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

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
- CHẤT DD CỦA VSV:
bất kỳ chất nào được vsv hấp thụ từ
môi trường xung quanh và được
chúng sử dụng làm nguyên liệu cho
quá trình sinh tổng hợp và tạo ra các
thành phần của tế bào hoặc để cung
cấp cho các quá trình trao đổi năng
lượng
- Chất dinh dưỡng phải là những chất
tham gia vào quá trình trao đổi chất
nội bào.


- Q TRÌNH DD CỦA VSV
Q trình hấp thụ chất dinh dưỡng từ bên
ngoài vào cơ thể để thỏa mãn mọi nhu cầu về
sinh trưởng và phát triển của chúng.

- Hiểu biết về quá trình dinh dưỡng là cơ sở tất
yếu để có thể nghiên cứu, ứng dụng hoặc ức
chế vi sinh vật.
- Thành phần hóa học của tế bào vi sinh vật
quyết định nhu cầu dinh dưỡng của chúng.


1.1. THÀNH PHẦN HĨA HỌC CỦA TẾ BÀO
VSV phần hóa học cấu tạo bởi các nguyên tố: C, N,
Thành
O, H, các nguyên tố khoáng đa lượng và vi lượng.

Nguyên tố

% chất
khô

C
O
N
H
P
S
K

50
20
14
8
3

1
1

Nguyên tố

% chất
khô

Na
1
Ca
0.5
Mg
0.5
Cl
0.2
Fe
Các
0.3
nguyên tố
khác
Thành phần các nguyên tố chủ yếu của
tế bào vk E.coli (S.E.


(1) Nước và muối khoáng
- Nước: 70-90%, Gồm: nước tự do (tham gia vào
quá trình trao đổi chất của tế bào) và nước liên
kết; Yêu cầu về nước khác nhau ở mỗi loại vi
sinh vật

- Muối khoáng: 2-5% , tồn tại ở các dạng muối:
sulphat, phosphat, cacbonat, clorua …dưới
dạng các ion: Mg2+, Ca2+, K+, Na+…và HPO42-,
SO42-, HCO3-, Cl- …
(2) Chất hữu cơ
Protein, acid nucleic, Lipid, Hydratecarbon,
Vitamins, sắc tố …


1.2. NGUỒN DINH DƯỠNG CỦA VI SINH
VẬT
• Carbon: chất hữu cơ, CO2
• Nitơ: nitơ hữu cơ, nitơ vơ cơ
• Các chất khác: chất khóang, chất
sinh trưởng.


1.3 CÁC KIỂU BIẾN DƯỠNG Ở VI SINH
VẬT

Các kiểu biến dưỡng ở vi sinh vật rất đa dạng
phụ thuộc vào: nguồn carbon và nguồn năng
lượng
– 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 mơi trường là hóa dưỡng - chemotrophs.
– Các sinh vật chỉ cần CO2 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.


• 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 CO2
– Cyanobacteria, algae.
Photosynthetic
cells

Heterocyst

The cyanobacterium Anabaena


• Tự dưỡng hóa năng
(Chemoautotrophs)
Chỉ cần CO2 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 (H2S), ammonia (NH3), and
ferrous ions (Fe2+) 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 của vi khuẩn cổ
Loại
dinh dưỡng

Nguồn
năng
lượng

Nguồn
cacbon

Ví dụ

Quang
dưỡng

Ánh sáng
mặt trời

Hợp chất
hữu cơ

Halobacteria

Hóa dưỡng
vơ cơ

Hợp chất
Hợp chất
Ferroglobus,
vơ cơ
hữu cơ hoặc Methanobacteria,
cố định CO2
Pyrolobus

Hóa dưỡng
hữu cơ

Hợp chất
Hợp chất
Pyrococcus,
Sulfolobus,
hữu cơ hữu cơ hoặc
cố định CO2 methanosarcinal
es

Cấu trúc màng tế
bào. Trên:
phospholipid của vi
khuẩn cổ, 1 chuỗi
bên isoprene, 2 liên
kết ether, 3 Lglycerol, 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


- Nguồn thức ăn Nitơ (NH3, NH4)
(a)Tự dưỡng amin
Một số vi sinh vật có khả năng cố định nito:
biến đổi nitrogen (N2) trong khơng khí thành
amoniac (NH3+)
vk đất: Azotobacter, Clostridium
pasteurianum, vk tự dưỡng hóa năng …
(b) Dị dưỡng amin:
vk gây bệnh, vi khuẩn gây thối, Vk lactic …
(c) Ko cần amin

- Các chất khoáng, chất sinh trưởng

…


1.4. CƠ CHẾ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT VÀO
TẾ BÀO CỦA VI SINH VẬT
- Để sinh trưởng và phát triển, tế bào vi sinh
vật phải thường xuyên trao đổi vật chất và
năng lượng với mơi trường bên ngồi (nhận
chất dd cần thiết từ bên ngoài và thải ra ngoài
các sp trao đổi chất)
- Tồn tại một hàng rào thẩm thấu →màng tb
chất
- Màng tb chất phải có khả năng điều
chỉnh tinh vi sự ra vào của các chất khác
nhau. Nhận và thải các chất một cách
chọn lọc.


Structure of the Plasma Membrane



Các chất di chuyển ra và vào
tế bào
như thế nào?
• 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.


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
lượng ATP cho việc
vận chuyển các phân
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 hịa tan
(hydrocarbons, alcohols,
một số vitamins)
• Các phân tử nhỏ ko
mang điện tích
( noncharged) (NH3)


Polar molecules
(ex. Glucose, water)

small, nonpolar molecules
(ex. O2, CO2)

LIPID-SOLUBLE

LIPID-SOLUBLE

ions
(ex. H+, Na+, K+)

WATER-SOLUBLE