CHƯƠNG 3: CÁC QUÁ TRÌNH SINH LÝ CỦA VI SINH VẬT pot

CHƯƠNG 3
CÁC QUÁ TRÌNH SINH LÝ CỦA VI
SINH VẬT

C3.1
QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG CỦA
VI SINH VẬT

I. QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG CỦA VSV
-
CH T DD C A VSV: Ấ Ủ
b t kỳ ch t nào đ c vsv ấ ấ ượ h p thấ ụ t ừ
môi tr ng xung quanh ườ và đ c chúng ượ
s d ng làm ử ụ nguyên li uệ cho quá trình
sinh t ng h p và t o ra các thành ph n ổ ợ ạ ầ
c a t bào ho c đ cung c p cho các ủ ế ặ ể ấ
quá trình trao đ i năng l ngổ ượ
-
Ch t dinh d ng ph i là nh ng ch t ấ ưỡ ả ữ ấ
tham gia vào quá trình trao đ i ch t n i ổ ấ ộ
bào.

-
QUÁ TRÌNH DD C A VSVỦ
Quá trình h p th ch t dinh d ng t bên ngoài ấ ụ ấ ưỡ ừ
vào c th đ th a mãn m i nhu c u v sinh ơ ể ể ỏ ọ ầ ề
tr ng và phát tri n c a chúng.ưở ể ủ
-
Hi u bi t v quá trình dinh d ng là c s t t ể ế ề ưỡ ơ ở ấ
y u đ có th nghiên c u, ng d ng ho c c ch ế ể ể ứ ứ ụ ặ ứ ế

vi sinh v t.ậ
-
Thành ph n hóa h c c a t bào vi sinh v t quy t ầ ọ ủ ế ậ ế
đ nh nhu c u dinh d ng c a chúng.ị ầ ưỡ ủ

1.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO VSV
Thành ph n hóa h c c u t o b i các nguyên t : C, N, O, H, ầ ọ ấ ạ ở ố
các nguyên t khoáng đa l ng và vi l ng.ố ượ ượ
Nguyên tố % ch t khôấ Nguyên tố % ch t khôấ
C
O
N
H
P
S
K
50
20
14
8
3
1
1
Na
Ca
Mg
Cl
Fe
Các nguyên
t khácố

1
0.5
0.5
0.2
0.3
Thành ph n các nguyên t ch y u c a t bào vk E.coli (S.E. Luria)ầ ố ủ ế ủ ế

(1) N c và mu i khoángướ ố
-
N c: 70-90%, G m: n c t do (tham gia vào quá ướ ồ ướ ự
trình trao đ i ch t c a t bào) và n c liên k t; ổ ấ ủ ế ướ ế
Yêu c u v n c khác nhau m i lo i vi sinh v tầ ề ướ ở ỗ ạ ậ
-
Mu i khoáng: 2-5% , t n t i các d ng mu i: ố ồ ạ ở ạ ố
sulphat, phosphat, cacbonat, clorua …d i d ng các ướ ạ
ion: Mg
2+
, Ca
2+
, K
+
, Na
+
…và HPO
4
2-
, SO
4
2-
, HCO

3
-
, Cl
-
…
(2) Ch t h u cấ ữ ơ
Protein, acid nucleic, Lipid, Hydratecarbon,
Vitamins, s c t …ắ ố

•
Carbon: ch t h u c , COấ ữ ơ
2
•
Nit : nit h u c , nit vô cơ ơ ữ ơ ơ ơ
•
Các ch t khác: ch t khóang, ch t sinh ấ ấ ấ
tr ng.ưở
1.2. NGUỒN DINH DƯỠNG CỦA VI SINH VẬT

1.3 CÁC KIỂU BIẾN DƯỠNG Ở VI SINH VẬT
–
Các loài sử dụng nguồn năng lượng ánh sáng là
quang dưỡng - phototrophs.
–
Các loài thu nhận năng lượng từ các chất hóa
học trong môi trường là hóa dưỡng - chemotrophs.
–
Các sinh vật chỉ cần CO
2
như là nguồn carbon là

tự dưỡng - autotrophs.
–
Các sinh vật yêu cầu ít nhất một chất dinh dưỡng
hữu cơ như một nguồn carbon là dị dưỡng -
heterotrophs.
Các kiểu biến dưỡng ở vi sinh vật rất đa dạng phụ
thuộc vào: nguồn carbon và nguồn năng lượng

•
Tự dưỡng quang năng (Photoautotrophs)
Là những sinh vật quang tổng hợp: thu nhận năng
lượng ánh sáng để tổng hợp các chất hữu cơ từ
CO
2
–
Cyanobacteria, algae.
Photosynthetic
cells
Heterocyst
The cyanobacterium Anabaena

•
Tự dưỡng hóa năng (Chemoautotrophs)
Chỉ cần CO
2
như là một nguồn carbon, nhưng
chúng thu nhận năng lượng bằng cách oxy hóa
các cơ chất hữu cơ hoặc vô cơ.
–
Những cơ chất này gồm có: hydrogen sulfide

(H
2
S), ammonia (NH
3
), and ferrous ions (Fe
2+
)
trong các chất khác.
–
Kiểu dinh dưỡng này chỉ có ở prokaryote.
–
Vd: Sulfolobus

•
Quang năng dị dưỡng (Photoheterotrophs)
Sử dụng ánh sáng để hình thành ATP nhưng thu
nhận carbon từ chất hữu cơ.
–
Hình thức này chỉ giới hạn ở prokaryotes.
•
Hóa năng dị dưỡng (Chemoheterotrophs)
Phải tiêu thụ các phân tử hữu cơ cho cả năng
lượng (ATP) và carbon.
–
Hình thức dinh dưỡng này được tìm thấy rộng
rãi ở cả prokaryotes và eukaryotes.
–
Đa số là sống hoại sinh hay kí sinh

Loại
dinh dưỡng
Nguồn
năng
lượng
Nguồn
cacbon
Ví dụ
Quang dưỡng Ánh sáng
mặt trời
Hợp chất
hữu cơ
Halobacteria
Hóa dưỡng
vô cơ
Hợp chất
vô cơ
Hợp chất
hữu cơ hoặc
cố định CO
2
Ferroglobus,
Methanobacteria,
Pyrolobus
Hóa dưỡng
hữu cơ
Hợp chất
hữu cơ
Hợp chất
hữu cơ hoặc

cố định CO
2
Pyrococcus,
Sulfolobus,
methanosarcinales
Loại dinh dưỡng của vi khuẩn cổ

Cấu trúc màng tế
bào. Trên:
phospholipid của vi
khuẩn cổ, 1 chuỗi bên
isoprene, 2 liên kết
ether, 3 L-glycerol, 4
nhóm phosphate.
Giữa: phospholipid
của vi khuẩn và sinh
vật nhân chuẩn: 5 axít
béo, 6 liên kết ester, 7
D-glycerol, 8 nhóm
phosphate. Dưới: 9
lipid kép của vi khuẩn
và sinh vật nhân
chuẩn, 10 lipid đơn
của một số vi khuẩn
cổ.

-
Ngu n th c ăn Nit (NHồ ứ ơ
3
, NH

4
)
(a)T d ng amin ự ưỡ
M t s vi sinh v t có kh năng c đ nh nito: bi n ộ ố ậ ả ố ị ế
đ i nitrogen (Nổ
2
) trong không khí thành amoniac
(NH
3
+)
vk đ t: Azotobacter, Clostridium pasteurianum, ấ
vk t d ng hóa năng …ự ưỡ
(b) D d ng amin:ị ưỡ
vk gây b nh, vi khu n gây th i, Vk lactic …ệ ẩ ố
(c) Ko c n aminầ
- Các ch t khoáng, ch t sinh tr ngấ ấ ưở …

1.4. CƠ CHẾ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT VÀO
TẾ BÀO CỦA VI SINH VẬT
- Đ sinh tr ng và phát tri n, t bào vi sinh v t ể ưở ể ế ậ
ph i th ng xuyên trao đ i v t ch t và năng ả ườ ổ ậ ấ
l ng v i môi tr ng bên ngoài (nh n ch t dd c n ượ ớ ườ ậ ấ ầ
thi t t bên ngoài và th i ra ngoài các sp trao đ i ế ừ ả ổ
ch t)ấ
-
T n t i m t hàng rào th m th u ồ ạ ộ ẩ ấ →màng tb ch tấ
-
Màng tb ch t ph i có kh năng đi u ch nh ấ ả ả ề ỉ
tinh vi s ra vào c a các ch t khác nhau. ự ủ ấ
Nh n và th i các ch t m t cách ch n l c.ậ ả ấ ộ ọ ọ

-
S xâm nh p c a n c và cách ch t hòa tan qua ự ậ ủ ướ ấ
màng t bào ch t là m t ế ấ ộ quá trình đ ng h cộ ọ .

Structure of the Plasma Membrane


•
Các chất ra và vào tế
bào phải đi qua màng
tế bào chất.
•
Một số chất đi qua
giữa lớp
phospholipids.
•
Một số chất thì đi qua
nhờ protein màng.
Các chất di chuyển ra và vào tế bào
như thế nào?

VÂN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA
MÀNG NGUYÊN SINH CHẤT
•
Các phân tử di chuyển qua màng nguyên
sinh chất qua 2 cơ chế:

CÁC PHƯƠNG THỨC VẬN
CHUYỂN THỤ ĐỘNG
1) Khuyếch tán (Diffusion)

2) Khuyếch tán dễ (Facilitated Diffusion)
3) Thẩm thấu (Osmosis)
Ko sử dụng năng
Ko sử dụng năng
lượng ATP cho việc
lượng ATP cho việc
vận chuyển các phân
vận chuyển các phân
tử qua màng.
tử qua màng.

1.CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN
•
Các phân tử có thể di chuyển trực tiếp
qua màng phospholipids
Được gọi là…

KHUẾCH TÁN LÀ GÌ?
•
Khuyếch tán là sự di
chuyển thực các phân tử
từ nơi có nồng độ cao
đến nơi có nồng độ thấp
cho đến khi có sự phân
bố cân bằng.
•
Tốc độ khuyếch tán liên
quan đến nhiệt độ, áp
suất, trạng thái vật chất,
gradient nồng độ và diện

tích bề mặt của màng
nguyên sinh chất.
/>
Các phân tử nào qua màng bằng
cơ chế khuyếch tán?
•
Các loại khí (oxygen,
carbon dioxide)
•
Các phân tử nước (tốc độ
chậm vì tính phân cực)
•
Lipids (steroid hormones)
•
Các phân tử lipid hòa tan
(hydrocarbons, alcohols,
một số vitamins)
•
Các phân tử nhỏ ko mang
điện tích ( noncharged)
(NH
3
)

small, nonpolar molecules
(ex. O
2
, CO
2
)

Polar molecules
(ex. Glucose, water)
ions
(ex. H+, Na+, K+)
LIPID-SOLUBLE
LIPID-SOLUBLE
WATER-SOLUBLE
WATER-SOLUBLE
LIPID-SOLUBLE
LIPID-SOLUBLE