Tài liệu SỰ CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT TRONG THIÊN NHIÊN NHỜ VI SINH VẬT doc

CHƯƠNG 4

SỰ CHUYỂN HÓA CÁC CHẤT
TRONG THIÊN NHIÊN NHỜ VI
SINH VẬT


4.1. Sự phân bố vi sinh vật trong tự nhiên
4.1.1. Vi sinh vật trong khơng khí
- Mơi trường khơng khí khác nhau tùy từng vùng:
Các loại khí: O2, N2, CO2, SO2, H2S, … Vd: Vùng
núi cao → O2 cao, thành phố và KCN → H2S, SO2,
CO2…
Các đk môi trường: T0,vsv khácánh sáng
Sự phân bố của độ ẩm,
nhau tùy từng vùng


Nguồn gốc vi sinh vật trong khơng khí
- VSV từ đất, nước, hoạt động của con người,
động vật, thực vật … được phát tán khắp mọi
nơi nhờ gió, bụi.
- VSV có bào tử có khả năng tồn tại lâu trong
kk (vi sinh vật gây bệnh: vk gây bệnh đường
hô hấp, vk gây bệnh rỉ sắt ở thực vật…)
- Phân bố vsv trong kk phụ thuộc 3 yếu tố:
Khí hậu trong năm, vùng địa lý và hoạt động
sống của con người.


Theo kết quả nghiên cứu của Omelansku lượng

vi sinh vật trong các mùa thay đổi như sau (số
lượng trung bình trong 10 năm).
Nấm mốc

Vi khuẩn

Mùa đông

4305

1345

Mùa Xuân

8080

2275

Mùa Hè

9845

2500

Mùa Thu

5665

2185

Lượng vi sinh vật trong 1 lít khơng khí
Độ cao (m)

Lượng tế bào

500

2,3

1000

1,5

2000

0,5

5000-7000

Rất ít


Lượng vi sinh vật/1m3 khơng
khí
Nơi chăn ni

106 – 2x106

Khu cư xá

2 x 104

Đường phố

5 x103

Công viên trong thành phố

2 x 102

Ngoài biển

1-2


4.1.2. Vi sinh vật trong nước
- Môi trường nước: ao, hồ, sơng, biển, nước
ngầm ….
- VSV có mặt khắp nơi trong các nguồn nước,
số lượng và thành phần vsv khác nhau tùy
thuộc môi trường.
- Các yếu tố môi trường ảnh hưởng : Hàm lượng
muối, chất hữu cơ, pH, nhiệt độ và ánh sáng
- Nguồn nhiễm vsv: đất, chất thải của người và


Vi sinh vật trong các môi trường nước khác nhau
- Nước ngọt: nhiễm khuẩn từ đất, có mặt hầu
hết các vsv trong đất

- Nước ngầm, suối: nghèo vsv (nghèo chất dd)
vi khuẩn sắt Leptothrix orchracea, vk lưu huỳnh
lục và tía (suối chứa S, vk Leptothix thermalis
(suối nước nóng)
- Ao, hồ, sông: VSV tự dưỡng cao và vsv dị
dưỡng phân hủy chất hữu cơ (chất thải sinh


4.1.3. Vi sinh vật trong đất
- Đất là môi trường thích hợp nhất đối với vsv (giàu
chất hữu cơ, vơ cơ và khoáng chất)
- Sự phân bố vsv ở các tầng đất khác nhau phụ thuộc
vào chất dd, mức độ thống khí, độ ẩm và nhiệt độ.
- VSV đất: vk,vi nấm, xạ khuẩn, virus, tảo, NSĐV
- VSV trong đất phân bố theo: chiều sâu, loại đất, cây
trồng.


Sự phân bố vsv (số tb/1g đất) theo chi ều
sâu theo tầng đất (cm)
9-20 cm

70,3 x 106

20-40 cm

48,6 x 106

40-80 cm

45,8 x106

80- 120cm

40,7 x 106


4.2. Sự chuyển hóa các hơp chất chứa
nito
Vai trị của Nito trong sinh quyển

- Nito là chất dd khoáng quan trọng nhất, được
yêu cầu với số lượng lớn cho các thành phần
thiết yêu của các protein, acid nucleic và các
thành phần khác của tế bào.
Trong khí quyển của trái đất, Nito chiếm ~ 79%
ở dạng khí N2.
- Hầu hết các sinh vật ko thể sử dụng N2 (NΞ N)
- Nitrogen phải được “cố định” thành các ion
ammonium (NH4) hoặc nitrate (NO3).


Chu trình Nito


- Vi sinh vật đóng vai trị trung tâm trong
hầu hết các phương cách có thể để cung
cấp nitrogen cho sự sống trên trái đất:
• Một số vk có khả năng biến đổi N2 → NH3
( cố định nito); các vk này sống tự do hoặc

sống cộng sinh với thực vật hoặc các sinh vật
khác (động vật nguyên sinh, nhuyễn thể).
•Một số vk khác: NH3→ NO3- , và NO3- → N2
hoặc khí nitrogen khác.
• Nhiều vk và nấm phân hủy các chất hữu
cơ,giải phóng nitrogen đã được cố định để tái
sử dụng bởi các sinh vật khác
- Tất cả các quá trình này đã tạo nên chu


Các giai đoạn của chu trình
nito
•
•
•
•
•

Cố định nito
Đồng hóa nito (amon hóa)
Khử amin
Nitrat hóa
Phản nitrat hóa


4.2.1 CỐ ĐỊNH N2
• VSV → N2 → NH3 (dạng muối NH4+): sinh
vật bậc cao sử dụng
• Vi sinh vật cố định Nito gồm: Azotobacter,
Clostridium, Azospirillum (sống tự do) và

Rhizobium, Bradyrhizobium (sống cộng
sinh với cây bộ đậu).


CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH CỐ ĐỊNH
NITO
N2 + 8H+ + 8e- + 16 ATP = 2NH3 + H2 + 16ADP + 16
Pi


Các vi sinh vật cố định nito
Free Sống tự do
living
Aerobic
Hiếu
khí

Azotobacter
Beijerinckia
Klebsiella
(some)
Cyanobacteria

Anaerobic
Kị khí

Symbiotic with plants
Cộng sinh với TV
Legumes
Cây bộ đậu

With other vật
Các thực
plants
khác

Clostridium
Desulphovibrio Rhizobium Azospirillum
Frankia
Purple sulphur
bacteria
Purple nonsulphur bacteria
Green sulphur
bacteria



4.2.2 ĐỒNG HÓA NITO
NH3 được kết hợp với các phân tử hữu cơ: các
acid amin (R-NH2), hình thành nên các
protein và mô cơ thể.


4.2.3 KHỬ AMIN
Các phân tử hữu cơ chứa nito được khử amin
trong quá trình phân hủy vật chất hữu cơ.
Quá trình này được thực hiện bởi nhiều vi
khuẩn dị dưỡng.
.

Quá trình thối rữa
-Thối rữa là qt phân hũy các chất protein dưới
tác dụng của vi sinh vật.
- Các vsv gây thối là nguyên nhân làm hỏng
thực phẩm giàu protein
- Rất quan trọng trong vịng tuần hồn vật chất
Protein
H2, CO



Peptone  polypeptit  axit amin  NH3

← Axit béo ←

Mecaptan, H2S, CO2
CO2, H2 ← Metan

 Phenol, Indol, Scatol, Amin,


Cơ chế của quá trình thối rữa
Giai đoạn 1: Do enzyme protease ngoại bào


Cơ chế của quá trình thối rữa
Giai đoạn 2:
- Khử amin bằng thuỷ phân có kèm theo
decacboxyl hố hoặc khơng

- Khử amin do do oxi hố có kèm theo
decacboxyl hố hoặc khơng
- Khử amin do vi khuẩn yếm khí có kèm theo
decacboxyl hố hoặc khơng
- Khử amin do mất NH3 trực
tiếp (Khử amin nội phân tử)


Cơ chế của q trình thối rữa
Giai đoạn 3:
• Hiếu khí: các chất này được oxi hố và có
thể → vơ cơ hố hồn tồn. Sản phẩm cuối
cùng là: NH3, CO2, H2O, H2S, H3PO4.
• Yếm khí: các sản phẩm khơng được oxi hố
hồn tồn → tích tụ các axit hữu cơ, rượu,
amin, trong đó có nhiều chất độc và gây mùi
hôi thối.


Amơn hóa Urê: Ure bacterium
(Cocoacal , Bacilaccae, vd: Proteus, Yersina,.. )
H2N

HO
C

H2N

O + 2H2O

C
HO

O + NH3

(NH4)2CO3

2NH3 + CO2 + H2O