử D-Glucoza. Cấu trúc bậc 2 và
bậc 3 rất phức tạp thành cấu trúc dạng lớp gắn với nhau bằng lực
liên kết Hydro.
Cấu tạo phân tử Xenluloza
3.1. Sự phân giải Xenluloza
3
.1.1. Xenluloza trong t
ự
nhiên
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.1. Sự phân giải Xenluloza
3
.1.2. C
ơ
ch
ế củ
a q
uá trì
nh phân gi
ả
i Xenluloza nh
ờ
vi sinh v
ậ
t
Xenluloza là một cơ chất không hoà tan, khó phân giải.
Do đó, vi sinh vật phân huỷ xenluloza phải có một hệ
Enzym gọi là hệ Enzym Xenlulaza bao gồm 4 Enzym khác
nhau: Xenlobiohydrolaza, Endoglucanaza, Exo – gluconaza, β –
Glucosidaza.

C
1
Xenluloza
tự nhiên
Xenluloza
vô định hình
Xenlobioza Glucoza
C
x
β-Glucosidaza
Cơ chế qua
́
trı
̀
nh phân giải Xenluloza
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.1. Sự phân giải Xenluloza
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.1. Sự phân giải Xenluloza
3
.1.3. Vi sinh v
ậ
t phân h
ủ
y Xenluloza
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.1. Sự phân giải Xenluloza
Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân
huỷ Xenluloza nhờ có hệ Enzym Xenluloza ngoại bào.
Trong

đó, vi nấm là nhóm có khả năng phân giải mạnh vì nó tiết ra
môi trường một lượng lớn Enzym đầy đủ các thành phần.
Vi nấm thuộc chi Trichoderma
Vi khuẩn Pseudomonas
Vi khuẩn Clostridium
3
.2.1. Tinh b
ộ
t trong t
ự
nhiên
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.1. Sự phân giải tinh bột
Tinh bột là chất dự trữ chủ yếu
là của thực vật, bởi vậy nó chiếm
một tỉ lệ lớn trong thực vật, đặc
biệt là trong những cây có củ.
Trong tế bào thực vật, nó tồn tại ở
dạng các hạt tinh bột.
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3
.2.1. Tinh b
ộ
t trong t
ự
nhiên
3.2. Sự phân giải tinh bột
Tinh bột gồm hai phần: Amylozơ chiếm khoảng 10-30% khối
lượng tinh bột và Amylopectin chiếm khoảng 70-90% khối lượng
tinh bột.

Dạng Amylozơ của tinh bột
Dạng Amylopectin của tinh bột
3
.2.2. C
ơ
ch
ế củ
a q
uá trì
nh phân gi
ả
i tinh b
ộ
t nh
ờ
vi sinh v
ậ
t
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.2. Sự phân giải tinh bột
Vi sinh vật phân giải tinh bột có khả năng tiết ra môi trường hệ
Enzym Amilaza bao gồm 4 Enzym: α-Amilaza, β-Amilaza, Amilo 1,6
Glucosidaza, Glucoamilaza.
α-Amilaza
α-Amilaza
α-Amilaza
α-Amilaza
β-Amilaza
β-Amilaza
β-Amilaza

Amilo 1,6 Glucosidaza
Glucoamilaza
Glucoamilaza
Phân tử tinh bột được phân giải thành đường
Glucozơ dưới tác động của 4 loại Enzym
3
.2.3. Vi sinh v
ậ
t phân h
ủ
y Tinh b
ộ
t
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.2. Sự phân giải tinh bột
Trong đất có nhiều loại vi sinh vật có khả năng phân giải tinh bột.
Một số vi sinh vật có khả năng tiết ra môi trường đầy đủ các loại
Enzym trong hệ Enzym Amilaza
Một số loa
̀
i vi khuẩn
Vi nấm Aspergillus
Xạ khuẩn
Quá trình phân giải Xenluloza và tinh bột
đều tạo thành đường đơn (đường 6
cacbon). Đường đơn tích luỹ lại trong đất
sẽ được tiếp tục phân giải các nhóm vi
sinh vật phân giải đường. Có hai nhóm vi
sinh vật phân giải đường: nhóm háo khí và
nhóm lên men.

3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.3. Sự phân giải đường đơn
3
.3.1. S
ự
phân gi
ả
i
đườ
ng
đơ
n nh
ờ quá trì
nh lên men
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.3. Sự phân giải đường đơn
1. Quá trình lên men etylic
Quá trình lên men Etylic còn được gọi là quá trình lên men
rượu. Sản phẩm của quá trình này là rượu Etylic và CO
2
.
* Cơ chế của quá trình lên men rượu:
Rượu Etylic
Axetaldehyt
Pyruvat
Glucoza
Tiamin Pirophotphat
Enzym
Piruvat Decacboxylaza
3

.3.1. S
ự
phân gi
ả
i
đườ
ng
đơ
n nh
ờ quá trì
nh lên men
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.3. Sự phân giải đường đơn
1. Quá trình lên men etylic
Quá trình lên men rượu ngoài tác dụng của hệ thống enzym do vi
sinh vật tiết ra còn đòi hỏi sự tham gia của photphat vô cơ.
2C
6
H
12
O
6
+ 2H
3
PO
4
→ 2CO
2
+ 2CH
3

CH
2
OH + 2H
2
O + Fructoza 1,6 Diphotphat
Tuy nhiên, khi có mặt của NaHCO
3
hay Na
2
HPO
4
quá trình lên
men sẽ sinh ra một sản phẩm khác là Glyxerin đồng thời hạn chế
sự sinh ra rượu Etylic.
3
.3.1. S
ự
phân gi
ả
i
đườ
ng
đơ
n nh
ờ quá trì
nh lên men
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.3. Sự phân giải đường đơn
2. Quá trình lên men Lactic
Quá trình lên men lactic là quá trình phân giải glucoza thà

nh
Axit Lactic, gồm có 2 loại: lên men Lactic đồng hình và lên men
Lactic dị hình.
Quá trình lên men Lactic đồng hình
2CH
3
COCOOH
C
6
H
12
O
6
(Glucoza)
NAD.H
NAD
+
Axit Pyruvic
2CH3CHOHCOOH
(Axit Lactic)
Được thực hiện bởi vi khuẩn Lactobacterium và Streptococcus
3
.3.1. S
ự
phân gi
ả
i
đườ
ng
đơ

n nh
ờ quá trì
nh lên men
3.3. Sự phân giải đường đơn
3
.3.1. S
ự
phân gi
ả
i
đườ
ng
đơ
n nh
ờ quá trì
nh lên men
3.3. Sự phân giải đường đơn
Glucoza bị phân giải
theo con đường Embden-
Mayerhof.
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
2. Quá trình lên men Lactic (Lên men Lactic dị hình)
3
.3.1. S
ự
phân gi
ả
i
đườ
ng

đơ
n nh
ờ quá trì
nh lên men
3.3. Sự phân giải đường đơn
Glucoza bị phân giải theo con đường Pentozophotphat. Sản
phẩm của quá trình lên men này ngoài Axit Lactic còn có rượu
Etylic, Axit Axetic và Glyxerin.
C
6
H
12
O
6
→ CH
3
CHOHCOOH + CH
3
COOH + CH
3
CH
2
OH + CH
2
OHCHOHCH
2
OH + CO
2
+ Q
A. Lactic A. Axetic Rượu Etylic Glyxerin

Vi khuẩn Lactic thường đòi hỏi nhiều loại chất sinh trưởng, chúng khó
có thể phát triển trên môi trường tổng hợp mà chỉ có thể sống trên môi
trường có các chất hữu cơ như nước chiết nấm men, sữa, máu v.v
Vì vậy, chúng thường phân bố trên thực vật hoặc xác thực vật, trong
sữa, các sản phẩm của sữa, trong ruột người và động vật.
3 .3.2. S
ự
phân
giả
i nh
ờ qua
́
trı
̀
nh oxy
hó
a
3. SỰ PHÂN GIẢI MỘT SỐ HỢP CHẤT CARBON DO VI SINH VẬT
3.3. Sự phân giải đường đơn
Do các nhóm vi sinh vật háo khí có khả năng phân huỷ
triệt để đường Glucoza thành CO
2
và H
2
O qua chu trình Crebs.
Sản phẩm của các quá trình háo khí không phải là các chất hữu
cơ như ở các quá trình lên men mà là CO
2
và H
2

O.
* Chu trình Crebs g
ồ
m 2 ph
ầ
n
:
- Phân huỷ Axit Pyruvic tạo CO
2
và các Coenzime khử.
- Các Coenzime khử thực hiện chuỗi hô hấp để tạo H
2
O và tổng
hợp ATP.
TÓ
M L
Ạ
I
Các nhóm vi sinh vật tham gia trong quá trình chuyển hoá các
hợp chất Cacbon đã góp phần khép kín vòng tuần hoàn vật chất,
giữ mối cân bằng vật chất trong thiên nhiên.
Từ đó giữ được sự cân bằng sinh thái trong các môi trường tự
nhiên. Sự phân bố rộng rãi của các nhóm vi sinh vật chuyển hoá
các hợp chất Cacbon còn góp phần làm sạch môi trường, khi
môi trường bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ chứa Cacbon.
Người ta sử dụng những nhóm vi sinh vật này trong việc xử lý
chất thải có chứa các hợp chất Cacbon hữu cơ như Xenluloza,
tinh bột v.v
CẢM ƠN
SỰ THEO DÕI CỦA CÔ VÀ CÁC BẠN!