khả năng chuyển hóa các hợp chất carbon trong tự nhiên

Khái niệm chu trinh Carbon Chu trình cacbon là một chu trình sinh địa hóa học, trong đó cacbon được trao đổi giữa sinh quyên, thủy quyền, địa quyền và khí Nó là một trong các chu trìn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

2 Trân Nguyễn Đức Hiền

3 Phan Thi Bích Loan

KHA NANG CHUYEN HOA

CAC HOP CHAT CARBON TRONG TU NHIEN

1 KHAI QUAT VE CARBON

1 KHÁI QUÁT VÉ CARBON

Carbon là thành phân thiết yêu cho

mọi sự sông va cũng là thành phân

hóa học chính trong các chất hữu

cơ, từ nhiên liệu hóa thạch cho đến

những phân tử phức tạp

cŨ?

Cacbon trong tự nhiên năm ở rất nhiều dạng hợp chất khác nhau, từ các hợp

chất vô cơ đến các hợp chất hữu cơ

2.1 Khai niém chu trinh Carbon

2.2 Chu trình Carbon trong tự nhiên

2.3 Vai tro của vi sinh vật trong vòng tuân hoàn Carbon

2.1 Khái niệm chu trinh Carbon

Chu trình cacbon là một chu trình sinh địa hóa học,

trong đó cacbon được trao

đổi giữa sinh quyên, thủy

quyền, địa quyền và khí

Nó là một trong các chu trình quan trọng nhất của trái dat và

cho phép cacbon được tái chế và tái sử dụng trong khắp sinh

quyền và bởi tất cả các sinh vat

2.2 Chu trình Carbon trong tự nhiên

/_ Chư trinh cacbon © ems nas

trovig tur fdr We ds w ane

2.3 Vai tro của vỉ sinh vật trong vòng tuần hoàn Carbon

Vi sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong một số khâu chuyền hoá của vòng tuân hoàn Carbon

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

se phan giai Xenluloza >

` 'Ấi phân giải tinh bot

33 Sy phân giải đường đơn —_ —

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.1 Su phan giai Xenluloza

3.1.1 Xenluloza trong tw nhién

Trong thién nhién Xenluloza la

thành phân chính tạo nên lớp

màng té bào thực vật giúp cho các

mồ thực vật có đô bên cơ học va

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.1 Su phan giai Xenluloza

3.1.1 Xenluloza trong tw nhién

+

Cau tao phan tw Xenluloza

Xenluloza có câu tạo dạng sợi, có câu trúc phân tử là 1 Polimer mạch thắng, mỗi đơn vị là một Disaccarrit gọi là Xenlobioza

Xenlobioza có câu trúc từ 2 phân tử D-Glucoza Câu trúc bậc 2 và bậc 3 rất phức tạp thành câu trúc dạng lớp gắn với nhau bằng lực

liên kết Hydro

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.1 Su phan giai Xenluloza

3.1.2 Cơ chế của quá trình phân giải Xenluloza nhờ vi sinh vật

Xenluloza là một cơ chất không hoà tan, khó phân giải

Do do, vi sinh vat phan huỷ xenluloza phải có một hệ

Enzym gọi là hệ Enzym Xenlulaza bao gồm 4 Enzym khác

nhau: Xenlobiohydrolaza, Endoglucanaza, Exo — gluconaza, B —

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.1 Su phan giai Xenluloza

3.1.3 Vi sinh vat phan huy Xenluloza

Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân

huỷ Xenluloza nhờ có hệ Enzym Xenluloza ngoại bào Trong

đó, vi nâm là nhóm có khả năng phân giải mạnh vì nó tiết ra

môi trường một lượng lớn Enzym đây đủ các thành phân

Vi khuan Pseudomonas 766

Vi nam thuéc chi Trichoderma Vi khuan Clostridium

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.1 Su phan giai tinh bot

3.2.1 Tinh bột trong tự nhiên

biệt là trong những cây có củ

Trong tê bào thực vật, nó tôn tại ở

dạng các hạt tỉnh bột.

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.2 Su phan giai tinh bot

3.2.1 Tinh bột trong tự nhiên

Tỉnh bột gồm hai phân: Amylozơ chiêm khoảng 10-30% khối

lượng tỉnh bột và Amylopectin chiêm khoảng 70-90% khôi lượng

tinh bột

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.2 Su phan giai tinh bot

3.2.2 Cơ chế của quá trình phân giải tỉnh bột nhờ vi sinh vật

Vi sinh vật phân giải tỉnh bột có khả năng tiết ra môi trường hệ

Enzym Amilaza bao gom 4 Enzym: a-Amilaza, B-Amilaza, Amilo 1,6

Phân tư tỉnh bột được phân giải thành đường

Glucozo dwoi tac dong cua 4 loại Enzym

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.2 Su phan giai tinh bot

3.2.3 Vi sinh vat phan huy Tinh bot

Trong đất có nhiều loại vi sinh vật có khả năng phân giải tỉnh bột

Một số vi sinh vật có khả năng tiết ra môi trường đây đủ các loại

Enzym trong he Enzym Amilaza

Vi nam Aspergillus Một số loài vỉ khuẩn

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.3 Su phan giải đường đơn

Quá trình phân giải Xenluloza và tinh bột

đêu tạo thành đường đơn (đường 6

cacbon) Đường đơn tích luỹ lại trong dat

sẽ được tiếp tục phân giải các nhóm vi

sinh vật phân giải đường Có hai nhóm vi

sinh vật phân giải đường: nhóm háo Khí và

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.3 Su phan giải đường đơn

3.3.1 Su phân giát đường don nho qua trinh lén men

1 Qua trinh lén men etylic

Qua trinh lén men Etylic con duoc goi la qua trinh lén men

rượu Sản phẩm của quá trình này là rượu Etylic và CO

* Cœ chế của quá trình lên men rượu:

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.3 Su phan giải đường đơn

3.3.1 Su phân giát đường don nho qua trinh lén men

1 Qua trinh lén men etylic

Quá trình lên men rượu ngoài tác dụng của hệ thông enzym do vi sinh vật tiết ra còn đòi hỏi sự tham gia của photphat vô cơ

Tuy nhién, khi co mat cua NaHCO, hay Na,HPO, quá trình lên

men sẽ sinh ra một sản phẩm khác là Glyxerin đông thời hạn chế

Sự sinh ra rượu Etylic.

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.3 Su phan giải đường đơn

3.3.1 Su phân giát đường don nho qua trinh lén men

2 Qua trinh len men Lactic

Quá trình lên men lactic la qua trinh phan giai glucoza thành

Axit Lactic, gom cĩ 2 loại: lên men Lactic đồng hình và lên men

Lactic dị hình

2CH;COCOOH Axit Pyruvic

Glucoza bi phan giải

theo con đường Embden-

Mayerhoi

>> NÁ)HB ——y

Cg 1206 (Glucoza) 2CH3CHOHCOOH

(Axit Lactic)

Qua trinh lén men Lactic dong hình

Được thực hiện bởi vi khuẩn Lactobacterium và Strebptococcus

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.3 Su phan giải đường đơn

3.3.1 Su phân giát đường don nho qua trinh lén men

2 Quá trình lên men Lactic (Lên men Lactic di hinh)

Glucoza bị phân giải theo con đường Pentozophotphat Sản phẩm của quá trình lên men này ngoài Axit Lactic còn có rượu Etylic, Axit Axetic và Glyxerin

C,H,,0, — CH,CHOHCOOH + CH,COOH + CH,CH,OH + CH,OHCHOHCH,OH + CÓ, + Ợ

A Lactic A Axetic Hượu Etylic Glyxerin

Vi khuan Lactic thuong doi hoi nhiéu loai chat sinh trưởng, chúng khó

có thê phát triển trên môi trường tông hợp mà chỉ có thể sống trên môi

trường có các chất hữu cơ như nước chiết nâm men, sữa, máu v.v

Vì vậy, chúng thường phân bỗ trên thực vật hoặc xác thực vật, trong

sữa, các sản phẩm của sữa, trong ruột người và động vật.

3 SU PHAN GIAI MOT SO HOP CHAT CARBON DO VI SINH VAT

3.3 Su phan giải đường đơn

3.3.2 Sự phân giải nhơ quá trình oxy hóa

Do các nhóm vi sinh vat hao khi co kha nang phan huỷ triệt đề đường Glucoza thành CO, và H,O qua chu trình Crebs

Sản phẩm của các quá trình háo khí không phải là các chất hữu

cơ như ở các quá trình lên men mà là CO, và H,O

* Chu trình Crebs gom 2 phân:

- Phân huỷ Axit Pyruvic tạo CO, và các Coenzime khử

- Các Coenzime khử thực hiện chuỗi hô hấp đề tạo H,O và tông

hợp ATP

Các nhóm vi sinh vật tham gia trong quá trình chuyên hoá các hợp chất Cacbon đã góp phân khép kín vòng tuân hoàn vật chất, giữ mỗi cân bằng vật chất trong thiên nhiên

Từ đó giữ được sự cân bằng sinh thái trong các môi trường tự nhiên Sự phân bó rộng rãi của các nhóm vi sinh vật chuyên hoá các hợp chất Cacbon còn góp phân làm sạch môi trường, khi môi trường bị ô nhiễm các hợp chất hữu cơ chứa Cacbon

Người ta sử dụng những nhóm vi sinh vật này trong việc xử lý

chất thải có chứa các hợp chất Cacbon hữu cơ như Xenluloza,

tinh bot v.v

CAM ON

SU THEO DOI CUA CO VA CAC BAN!