Phân lập, chọn lọc và định danh các chủng vi khuẩn quang hợp có khả năng hấp thụ CO2 và định hướng làm giảm hiệu ứng nhà kính

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHÂN LẬP, CHỌN LỌC VÀ ĐỊNH DANH CÁC CHỦNG VI KHUẨN
QUANG HỢP CÓ KHẢ NĂNG HẤP THỤ CO2 VÀ ĐỊNH HƯỚNG LÀM
GIẢM HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH

Ngành

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn: TS. HOÀNG QUỐC KHÁNH
HVCH NGÔ ĐỨC DUY
Sinh viên thực hiện
MSSV: 1411100262

: CHÂU TUẤN VĂN
Lớp: 14DSH01

TP. Hồ Chí Minh, 2018


LỜI CAM ĐOAN
Đồ án tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng
dẫn thầy Ngô Đức Duy, thực hiện tại Viện Sinh học Nhiệt đới. Những số liệu và kết
quả phân tích trong đề tài này hoàn toàn trung thực, không sao chép từ bất kì nguồn tài
liệu tham khảo nào khác dưới bất kỳ hình thức nào. Một số nội dung trong đồ án tốt

nghiệp có tham khảo và sử dụng dữ liệu trích dẫn được công bố công khai trên các bài
báo khoa học, website, tác phẩm theo danh mục tài liệu tham khảo của đồ án.
Nếu có bất cứ sự sao chép và không trung thực trong bài báo này, người thực
hiện đề tài xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Viện Khoa học ứng dụng Hutech và
trước ban giám hiệu trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.
Ngày … tháng … năm 2018
Sinh viên thực hiện

Châu Tuấn Văn


LỜI CÁM ƠN

Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp ở Viện Sinh Học Nhiệt Đới Thủ
Đức, được sự hướng dẫn tận tình của các Thầy cô, các anh chị và các bạn , em đã hoàn
thành tốt báo cáo này. Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
TS. Hoàng Quốc Khánh, Trưởng phòng Vi Sinh ứng dụng, Viện Sinh Học
Nhiệt Đới, Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam, Thầy đã tạo điều kiện
cho em được làm đề tài.
Thầy Ngô Đức Duy, TS. Nguyễn Hoàng Dũng và chị Loan phòng Vi Sinh ứng
dụng, Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã
tận tình chỉ bảo, giảng dạy và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đồ án tốt
nghiệp.
Các bạn lớp 14DSH01 đã luôn đồng hành, chia sẻ và giúp đỡ em trong suốt thời gian
học tập và thực hiện đề tài.
Cuối cùng, con xin cám ơn Ba Mẹ, đã nuôi nấng, chăm sóc và tạo mọi điều kiện
cho con ăn học thành người có ích cho xã hội.


Đồ Án Tốt Nghiệp

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. i
DANH MỤC HÌNH ẢNH ...............................................................................................ii
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... iii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .......................................................... 2
3. Mục tiêu đề tài ...................................................................................................... 3
4. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 3
5. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 3
6. Các kết quả đạt được của đề tài ............................................................................ 4
7. Kết cấu của đề tài ................................................................................................. 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 5
1.1 Tổng quan về khí CO2 (Carbon dioxide) ................................................................... 5
1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc khí CO2 ...................................................................... 5
1.1.2 Lợi ích của khí CO2 ........................................................................................... 5
1.1.3 Tác hại của khí CO2 ........................................................................................... 6
1.1.4 Tình hình phát thải khí CO2 trên thế giới và Việt Nam ..................................... 8
1.1.5 Các biện pháp giảm thiểu khí thải CO2 ........................................................... 10
1.2 Tổng quan về vi khuẩn quang hợp .......................................................................... 12
1.2.1 Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp ......................................................... 12
1.2.2 Nguyên lý chung quá trình quang hợp và khả năng cố định CO2 .................... 14
1.2.3 Ảnh hưởng các nhân tố hóa lý đến sinh trưởng vi khuẩn quang hợp .............. 16
1.2.4 Ứng dụng của vi khuẩn quang hợp .................................................................. 16
1.3 Phương pháp định danh bằng kỹ thuật sinh học phân tử………………………….18
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .......................................................... 19
2.1 Thời gian, địa điểm và đối tượng nghiên cứu ......................................................... 19
2.1.1 Địa điểm nghiên cứu ........................................................................................ 19

2.1.2 Thời gian nghiên cứu ....................................................................................... 19
2.1.3 Đối tưởng nghiên cứu....................................................................................... 19


Đồ Án Tốt Nghiệp
2.1.4 Nguồn mẫu ....................................................................................................... 19
2.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ................................................................................... 20
2.2.1 Hóa chất ........................................................................................................... 20
2.2.2 Dụng cụ ............................................................................................................ 21
2.2.3 Thiết bị ............................................................................................................. 21
2.3 Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 21
2.3.1 Phương pháp lấy mẫu ....................................................................................... 21
2.3.2 Quy trình phân lập và định danh ...................................................................... 23
2.3.3 Phương pháp tăng sinh mẫu ............................................................................. 23
2.3.4 Phương pháp phân lập mẫu .............................................................................. 23
2.3.5 Phương pháp, kỹ thuật nhuộm Gram ............................................................... 23
2.3.6 Phương pháp khảo sát sự tăng trưởng vi khuẩn ở các nồng độ muối khác
nhau………………………………………………………………………………...24
2.3.7 Phương pháp khảo sát sự tăng trưởng và sử dụng nguồn CO2 của vi khuẩn
quang hợp………………………………………………………………………….24
2.3.8 Phương pháp tách chiết DNA vi khuẩn………………………..…………….25
2.3.9 Khuyếch tán DNA bằng phương pháp Polymerase Chain Reaction
(PCR)……………………………………………………………………………....26
2.3.10 Gỉai trình tự DNA và định danh……………………………..………….….27
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN………………………………………….28
3.1 Kết quả thu mẫu……………………………………………………………….….33
3.2 Kết quả tăng sinh mẫu.............................................................................................33
3.3 Kết quả phân lập và đặc điểm hình thái..................................................................36
3.4 Kết quả quan sát hình thái vi khuẩn ........................................................................ 38
3.5 Kết quả khảo sát khả năng chịu mặn ....................................................................... 41

3.6 Kết quả khảo sát khả năng hấp thụ CO2………………………………………..…46
3.7 Định danh ................................................................................................................ 49
3.7.1 Ly trích, thu nhận DNA ................................................................................... 49
3.7.2 Kết quả PCR ..................................................................................................... 49
3.8 kết quả định danh………………………………………………………………….50
3.8.1 Trình tự vung gene của 4 chủng RL1, CM23, CM24, CM34.3………….…..50


Đồ Án Tốt Nghiệp
3.8.2 Thiết lập cây phát sinh loài……………………………………………….….52
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................ 53
4.1 Kết luận.................................................................................................................... 53
4.2 Kiến nghị ................................................................................................................. 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 54
PHỤ LỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................. 56


Đồ Án Tốt Nghiệp


Đồ Án Tốt Nghiệp

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BIM

: Basic Isolation Media

LHQ : Liên Hợp Quốc
NCBI : National Center for Biotechnology Information

PCR

: Polymerase Chain Reaction

rDNA : Ribosomal Deoxyribo Nucleic Acid
rRNA : Ribosomal Ribonucleic Acid

i


Đồ Án Tốt Nghiệp

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1.1 Sơ đồ về chu trình Calvin…………………………………………………..15
Hình 2.1 Mô phỏng vị trí lấy mẫu tại Đức Hòa (A) và Ngọc Hiển (B)………………19
Hình 2.2 Quy trình phân lập và định danh vi khuẩn quang hợp……………………...22
Hình 2.3 Mô hình thí nghiệm thổi khí vào môi trường lỏng………………………….25
Hình 2.4 Chu trình phản ứng PCR 16S rRNA………………………………………..27
Hình 3.1 Hình thái khuẩn lạc của một số chủng vi khuẩn đã được phân lập và làm
thuần trên môi trường BIM agar……………………………………………………...38
Hình 3.2 Đặc điểm hình thái của một số chủng vi khuẩn được quan sát dưới ống kính
hiển vi với vật kính 100X……………………………………………………………..40
Hình 3.3 Giá trị OD660nm ở nồng độ muối 5‰ của các chủng vi khuẩn sau 7 ngày....41
Hình 3.4 Giá trị OD660nm ở nồng độ muối 10‰ của các chủng vi khuẩn sau 7 ngày...42
Hình 3.5 Giá trị OD660nm ở nồng độ muối 15‰ của các chủng vi khuẩn sau 7 ngày..42
Hình 3.6 Giá trị OD660nm ở nồng độ muối 20‰ của các chủng vi khuẩn sau 7 ngày...43
Hình 3.7 Giá trị OD660nm ở nồng độ muối 25‰ của các chủng vi khuẩn sau 7 ngày..43
Hình 3.8 Giá trị OD660nm ở nồng độ muối 30‰ của các chủng vi khuẩn sau 7 ngày..44
Hình 3.9 Giá trị OD660nm ở nồng độ muối 35‰ của các chủng vi khuẩn sau 7 ngày..44

Hình 3.10 Giá trị OD660nm ở nồng độ muối 40‰ của các chủng vi khuẩn sau 7 ngày.45
Hình 3.11 Kết quả ly trích DNA của 5 chủng CM24.1, CM23.1, CM34.3, RL1, RL8
trên gel agarose 1%.......................................................................................................49
Hình 3.12 Kết quả điện di sản phẩm PCR của 5 chủng CM24.1, CM23.1, CM34.3,
RL1 trên gel agarose 1%...............................................................................................49
Hình 3.13 Kết quả điện di sản phẩm PCR sau khi tinh sạch bằng bộ kit của 5 chủng
CM24.1, CM23.1, CM34.3, RL1 trên gel agarose 1%..................................................50
Hình 3.14 Cây phát sinh loài dựa trên phân tích trình tự vùng gene…………….……52

ii


Đồ Án Tốt Nghiệp

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1 Khí thải CO2 toàn cầu, giai đoạn 2000 – 2017……………………….……9
Bảng 1.2 Một số đặc điểm của vi khuẩn tía lưu huỳnh và không lưu huỳnh ……….13
Bảng 2.1 Các thành phần cơ bản của môi trường nuôi cấy………………………….21
Bảng 3.1 Danh sách các nguồn mẫu từ Long An và Cà Mau………………….….....29
Bảng 3.2 Danh sách mẫu tăng sinh từ các nguồn mẫu Long An và Cà Mau……..….33
Bảng 3.3 Hình ảnh một số ống mẫu tăng sinh có sự thay đổi màu rõ rệt………..…...34
Bảng 3.4 Danh sách các chủng đã được phân lập từ 38 ống mẫu tăng sinh…….…...36
Bảng 3.5 Kết quả đặc điểm hình thái vi khuẩn……………………………………....38
Bảng 3.6 Giá trị OD660nm của các chủng cao hơn 0,3 ở nồng độ 4% sau 7 ngày….…46
Bảng 3.7 Giá trị OD660nm, khả năng hấp thụ CO2 của các chủng vi khuẩn ngày 1…..46
Bảng 3.8 Giá trị OD660nm, khả năng hấp thụ CO2 của các chủng vi khuẩn ngày 3…..47
Bảng 3.9 Giá trị OD660nm, khả năng hấp thụ CO2 của các chủng vi khuẩn ngày 5…..48

iii

Đồ Án Tốt Nghiệp

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Sự nóng lên toàn cầu (Global Warming) đã và đang là một trong những vấn đề
nguy hại có tầm ảnh hưởng to lớn trên toàn thế giới. Nóng lên toàn cầu là hiện tượng
nhiệt độ trung bình của bề mặt Trái đất tăng lên, dẫn đến tình trạng biến đổi khí hậu.
Những nhân tố có thể làm cho sự biến đổi khí hậu xuất hiện là thay đổi bức xạ khí
quyển, bao gồm các quá trình như biến đổi bức xạ mặt trời, độ lệch quỹ đạo của Trái
Đất, quá trình kiến tạo núi, kiến tạo trôi dạt lục địa và sự thay đổi nồng độ khí nhà
kính. Khí thải CO2 có lẽ là một trong những nhân tố chính dẫn đến hiện tượng trên là
do sự phát thải đáng kể của khí thải này từ các hoạt động đốt cháy nhiên liệu hóa thạch
cùng các loại khí thải khác, khiến lượng nhiệt bị giữ lại trong bầu khí quyển, do đó dẫn
đến nhiệt độ Trái đất tăng lên.
Biến đổi khí hậu không còn là một thuật ngữ, giả thuyết mơ hồ được nghiên cứu
bởi những nhà khí tượng học đưa ra, hiện tượng này dần trở thành một mối đe dọa
hàng đầu đối với nhân loại và sự sống trên trái đất. Việt Nam được đánh giá là một
trong những quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu do có bờ biển dài. Cụ
thể là, thời tiết ở Việt Nam những năm gần đây ngày càng bất thường có thể kể đến
như hạn hán, ngập lụt, sạt lở, giông tố, bão lũ có diễn biến phức tạp, ảnh hưởng
nghiêm trọng đến nền kinh tế phụ thuộc nhiều vào sản xuất nông nghiệp của nước ta.
Trước sự thách thức trên, Công ước Khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí
hậu (United Nations Framework Convention on Climate Change) được thành lập cùng
với sự tham gia của 155 quốc gia trong đó có Việt Nam nhằm chung tay góp sức cải
thiện môi trường bằng cách hạn chế sự phát thải tối đa và duy trì sự ổn định khí nhà
kính trong khí quyển ở mức có thể ngăn ngừa sự can thiệp nguy hiểm của con người
đối với hệ thống khí hậu. Những biện pháp để giảm thiểu khí thải CO2 hiệu quả thông
qua những hành động hằng ngày như là: chuyển dần sang đi bộ, đạp xe đạp,chạy xe

điện, hạn chế sự dụng xe máy, ô tô; hạn chế sự dụng nguồn năng lượng từ củi ,than đốt
hay gas, thay thế bằng năng lượng mặt trời; tích cực trồng cây,…Ngoài ra, rất nhiều
giải pháp công nghệ, hóa học, sinh học được đề xuất trong và ngoài nước để có thể
cứu vác kịp thời sự hiểm họa này. Trong đó con đường sinh học hiện đại được xem là
1


Đồ Án Tốt Nghiệp
có triển vọng, những công nghệ, chế phẩm bắt nguồn từ vi sinh vật được sử dụng trong
xử lý môi trường có hiệu quả suốt thập kỷ qua. Cho nên con đường tìm kiếm vi sinh
vật cụ thể là các chủng vi khuẩn quang hợp có khả năng cố định CO2 là một bước đi
mới nhằm giải quyết vấn đề cấp bách trên.
Các chủng vi khuẩn quang hợp, đặc biệt là quang dị dưỡng có khả năng sử dụng
CO2 là nguồn carbon để duy trì sự sống thông qua nhiều con đường cố định carbon
khác nhau. Trong đó có thể kể đến chu trình Calvin là chu trình quan trong nhất trong
quá trình cố định CO2 . Việt Nam là một đất nước được đánh giá cao về tính đa dạng
sinh học, có triển vọng tốt cho việc nghiên cứu và phân lập các chủng vi khuẩn có khả
năng trên, đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết khí thải nói riêng và sự nóng
lên toàn cầu nó chung, là bước đệm để triển khai cho những đề tài nghiên cứu mới về
sau.
Chính vì những lý do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu: “Phân lập, chọn lọc
và định danh các chủng vi khuẩn quang hợp có khả năng hấp thu Carbon dioxide
và định hướng làm giảm hiệu ứng nhà kính”
2. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước
• Nghiên cứu trong nước
− Nghiên cứu nhân nuôi và sử dụng vi khuẩn Rhodobacter để sử lý chất hữu cơ và
Sulfide trong nước nuôi trồng thủy hải sản của Thạc sĩ Mỵ Trần Hương Trà được
công bố vào năm 2015. Khả năng xử lý chất hữu cơ trong môi trường nước thải
nuôi trồng thủy hải sản giả định của chủng vi sinh vật này khá cao, với hiệu suất
xử lý từ 58 – 87%. Hiệu suất xử lý Sulfide trong môi trường nước thải nuôi trồng

thủy sản giả định của chủng vi sinh vật này sau 7 là từ 86.7-100%, gần như loại bỏ
hoàn toàn Sulfide [1].
− Phân lập, đánh giá các đặc điểm sinh học và định danh phân tử các chủng vi khuẩn
quang hợp tía phục vụ chế tạo chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu của Nguyễn Thị
Hương Giang được công bố vào năm 2012. Đề tài nghiên cứu đặc điểm và khả
năng tăng trưởng từ những môi trường nước khác nhau, từ đó tiến hành thu nhận
sinh khối, ứng dụng và sản xuất chế phẩm vi sinh hữu hiệu trong xử lý nước thải
môi trường [2].

2


Đồ Án Tốt Nghiệp
• Nghiên cứu ngoài nước
− Phân lập và định danh vi khuẩn quang hợp sản xuất coenzyme Q10 của Fang
LC, Huang XF, Du ZH, Yuan J, Wei H, Cheng HH, Liu Y được công bố vào năm
2005. Trong đề tài này, 13 chủng vi khuẩn quang hợp tía được phân lập và xác
định hàm lượng sản sinh coenzyme Q10 cao nhất, định hướng và ứng dụng trong y
học và sức khỏe [3].
−

Phân lập, định danh và tối ưu hóa điều kiện sinh trưởng vi khuẩn quang hợp từ hải
sản nhằm muc đích xử lý nước thải của Prasertsan P, Choorit W, Suwanno S.
Đuọc công bố vào năm 1993. Đề tài chủ yếu nghiên cứu điều kiện tăng trưởng tối
ưu của vi khuẩn quang hợp tía, khả năng sản sinh sinh khối trong các yếu tố khác
nhau, định hướng xử lý nước thải môi trường, [4]

3. Mục tiêu đề tài
Xây dựng bộ sưu tập vi khuẩn quang hợp và định danh tới mức các loài vi khuẩn
quang hợp có khả năng hấp thụ CO2.

4. Nội dung nghiên cứu
− Phân lập vi khuẩn quang hợp, gram âm, hiếu hoặc kị khí, hóa tự dưỡng hoặc dị
dưỡng từ nguồn nước trồng lúa thuộc các tỉnh Long An, Cà Mau.
− Kiểm tra hình thái , các đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn phân lập được
− Chọn lọc các dòng vi khuẩn có khả năng cố đinh CO2 bằng cách khảo sát sự tăng
trưởng của chúng trong điều kiện dinh dưỡng có sục khí CO2.
− Định danh đến loài các chủng bằng phương pháp giải trình tự DNA mã hóa cho
ribosome 16S.
− Bảo quản giống bằng phương pháp lạnh sâu có bổ sung 15% glycerol
− Ly trích DNA và khuyếch đại đoạn gene các chủng mong muốn bằng phương pháp
PCR. Định danh tới loài bằng phương pháp giải trình tự rDNA 16S, phân tích trình
tự và xây dựng cây phát sinh loài.
5. Phương pháp nghiên cứu
− Phương pháp phân lập, làm thuần và tăng sinh vi khuẩn quang hợp.
− Phương pháp kiểm tra hình thái vi khuẩn bằng kỹ thuật nhuộm Gram.

3


Đồ Án Tốt Nghiệp
− Phương pháp khảo sát khả năng chịu mặn của vi khuẩn bằng phương pháp đo
OD660.
− Phương pháp khảo sát khả năng hấp thu CO2.
− Phương pháp tách chiết và thu nhận bộ gen DNA.
− Phương pháp PCR dựa trên đoạn mồi 27F và 1492R.
− Phương pháp sinh tin học dựa trên các phần mềm (ChromasPro 1.5.0.0, MEGA5
5.0.1.120, seaview4 4.32.0.0).
6. Các kết quả đạt được của đề tài
− Kết quả phân lập và làm thuần đuọc các chủng vi khuẩn quang hợp chịu mặn cao
và có khả năng hấp thu CO2.

− Kết quả thu nhận được bộ gene DNA.
− Kết quả khuyếch đại đoạn gene bằng phương pháp PCR.
6. Kết cấu của đề tài
Đề tài bao gồm 4 chương
Chương 1: tổng quan tài liệu
Chương 2: vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: kết quả và biện luận
Chương 4: kết luận và kiến nghị

4


Đồ Án Tốt Nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về khí CO2 (Carbon dioxide)
1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc khí CO2
Carbon dioxide, có công thức hóa học là CO2, hay còn đuọc biết đến tên gọi khác
là Carbonic anhydride, carbonic acid. Carbon dioxide là một loại khí không màu nặng
hơn hơn không khí. Carbon dioxide không cháy. Ở nồng độ thấp, khí carbon dioxide
không có mùi. Ở nồng độ cao, nó có độ sắc nét, có tính axit mùi. Ở nhiệt độ bình
thường, carbon dioxide không phản ứng với nhiều vật liệu khác . Carbon dioxide hòa
tan trong nước để tạo thành cacbonic axit. Nó có thể dễ dàng và an toàn hóa lỏng, kiên
cố hóa, xử lý và lưu trữ.[5]
Carbon dioxide thu được từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả khí thoát ra từ
các núi lửa, sản phẩm cháy của các hợp chất hữu cơ và hoạt động hô hấp của các sinh
vật sống hiếu khí. Nó cũng được một số vi sinh vật sản xuất từ sự lên men và sự hô
hấp của tế bào.
Khí carbon dioxide thải vào khí quyển do việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch

"chiếm 99,4% lượng khí thải CO2 trong năm 2013" [6]. Carbon dioxide là khí nhà
kính lâu đời quan trọng nhất trong khí quyển Trái đất. Kể từ khi cuộc cách mạng công
nghiệp phát thải nhân loại - chủ yếu từ việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và phá rừng đã nhanh chóng tăng nồng độ của nó trong khí quyển, dẫn đến sự nóng lên toàn cầu.
Carbon dioxide cũng gây ra acid hóa đại dương bởi vì nó hòa tan trong nước để tạo
thành carbonic acid. [7]
1.1.2 Lợi ích của khí CO2
Ngày nay, tác hại khí thải CO2 là một trong những đề tài xôn xao và nhức nhối
trong xã hội hiện nay. Nhưng chúng ta không thể phủ nhận rằng, ngay từ đầu khí thải
nhà kính này là một nhân tố vô cùng quan trọng và ý nghĩa cho sự sống muôn loài trên
trái đất. Đã có một khoảng thời gian dài hành tinh xanh này bị nhấn chìm và phủ đầy
bởi các dải băng lục địa, có nghĩa rằng sự biến đổi khí hậu xảy ra khi nhiệt độ giảm
xuống lâu dài, đó chính là thời kỳ Kỷ băng hà. Nhưng nhờ có hoạt động núi lửa giải
phóng CO2 và chính nhờ nó đã làm bầu khí quyển ấm hơn và hình thành sự sống đa
dạng, phức tạp như bây giờ.
5


Đồ Án Tốt Nghiệp
Trong cái nhìn thực tế hơn, khí CO2 giúp ích cho cây cối phát triển và hữu dụng
trong nền Công nghiệp, thực phẩm,y học và các hoạt động đời sống thường ngày. Cụ
thể là, Trong công nghệ thực phẩm, CO2 được sử dụng để tạo gas cho nhiều thức uống,
lưu trữu và vận chuyển thực phẩm đông lạnh,…Trong công nghiệp, khí CO2 được
dùng để vận hành các hệ thống khí nén trong nhà máy, làm giảm độ ẩm trong hệ thống
giúp kéo dài tuổi thọ, và ít tốn chi phí bảo trì. Không những thế, CO2 còn là khí bơm
và lựa chọn trong phẫu thuật nội sôi vì chúng không màu, không dễ cháy.
Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng, mặc dù CO2 là khí thải độc hại, nhưng xét về kinh
tế, hóa chất này vẫn có thể biến thành nguyên liệu thân thiện với môi trường trong
ngành công nghiệp hóa chất. Chúng ta hiện đang sản xuất nhiều loại hóa chất cần thiết
từ CO2 như thuốc bảo vệ thực vật, nhựa, thuốc trừ sâu, phân bón, salicylic acid, nhiên
liệu và các nguyên liệu khác.

1.1.3 Tác hại của khí CO2
Khi trái đất ấm lên nhờ có khí thải CO2 từ thiên nhiên để cân bằng sự sống, thấy
được lợi ích từ khí thải này, con người đã lạm dụng chúng quá mức thông qua những
hoạt động trực tiếp và gián tiếp, sự biến đổi khí hậu một lần nữa đã và đang thay đổi
khiến cho trái đất nóng dần lên, thuật ngữ “Sự Nóng lên toàn cầu” bắt đầu được đề cập
tới để miêu tả vấn đề trên.
Lượng khí CO2 tồn tại trong bầu khí quyển vẫn đang ngày một tăng lên
mức báo động. Những tác hại có thể được kể đến như: ô nhiễm môi trường ảnh hưởng
đến chất lượng cuộc sống và sức khỏe con người và sinh vật khác; khởi tạo ra các
thiên tai như hạn hán, ngập lụt, sạt lở, giông tố, bão lũ; làm băng tan chảy nước biển
dâng cao; phá hủy hệ sinh thái; gây ra hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu,..
Trái đất đang ngày càng nóng lên và con người nhận ra những tác hại rõ ràng từ sự
nóng lên toàn cầu này: nền nông nghiệp rối loạn, cơ sở hạ tầng xuống cấp cùng với
nguồn năng lượng dần cạn kiệt…5 tác hại kinh hoàng của sự nóng lên toàn cầu có thể
được đề cập đến là:
1. Thiếu lương thực, thực phẩm
Chỉ theo tính toán riêng ở Mỹ, năng suất cây trồng của ngô, lúa mì hay bông ở
vùng thung lũng trung tâm California sẽ giảm đến 30% trong vài thập kỉ tới.

6


Đồ Án Tốt Nghiệp
Nguyên nhân được cho là do sự tăng lượng carbon trong không khí, sự sụt giảm về
số lượng loài ong dẫn đến quá trình thụ phấn bất thành…
Ngoài ra, biến đổi khí hậu cũng sẽ ảnh hưởng đến giá thành chế biến, lưu trữ và
vận chuyển lương thực, đẩy giá lương thực tăng cao do tăng nhu cầu về nguồn nước và
năng lượng. Điều này gây ảnh hưởng không nhỏ đến nền kinh tế cũng như người tiêu
dùng.[8]
2. Khủng hoảng năng lượng

Nhu cầu năng lượng ngày càng tăng tạo nên một vòng luẩn quẩn của biến đổi khí
hậu. Từ năm 1970, nhu cầu sưởi ấm của toàn cầu đã giảm trong khi nhu cầu làm mát
tăng vọt.
Nhiệt độ sẽ ngày càng tăng lên trong các thập kỉ tới, sự gia tăng nhanh chóng của
dân số toàn cầu cũng kéo theo nhu cầu sử dụng năng lượng ngày một tăng. Điều này
góp phần thúc đẩy sự phát triển trong việc xây dựng các nhà máy – nguyên nhân gây
ra biến đổi khí hậu.
Trong khi đó, lượng mưa được dự báo sẽ giảm đến 40% ở một số nơi, làm giảm
lượng nước – một thành phần quan trọng trong sản xuất thủy điện. Do đó, khủng
hoảng năng lượng sẽ là một cơn ác mộng thực sự.[8]
3. Phá hỏng cơ sở hạ tầng
Cơ sở hạ tầng giao thông vận tải đã “lão hóa” sẽ không thể chống chọi tốt trước
khí hậu khắc nghiệt. Càng ngày, thiên nhiên càng trở nên hung dữ và đáng sợ hơn với
những cơn bão hàng năm được nhận xét là vô cùng mạnh.
Theo thống kê, siêu bão Sandy tàn phá nước Mỹ năm ngoái đã cướp đi hơn 90
mạng người và gây thiệt hại gần 50 tỷ USD (hơn 1 triệu tỷ VNĐ) đối với nền kinh tế
hàng đầu thế giới này.
Chính sự xuống cấp, “lão hóa” của cơ sở vật chất theo năm tháng cũng như trải
qua các thiên tai sẽ là một bất lợi lớn khi cần vận chuyển các mặt hàng thiết yếu như
thực phẩm, nhiên liệu, nước đến nơi cần trợ giúp.[8]
4. Gây hạn hán
Nhiệt độ Trái đất tăng kéo theo sự gia tăng của nạn hạn hán ở khắp nơi. Lưu lượng
nước chỉ là hữu hạn nhưng nhu cầu sử dụng vẫn tăng nhanh, đặc biệt ở một số nước
đang phát triển.
7


Đồ Án Tốt Nghiệp
Nạn hạn hán hoành hành ở nhiều nơi và ngày càng tồi tệ hơn. Nguy cơ hạn hán
kéo dài rất dễ xảy ra, điều này gây nguy hiểm đến sự phát triển của nền nông nghiệp

cũng như các ngành công nghiệp phụ thuộc vào nước.[8]
5. Không khí ngày càng bị ô nhiễm nặng
Sự ấm lên của Trái đất cũng kéo theo tình trạng ô nhiễm không khí. Tình trạng ô
nhiễm khói bụi dài hạn cũng ảnh hưởng tới quá trình hình thành mây và lượng mưa,
khiến các điều kiện thời tiết khắc nghiệt trầm trọng thêm.
Sự gia tăng lượng ozon trong khí quyển dẫn đến việc nhiều người mắc bệnh về
phổi và theo tính toán, số lượng bệnh nhân hen suyễn dự kiến sẽ tăng đến 10% tại các
đô thị lớn.
Các nhà khoa học cho rằng, lượng khí carbon ngày một dày đặc sẽ gây ảnh hưởng
lớn đến các bệnh nhân bị dị ứng.[8]
1.1.4 Tình hình phát thải khí CO2 trên thế giới và Việt Nam
Khí thải CO2 liên quan đến năng lượng toàn cầu đã tăng 1,4% trong năm 2017,
tăng 460 triệu tấn (Mt), và đạt mức cao lịch sử 32,5 Gt. Sự tăng trưởng của năm ngoái
là sau ba năm phát thải bằng phẳng và tương phản với mức giảm mạnh cần thiết để
đáp ứng các mục tiêu của Hiệp định Paris về biến đổi khí hậu. Sự gia tăng lượng khí
thải carbon, tương đương với lượng phát thải 170 triệu xe, là kết quả của tăng trưởng
kinh tế toàn cầu mạnh mẽ 3,7%, giá nhiên liệu hóa thạch thấp hơn và nỗ lực tiết kiệm
năng lượng yếu hơn. Ba yếu tố này đã góp phần thúc đẩy nhu cầu năng lượng toàn cầu
tăng 2,1% vào năm 2017. Tuy nhiên, xu hướng phát triển khí thải ngày càng không
phổ biến. Trong khi hầu hết các nền kinh tế lớn nhìn thấy sự gia tăng phát thải carbon,
một số nền kinh tế khác lại suy giảm, chẳng hạn như Hoa Kỳ, Anh, Mexico và Nhật
Bản. Sự suy giảm lớn nhất đến từ Hoa Kỳ, nơi mà lượng khí thải giảm 0,5%, hoặc 25
Mt, xuống còn 4810 Mt CO2, đánh dấu năm thứ ba liên tiếp suy giảm. Trong khi
chuyển đổi từ than sang khí đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm phát thải
trong những năm trước, năm ngoái, sự suy giảm là kết quả của việc sản xuất điện dựa
trên năng lượng tái tạo cao hơn và sự suy giảm nhu cầu điện. Tỷ trọng tái tạo trong sản
xuất điện đạt mức kỷ lục 17%, trong khi tỷ trọng điện hạt nhân giữ ổn định ở mức
20%.[9]

8

Đồ Án Tốt Nghiệp
Bảng 1.1 Khí thải CO2 toàn cầu, giai đoạn 2000 - 2017

(Nguồn trích từ International Energy Agency, 2017)
Trên lộ trình phấn đầu thành một nước công nghiệp, những năm qua, Việt Nam đã
đạt được những bước tiến đáng kể trong công tác giảm nghèo và nâng cao phúc lợi xã
hội. Tuy nhiên, chính sự phát triển này cũng là một trong những nguyên nhân làm tăng
nhanh lượng phát thải khí CO2.
Mặc dù chưa có nghĩa vụ phải cắt giảm phát thải khí nhà kính nhưng lượng khí
nhà kính của Việt Nam rất đáng báo động, đặc biệt mức phát thải đang liên tục tăng, từ
mức trên 21 triệu tấn CO2 trong năm 1990 lên 150 triệu tấn năm 2000. Dự tính lượng
CO2 này sẽ tăng lên 300 triệu tấn vào năm 2020. Trong đó lĩnh vực năng lượng phát
thải khí nhà kính nhiều nhất với 141.171 triệu tấn chiếm 53,1% tổng phát thải, tiếp
theo là lĩnh vực nông nghiệp với 88.355 triệu tấn chiếm 33,2% tổng phát thải. [10]
Sự tăng nhanh về phát thải khí nhà kính đã góp phần không nhỏ đến việc làm trầm
trọng hơn thời tiết cực đoan của Việt Nam. Thống kê cho thấy, trong vòng 10 năm trở
lại đây, các loại thiên tai như: Bão, lũ, lụt, lũ quét, sạt lở đất, úng, hạn hán, xâm nhập
mặn và các thiên tai khác đã làm chết và mất tích hơn 9.000 người, giá trị thiệt hại về
tài sản ước chiếm khoảng 1,5% GDP/năm. Ðiều đáng lo ngại, những biến động bất
thường của thời tiết, khí hậu đã đe dọa nghiêm trọng đến an ninh lương thực và phát
triển nông nghiệp do bị thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, cũng như tác động lớn đến
sinh trưởng, năng suất cây trồng, thời vụ gieo trồng.[10]

9


Đồ Án Tốt Nghiệp
1.1.5 Các biện pháp giảm thiểu khí thải CO2

Song song với thực trạng hiện nay, các phương pháp giảm thiểu khí thải CO2 là
một trong những vấn đề nhức nhói. Những biện pháp đề xuất phải phù hợp với ngân
sách và đồng thời hiệu quả cao.
Một số các biện pháp hóa học, vật lý để giảm thiểu khi nhà kính có thể kể đến như:
− Phương pháp xử lý khí CO2 Hấp thụ bằng dung dịch etanolamin
− Phương pháp xử lý khí CO2 Hấp thụ bằng dung dịch amoniac
− Các phương pháp xử lý khí CO2 Hấp thụ bằng nước
− Hấp thụ CO2 bằng huyền phù CaCO3
− Hấp phụ vật lý của các phương pháp xử lý khí CO2
− Hấp phụ vật lý của các phương pháp xử lý khí CO2
Một số biện pháp thông thường mà hằng ngày chúng ta có thể lam được như:
Tái sử dụng và tái chế
Góp phần giảm thiểu chất thải bằng cách chọn các sản phẩm tái sử dụng thay vì
dùng một lần. Mua sản phẩm với bao bì tối thiểu sẽ giúp giảm chất thải. Bạn có thể tái
chế giấy, nhựa, báo, thủy tinh và lon nhôm… bất cứ lúc nào. Bằng cách tái chế một
nửa số rác thải sinh hoạt của bạn, bạn có thể giảm khoảng 1,2 tấn khí CO2 mỗi
năm.[10]
Hạn chế sử dụng lò sưởi và điều hòa nhiệt độ
Hãy làm cho ngôi nhà, căn phòng của bạn được kín kẽ bằng cách sử dụng các loại
cửa cách âm, cách nhiệ có thể làm giảm chi phí sưởi ấm, làm mát của bạn hơn 25%.
Bạn chỉ cần cài đặt nhiệt lớn cao 2 độ vào mua đông và thấp hơn 2 độ vào mùa hè có
thể tiết kiệm khoảng 2 tấn CO2 mỗi năm.[10]
Lái xe thông minh và hạn chế sử dụng xe cá nhân
Ít xe cá nhân có nghĩa là lượng khí thải ít hơn. Đi bộ và đi xe đạp để tiêt kiệm
năng lượng và là hình thức tuyệt vời để tập thể dục, khám phá hệ thống giao thông
cộng đồng của bạn. hoặc bạn có thể đi chung xe làm hoặc đi học.
Khi bạn lái xe, để đảm bảo xe của bạn chạy một cách hiệu quả. Hãy giữ lốp xe
luôn căng, như vậy có thể cải thiện hơn 3% lượng xăng của bạn, không chỉ giúp bạn
tiết kiệm ngân sách mà còn giúp giảm 20 kg CO2 trong khí quyển. [10]
10

Đồ Án Tốt Nghiệp
Mua những sản phầm tiết kiệm năng lượng hiệu quả
Hãy mua một chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu tốt. Thiết bị gia dụng hiện nay có một
loạt các sản phẩm tiết kiệm năng lượng, và bóng đèn huỳnh quang nhỏ gọn được thiết
kế để cung cấp ánh sáng trông tự nhiên hơn trong khi sử dụng ít năng lượng hơn so với
bóng đèn sợi đốt.
Tránh các sản phẩm đi kèm như bao bì dư thừa , đặc biệt là các bao bì mà không
thể tái chế được. Nếu bạn giảm rác thải hộ gia đình của bạn bằng 10 phần trăm, bạn có
thể tiết kiệm 500 tấn CO2 mỗi năm. [10]
Sử dụng ít nước nóng.
Đặt bình đun nước nóng ở nhiệt độ vùa phải, và bọc nó trong một tấm chăn cách
nhiệt nếu nếu đã sử dụng được 5 năm. Mua vòi hoa sen chảy chậm để tiết kiệm nước
nóng và giảm khoảng 350 kg CO2 mỗi năm. Giặt quần áo và rửa mọi thứ bằng nước
lạnh, sự thay đổi đó của một mình bạn có thể tiết kiệm ít nhất 500 kg CO 2 mỗi
năm. [10]
Tiết kiện điện.
Tiết kiệm điện và giảm sự nóng lên toàn cầu bằng cách tắt đèn khi ra khỏi phòng.
Và hãy nhớ tắt ti vi và máy tính của bạn khi bạn không sử dụng chúng . Tắt nước khi
bạn không sử dụng nó. Trong khi đánh răng hay rửa xe, tắt nước cho đến khi bạn thực
sự cần nó để rửa. Bạn sẽ làm giảm hóa đơn tiền nước của bạn và giúp bảo tồn một
nguồn tài nguyên quan trọng.[10]
Trồng một cây
Nếu bạn có điều kiện thì hãy bắt đầu, trong quá trình quang hợp, cây cối và các
loài thực vật khác hấp thụ CO2 và tạo ra 02. Họ là một phần không thể thiếu của chu
kỳ trao đổi không khí tự nhiên trên trái đất, nhưng có quá ít để đối phó sự gia tăng
lượng khí carbon dioxide gây ra bởi phương tiện giao thông, sản xuất và các hoạt động
khác của con người. Một cây sẽ hấp thụ khoảng một tấn carbon dioxide trong suốt
cuộc đời của nó. [10]

11


Đồ Án Tốt Nghiệp
1.2 Tổng quan về vi khuẩn quang hợp
1.2.1 Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp (VKQH)
Nhóm vi khuẩn quang hợp nhờ có sắc tố diệp lục. Chất diệp lục vi khuẩn khác với
chất diệp lục của thực vật và không tạo ra sản phẩm cuối cùng là oxi. Chúng sử dụng
nguồn hidro là sunfit thiosunfat, hidro tự do, chất hữu cơ và sản sinh ra nhiều sản
phẩm phụ dạng oxi hóa. Bao gồm: vi khuẩn lưu huỳnh lục,vi khuẩn không lưu huỳnh
lục, vi khuẩn tía lưu huỳnh và vi khuẩn tía không lưu huỳnh.[1]
• Vi khuẩn lưu huỳnh lục
Thuộc nhóm này là các vi khuẩn kị khí bắt buộc, có khả năng quang tự dưỡng vô
cơ (photolithoautotroph), tế bào có chứa chlorophyll a cùng với b, c hoặc e, chứa
carotene nhóm 5, hệ thống quang hợp liên quan đến các lục thể (chlorosom) và độc lập
với màng sinh chất. Để dùng làm nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang hợp
thường sử dụng H2, H2S hay S. Hạt lưu huỳnh tíchc lũy bên ngoài tế bào, không có khả
năng di động, một số loài có túi khí; tỷ lệ G+C là 48-58%.Gồm có các chi:
Chlorodium, Prosthecochloris, Pelodictyon, Ancalichliris, Chloroherpeton.[12]
• Vi khuẩn không lưu huỳnh lục
Thuộc nhóm này là vi khuẩn đa bào, dạng sợi, thường kỵ khí không bắt buộc,
thường là quang dị dưỡng (photoheterotrop), có loài quang tự dưỡng hoặc hóa dị
dưỡng. Tế bào có chứa chlorophyll a và c, trong điều kiện kỵ khí thấy có chlorosom.
Dùng để làm nguồn điện tử (electron donors) trong quang dị dưỡng là glucose, amino
acid, acid hữu cơ, trong quang tự dưỡng là H2, H2S. Di động bằng phương thức trường
(gliding), tỷ lệ G + C là 53-55%. Chi điển hình là Chloroflexux, Chloronema.[12]
• Vi khuẩn quang hợp tía
Vi khuẩn quang hợp tía là các tế bào gram âm, đơn bào, có các dạng cầu xoắn,
hình que ngắn, hình phẩy… đứng riêng rẽ hoặc thành chuỗi. Các loài vi khuẩn quang

hợp tía đều sinh sản bằng cách nhân đôi, một số loài sinh sản bằng cách nảy chồi.
Chúng có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng hóa học bởi quá
trình quang hợp kỵ khí. VKQH tía thường có màu hồng đến màu đỏ tía, sắc tố quang
hợp chính là bacteriocholorophyll a hoặc b. Cơ quan quang hợp là màng quang hợp
được gắn với tế bào. [1]

12


Đồ Án Tốt Nghiệp
Vi khuẩn quang hợp tía lưu huỳnh
Thuộc nhóm này là các vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, có khả năng quang tự dưỡng vô
cơ (photolithoautotroph), tế bào có chứa chlorophyll a hoặc b , hệ thống quang hợp
chứa các màng hình cầu hay hình phiến (lamellar) gắn với màng sinh chất. Để dùng
làm nguồn cho điện tử (electron donors) trong quang hợp thường sử dụng H2, H2S hay
S . Có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, có loài chu mao, tỷ lệ G+C là 4570%.[13]
Vi khuẩn quan hợp tía không lưu huỳnh.
Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía là nhóm vi khuẩn quang dị dưỡng hữu cơ
(photoorganoheterotrophs) thường kỵ khí bắt buộc, một số loài là quang tự dưỡng vô
cơ không bắt buộc (trong tối là hoá dị dưỡng hữu cơ- chemoorganoheterotrophs). Tế
bào chứa chlorophyl a hoặc b, hệ thống quang hợp chứa các màng hình cầu hay hình
phiến (lamellar) gắn với màng sinh chất. Để dùng làm nguồn cho điện tử (electron
donors) trong quang hợp thường sử dụng chất hữu cơ, đôi khi sử dụng hợp chất lưu
huỳnh dạng khử hoặc H2. Có khả năng di động với tiên mao mọc ở cực, hoặc không di
động, một số loài có túi khí (gas vesicles), tỷ lệ G+C là 61-72%.[13]
Bảng 1.2 Một số đặc điểm của vi khuẩn tía lưu huỳnh và không lưu huỳnh
Đặc điểm

Ví dụ

Nhóm/loài

Vi khuẩn tía lưu huỳnh (grammaproteobacteria)
Vi khuẩn tía không lưu huỳnh (alpha- hoặc
betaproteobacteria)

Một số loài chính

Vi khuẩn tía lưu huỳnh: Allochromatium
vinosum, Thiocapsa roseopersicina.
Vi khuẩn tía không lưu huỳnh: Rhodobacter
capsulatus, Rhodobacter sphaeroides,
Rhodospirillum rubrum, Rhodopseudomonas
palustris

Sắc tố/ màu sắc của huyền phù tế bào

BChl a hoặc b, carotenoid chính,
spirilloxanthin, speherodene, lycopene,
13


Đồ Án Tốt Nghiệp
rhodopsin và dẫn xuất của chúng
Màu sắc huyền phù tế bào: tía, đỏ tía, đỏ, tíatím, cam, nâu, vàng-nâu (với những loài chứa
BChl a), xanh hoặc vàng (với những loài chứa
BChl b)
Vị trí sắc tố trong tế bào

Nằm trong lớp màng sinh chất, được sắp xếp

thành dạng ống, dạng màng, dạng túi hoặc dạng
phiến lamellae.

Phổ hấp thụ cực đại của tế bào sống

Những loài chứa BChl a gần 800nm và những
vùng có bước sống từ 815-960nm
Với những loài chứa BChl b: 835-850 nm và
1010-1040 nm

Chất cho electron/ giọt lưu huỳnh

Sulfide, S0, 𝑆2 𝑂3 2-, H2, Fe2+
Nếu S0 được hình thành từ quá trình oxi hóa
sulfide thì S0 được tích lũy trong tế bào, và điều
này chỉ xảy ra ở vi khuẩn tía có lưu huỳnh

Quang tự dưỡng/ hô hấp tối

Vi khuẩn tía lưu huỳnh bị hạn chế về số lượng
Vi khuẩn tía không lưu huỳnh đa dạng về số
lượng
(Nguồn trích từ Mỵ Trần Hương Trà, 2015)

1.2.2 Nguyên lý chung quá trình quang hợp và khả năng cố định CO2 ở vi khuẩn
Tất cả vi khuẩn quang hợp đều chứa sắc tố quang hợp. Sắc tố quang hợp ở vi khuẩn
được gọi là bacteriochlorophyll, chlorophyll và bacteriochlorophyll còn được gọi là
chất dệp lục và chất khuẩn lục. Chất diệp lục, khuẩn lục và huyết sắc có cấu trúc tương
tự nhau, đó là một vòng pocphiril do 4 nhân pirol liên kết với nhau. Lõi của chất diệp
lục và chất khuẩn lục là Mg, còn lõi của của huyết sắc tố là Fe, chất diệp lục a khác với

chất khuẩn lục a, b, c, d, e ở gốc 7 gốc R (từ R1 đến R7).[14]
Chúng thuộc loại tự dưỡng quang năng, có thể sử dụng CO2 làm nguồn carbon tổng
hợp nên chất hữu cơ của cơ thể, dưới tác động của năng lượng ánh sáng mặt trời.
Phương trình có thể biểu diễn như sau:

14


Đồ Án Tốt Nghiệp
2CO2 + H2S + 2H2O…(CH2O) + H2SO4
Trong quá trình oxy hóa H2S, lưu huỳnh được tích lũy. Sau đó S được chuyển hóa
thành SO4 và dần dần ra ngoài. Vi khuẩn cũng có thể dung đồng thời H2S nhu chất cho
H trong cả quá trình quang hợp.[14]
Khi quang hợp, chu trình calvin, hệ thống cố định notơ, hệ thống DMSO/DMSOR
được tế bào sử dụng để duy trì thế oxy hóa khử. Các phản ứng của chu trình calvin cho
phép CO2 có chức năng thu nhận các lực khử dư thừa do trao đổi chất các chất hữu cơ
nhu malate, succinate. Do đó, vai trò của chu trình calvin trong suốt quá trình sinh
trưởng quang dị dưỡng là giữ thế cân bằng oxy hóa khử trong tế bào. Khi tế bào sinh
trưởng trong điều kiện quang tự dưỡng thì vai trò chủ yếu của chu trình calvin là cố
định CO2 để tổng hợp vật liệu tế bào. Chính nhời tính lưỡng cực này mà chu trình
calvin có vai trò điều khiển giữa hai quá trình quang tự dưỡng và quang dị dưỡng. [1]

(Nguồn trích từ Mike Jones, 2010)
Hình 1.1 Sơ đồ về chu trình Calvin

15