Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên CHUYÊN ĐỀ DINH DƯỠNG CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VI SINH VẬT I. CÁC KIỂU DINH DƯỠNG CHÍNH Ở VI SINH VẬT - Kiểu dinh dưỡng là cách thức VSV sử dụng năng lượng và thức ăn trong MT. 1. Tiêu chíphân biệt các kiểu dinh dưỡng: - Nguồn các bon chia VSV thành: + VSV tự dưỡng (sử dụng C từ C02) + VSV dị dưỡng (Chất hữu cơ) - Nguồn năng lượng. + VSV quang dưỡng (ánh sáng) + VSV hóa dưỡng (Chất hữu cơ và chất vô cơ) 2. Các kiểu dinh dưỡng ở VSV + Quang tự dưỡng : nguồn năng lượng là AS, nguồn C chủ yếu là CO2. Diệp lục CO2 + H2O (CH2O)n + O2 Khuẩn lục tố CO2 + H2S (CH2O)n + H2O + S Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên VK lam anabaena cylindrica VK lưu huỳnh màu tía + Hoá tự dưỡng : nguồn năng lượng là các chất vô cơ, nguồn C chủ yếu là CO2. ( Chỉ có ở VK nitrát , nitrit hoá ) Nitrosomonas (VK nitrít hóa) Nitrobacter ( VK nitơrát hóa) - Các vi khuẩn nitrít hóa: 2NH4+ + 3O2 → 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 552,3kj - Các vi khuẩn nitrát hóa: NO2- + 1/2O2 → NO3- + 75,7 kj * Phản ứng tổng hợp chất hữu cơ Q [H] + CO2 → C6H12O6 + H2O (Q = 6% . 158 kcal ; = 7% . 38kcal ) Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên VK lưu huỳnh VK sắt: - 2H2S + O2 → 2H2O + 2S +209,6kj 2Fe2+ + 1/2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + + 3O2 + 2H2O → 2H2SO4+626,8kj - 2S H2O + 88,7kj * Các VK tự dưỡng có thể sử dụng các con đường khác nhau để cố định CO2 do chúng xuất hiện rất sớm và đa dạng hoá theo thời gian. - Con đường khử Axetyl – CoenzimA - Chu trình ATC( chu trình Krebs) - Chu trình Calvin + Quang dị dưỡng : nguồn năng lượng là AS, nguồn C là các chất hữu cơ. Khuẩn lục tố CO2 + C3H7OH VK không chứa S màu lục (Rhodobacter ) (CH2O)n + H2O + CH3 – CO – CH3 VK không chứa S màu tía (Chloronema ) Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên - Hoá dị dưỡng: nguồn năng lượng là các chất hữu cơ, nguồn C chủ yếu là chất hữu cơ Phần lớn các VSV:nấm, tất cả động vật nguyên sinh, VK lactic, Clostridium, Bacillus, Pseudomonas, VSV khử sun phat. ĐV nguyên sinh Nấm men VK lactic Tóm tắt các kiểu dinh dưỡng của VSV Kiểu dinh Nguồn năng Nguồn cacbon VSV dưỡng lượng Quang tự Ánh sáng CO2 VK lam, tảo, VK lưu huỳnh dưỡng Hóa tự Chất vô cơ CO2 VK nitrat hóa, VK oxi hóa lưu Chất hữu cơ huỳnh, VK hidro VK tía, VK lục không chứa lưu dưỡng Quang dị Ánh sáng dưỡng huỳnh Hóa dị Hợp chất hữu Hợp chất hữu VSV lên men. VSV hoại sinh dưỡng cơ cơ Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên 3. Câu hỏi CH1- Giải thích thuật ngữ “hóa tự dưỡng vô cơ”, “hóa dị dưỡng hữu cơ” CH2- Trong điều kiện có ánh sáng, giàu CO 2, 1 loại VSV có thể phát triển trên môi trường có thành phần như sau: (NH4)3PO4 : 1,5 KH 2PO4: 1,0 MgSO 4: 0,2 CaCl 2: 0,1 NaCl: 5,0 + Môi trường trên là loại môi trường gì ? + VSV phát triển trên môi trường trên có kiểu dinh dưỡng gì ? + Nguồn C, nguồn năng lượng và nguồn nito của VSV trên là gì ? CH3- VSV và cơ thể đa bào bậc cao (ĐV, TV) có những kiểu dinh dưỡng nào giống nhau ? Kiểu dinh dưỡng nào chỉ có ở VSV ? Tại sao mỗi loại VSV lại có các kiểu dinh dưỡng đa dạng như vậy ? CH4- Một VK chỉ cần axit amin methionin như 1 nguồn dinh dưỡng hữu cơ và sống trong các hang động không có ánh sáng. VK này sử dụng phương thức dinh dưỡng nào? Giải thích? CH5- Nếu người cũng như VK lam có thể cố định nitrogen thì trong 1 bữa ăn bạn có thể ăn những gì? II. CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VSV 1. Chuyển hóa vật chất - Chuyển hóa vật chất là tất cả các phản ứng hóa học diễn ra trong TB VSV được xúc tác bởi Enzim. Gồm 2 qúa trình: - Sinh tổng hợp các đại phân tử từ các chất dinh dưỡng đơn giản (đồng hóa) - Các p/ứng cần cho việc tạo thành các chất giàu năng lượng (dị hóa) - Tùy theo chất nhận e cuối cùng mà các VSV hóa dưỡng chia thành những kiểu chuyển hóa vật chất sau: Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên Glucozo Quá trình đường phân Axit pyruvic Hô hấp hiếu khí Hô hấp kị khí Lên men Chiều hướng tiến hóa Đặc điểm Hô hấp Lên men - Sự có mặt ô xi Hiếu khí Có Kị khí Không Không -Vị trí chuỗi vận Màng Màng TBC chuyển e Ô xi NO3-, SO42- Phân tử hữu cơ - Chất nhận e cuối Phân tử hữu Phân tử hữu cơ Phân tử hữu cơ cùng. cơ CO2, chất vô cơ Phân tử hữu cơ - Chất tham gia CO2, H2O, trung gian (Rượu) - Sản phẩm ATP 2. Qúa trình tổng hợp các chất a. Tổng hợp axit nucleic và protêin: Tương tự như ở mọi tế bào sinh vật b. Tổng hợp polisaccarit: - Ở vi khuẩn và tảo, việc tổng hợp tinh bột và glycogen cần có hợp chất mở đầu là ađenozin điphơtphat- glucôzơ ( ADP- Glucôzơ) - (Glucôzơ)n + (ADP – Glucôzơ) à (Glucôzơ)n+1 + ADP c. Tổng hợp lipit: Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên Glyxêrol + axit béo à lipit 3. Lên men 3.1- Lên men rượu : Là quá trình phân giải kị khí đường thành rượu êtilic với sự tham gia của nấm men và 1 số vi sinh vật khác a- Đặc điểm glucozo axit pyruvic NAD+ NADH2 Etanol (loại CO2) Axetyl aldehit - VSV tham gia: Saccharomyces chức năng tạo enzim amyaza - Phản ứng: C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + 113,4 KJ - Hiệu ứng Pater: Muốn biến thành rượu, axetyl adehit phải nhận hidro từ NADH2 dưới xúc tác của alcool dehydrogenaza. Khi môi trường hiếu khí phần lớn các nucleotit khử phải đi vào con đường hô hấp hiếu khí -> làm giảm lượng NADH2 -> giảm rượu, sinh khối tăng. Trong quá trình lên men rượu, khi có oxi phân tử thì quá trình lên men rượu bị ức chế gọi là hiệu ứng Paster. b. Ứng dụng - Sản xuất rượu, bia, rượu vang, cồn; Thu sinh khối nấm men à làm thức ăn; Sản xuất rượu nếp, rượu trắng, rượu cần… * Sản xuất rượu: Điều kiện lên men: Không có ôxi, nhiệt độ: 37 – 40oC Giai đoạn 1: Đường hóa tinh bột nhờ nấm mốc (C6H12O6)n Nấm mốc, VSV nC6H12O6 Giai đoạn 2: Lên men rượu C6H12O6 Nấm men, kị khí pH 4-5 C2H5OH + CO2 + 113.4 Kcalo Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên - Sản xuất bia: + Nguyên liệu : Tinh bột, rỉ đường, hoa hublông ( hương bia) + Cơ chế : giống sản xuất rượu: - Sản xuất rượu vang: + Nguyên liệu: trái cây ( đường trái cây) 3.2- Lên men lactic : Là quá trình phân giải kị khí đường thành axit lactic êtilic với sự tham gia của vi khuẩn lactic. a) Cơ chế *) Lên men lactic đồng hình C6H12O6 2 CH3CHOH – COOH + Q *) Lên men lactic dị hình C6H12O6 axit lactic 40% + Axit succinic + Axit axetic + R. etylic + khí (CO2, H2) - VSV tham gia: Steptococus, Lactobacilus b) Điều kiện lên men: Không có ôxi, nhiệt độ: 37 – 40oC, PH Kiểu hô hấp của A, B, C ? -> Lấy VD loại VK A, B, C ? -> Lấy VD về VSV nhân chuẩn có kiểu hô hấp như A, B CH5- Một cốc rượu nhạt hoặc bia có thể cho thêm 1 ít chuối, đậy cốc bằng vải màn, để ở nơi ấm sau vải ngày sẽ có lớp váng trắng trên bề mặt. + Váng trắng do VSV nào tạo ra ? Ở đáy cốc có loại VSV này không ? Tại sao ? Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên + Nhỏ 1 giọt dịch nuôi cấy VSV này lên lam kính ròi nhỏ bổ sung thêm 1 giọt H2O2 vào giọt trên. Hiện tượng gì sẽ xảy ra ? Giải thích ? [...]...Trường THPT Chuyên Lê Quý Đôn tỉnh Điện Biên + Nhỏ 1 giọt dịch nuôi cấy VSV này lên lam kính ròi nhỏ bổ sung thêm 1 giọt H2O2 vào giọt trên Hiện tượng gì sẽ xảy ra ? Giải thích ? ... Chuyển hóa vật chất - Chuyển hóa vật chất tất phản ứng hóa học diễn TB VSV xúc tác Enzim Gồm qúa trình: - Sinh tổng hợp đại phân tử từ chất dinh dưỡng đơn giản (đồng hóa) - Các p/ứng cần cho vi c... dinh dưỡng hữu sống hang động ánh sáng VK sử dụng phương thức dinh dưỡng nào? Giải thích? CH5- Nếu người VK lam cố định nitrogen bữa ăn bạn ăn gì? II CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Ở VSV Chuyển. .. lactic Tóm tắt kiểu dinh dưỡng VSV Kiểu dinh Nguồn Nguồn cacbon VSV dưỡng lượng Quang tự Ánh sáng CO2 VK lam, tảo, VK lưu huỳnh dưỡng Hóa tự Chất vô CO2 VK nitrat hóa, VK oxi hóa lưu Chất hữu huỳnh,