sự trao đổi chất ở VK

SỰ TRAO ĐỔI CHẤT Ở VI
KHUẨN


MỤC TIÊU

• Trình bày khái quát được các con đường thu nhận năng lượng của vi khuẩn từ phân giải đường Hexose
• Phân biệt hô hấp hiếu khí và kị khí.
• Trình bày được quá trình hóa thẩm thấu ở vi khuẩn
• Hiểu được quá trình thối rữa
• Khái quát được các con đường lên men chủ yếu


Chất dinh dưỡng

VAI TRÒ CỦA TRAO ĐỔI CHẤT
Nhiệm vụ của trao đổi chất
Trao đổi chất

• Cung cấp năng lượng cho các hoạt động của vi khuẩn
• Cung cấp vật liệu để xây dựng tế bào

Năng lượng

Vật liệu xây dựng tế bào



VAI TRÒ CỦA TRAO ĐỔI CHẤT

• Sinh vật chuyển đổi các nguồn năng lượng khác nhau thành năng lượng hóa học => Chủ yếu được dự trữ trong các liên

kết P-O giàu năng lượng gọi là sự phosphoryl hóa

• Phân tử ATP (Adenosin Triphosphate) là tiền tệ năng lượng trong tế bào


ADENOSIN TRIPHOSPHAT – ATP

• Phân tử Adenosin triphosphat là trung tâm trong chuyển
hóa năng lượng của vi khuẩn

NĂNG LƯỢNG
(THỨC ĂN, ÁNH SÁNG…)

ATP

HOẠT ĐỘNG SỐNG CỦA
VI KHUẨN

7300 cal/mol



HEXOSE – ĐƯỜNG 6 CARBON

C6H12O6


PENTOSE – ĐƯỜNG 5 CARBON

C5H10O5

Ribose

ARN

Deoxyribose

ADN


ACID PYRUVIC

• Công thức phân tử: C3H4O2
• Công thức cấu tạo: CH3COCOOH
• Vai trò: là sản phẩm trung gian quan trọng trong các chu trình chuyển
hóa năng lượng ở sinh vật


ACETYL COENZYM A

CH3CO-SCoA


CÁC CHẤT CHO HYDRO – VẬN CHUYỂN ELECTRON

• NADH: nicotinamid adenin dinucleotid. Là một co-enzym quan trọng trong chuỗi vận chuyển điện tử của hô hấp hiếu khí- đóng vai trò là chất
khử - cho hydro, vận chuyển electron
+
+
NADH ↔ NAD + H + 2 e

• NADPH: nicotinamid adenin dinucleotid phosphate. Là co-enzyme quan trọng trong các phản ứng khử (tổng hợp acid nucleic, tổng hợp
lipid…) – đóng vai trò là chất cho H
+
+
NADPH ↔ NADP + H + 2 e

• FADH2: vai trò tương tự NADH
+
FADH2 ↔ FAD + 2H + 2 e





CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE

• Carbonhydrat là nguồn năng lượng phổ biến trong tự nhiên. Hầu hết các vi sinh vật đều sử dụng carbonhydrat ở dạng
đơn giản (Pentose, hexose…) – dạng đơn phân tử.

• Các hợp chất phức tạp hơn cần được phân giải thành dạng đơn giản.
• Các hexose thường được sử dụng
•
•
•
•

Glucose
Fructose
Galactose

Mannose

Cần có enzyme chuyển thành Glucose để sử dụng


CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI ĐƯỜNG HEXOSE

• Các con đường phân giải đường hexose
•

Đường phân (glucolysis) – con đường Embden – Meyerhof (EM): là con đường chủ yếu ở nhiều sinh vật (động vật, thực vật, vi
khuẩn…)

•

Con đường Hexomonophosphat (HMP): Con đường phụ, bổ sung cho con đường EM, giúp tạo nguồn ribose để tổng hợp ARN

•

Con đường Entner – Doudoroff (ED): hạn chế ở một số loại vi khuẩn


ĐƯỜNG PHÂN - GLYCOLYSIS

• Phương trình tổng quát
Glucose + 2 ATP +2 NAD → 2 CH3COCOOH + 4 ATP + 2 NADH

⇒1 phân tử Glucose sẽ tạo 2 phân tử acid pyruvic, 2 phân tử ATP và 2 phân tử NADH
• Là giai đoạn đầu – giai đoạn kỵ khí của quá trình hô hấp
Tương đối giống nhau ở các loài sinh vật – thường khác nhau ở sản phẩm cuối:

• Ở nấm men Sacharomyces cereviase sản phẩm cuối là rượu
• Ở các vi khuẩn lên men lactic thì sản phẩm cuối là acid lactic
• Ở động vật sản phẩm cuối là acid lactic và acid pyruvic


ĐƯỜNG PHÂN - GLYCOLYSIS
Sử dụng ATP

Tạo ATP


CON ĐƯỜNG HEXOMONOPHOSPHAT (HMP)

• Còn gọi là con đường Pentophosphat (PP), hoặc Warburg – Dicken hoặc Horecker-Racker
• Bổ sung cho con đường EM, do sản phẩm của con đường này là các đường ribose (Đường 5 carbon) => nguyên liệu để
tổng hợp ARN

• Giúp vi khuẩn sử dụng được các loại đường năm
• Về mặt năng lượng: hiệu suất bằng 1/2 so với con đường EM. 1 phân tử Glucose sinh 1 phân tử ATP.
Glucose → CH3COCOOH + 3 CO2 + 2 NADPH + ATP

• Tạo ra các phân tử NADPH, là cơ chất cho Hydro quan trọng trong các phản ứng khử như tổng hợp ADN, lipid….



CON ĐƯỜNG HEXOMONOPHOSPHAT (HMP)

• Ở nhiều VSV, EM và HMP là những con đường phổ biến và bổ sung cho nhau.
• Tỷ lệ giữa 2 con đường này khác nhau tùy thuộc vào nhóm VSV

CON ĐƯỜNG ENTNER – DOUDOROFF (ED)

• Hiệu suất bằng 50% so với con đường EM
Glucose + ATP + NADP + NAD → 2 CH3COCOOH + 2 ATP + NADPH + NADH

• Thường gặp nhiều ở các vi khuẩn Gram âm, chủ yếu thuộc chi Pseudomonas thực hiện. Ít gặp ở nhóm vi khuẩn kỵ khí


Mối liên hệ giữa các con
đường đường phân


So sánh

các con đường phân hexose

Đặc điểm

Con đường EM

Con đường HMP

Con đường ED

Vai trò

Là con đường phân giải carbohydrate

Bổ sung cho con đường EM, giúp VSV sử

Là con đường phân giải carbohydrate

chính xảy ra ở nhiều loài sinh vật

dụng và tổng hợp đường ribose

chủ yếu ở một số nhóm VSV

Các đường năm, acid pyruvic

Acid pyruvic

1 ATP

1 ATP

2 NADPH

1 NADPH, 1 NADH

Sản phẩm trung Acid pyruvic là cơ chất của chuỗi hô hấp
gian

hiếu khí

Năng lượng tích 2 ATP
trữ

Chất khử

2 NADH