Tài liệu CHUYÊN ĐỀ 1: TỔNG HỢP, PHÂN GIẢI VÀ ỨNG DỤNG VI SINH VẬT ppt

ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP :Cũng như các sinh vật bậc cao, vi sinh vật có khả năng tổng hợp tất cả các thành phần chủ yếu của tế bào như: axit nuclêic, prôtêin, pôlisaccarit, lipi

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

NGUYỄN HUỲNH THÚY

DIỆU

* KHÁI NIỆM VỀ VI SINH VẬT :

ĐỊNH NGHĨA : Vi sinh vật là những vi sinh vật có kích

thước rất nhỏ, chỉ quan sát được dưới kính hiển vi.

I/ QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP Ở VI SINH VẬT

VÀ ỨNG DỤNG

CỦA QUÁ TRÌNH :

1 ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP :

Cũng như các sinh vật bậc cao, vi sinh vật

có khả năng tổng hợp tất cả các thành phần chủ yếu của tế bào như: axit nuclêic,

prôtêin, pôlisaccarit, lipit… Hơn nữa, do có tốc độ sinh trưởng cao, vi sinh vật trở thành một nguồn tài nguyên cho con người khai thác

- Việc tổng hợp ADN, ARN và prôtêin diễn ra tương tự ở mọi tế bào sinh vật và là biểu hiện của dòng thông tin di truyền từ nhân đến tế bào chất:

+ (sao chép) Prôtêin ADN (vật chất di

truyền) có khả năng tự sao chép;

+ ARN được tổng hợp (phiên mã) trên

đoạn mạch ADN;

+ Cuối cùng prôtêin được tạo thành (dịch mã) trên ribôxôm Đáng chú ý, ở một số virut có quá trình phiên mã ngược (ví dụ HIV),

ở đây, ARN được dùng làm sợi khuôn để tổng hợp ADN.

b/ Tổng hợp pôlisaccarit

- Tổng hợp pôlisaccarit ở vi khuẩn và tảo, việc tổng hợp tinh bột và glicôgen cần hợp chất mở đầu là ADP – glucôzơ (ađênôzin điphôtphat – glucôzơ):

(Glucôzơ) n + [ADP-glucôzơ] > (Glucôzơ) n+1 + ADP

- Một số vi sinh vật còn tổng hợp kitin và

xenlulôzơ

c/ Tổng hợp lipit :

-Tổng hợp lipit Vi sinh vật tổng hợp lipit bằng

cách liên kết glixêrol và các axit béo.

- Glixêrol là dẫn xuất từ đihiđrôxiaxêtôn – P

(trong đường phân).

- Các axit béo được tạo thành nhờ sự kết hợp liên tục với nhau của các phân tử axêtyl-CoA

a/ Sản xuất sinh khối (hoặc

prôtêin đơn bào) :

- Trong hoàn cảnh nhiều nước trên thế giới (chủ yếu ở châu Phi và châu Á) còn bị đói prôtêin trầm trọng, các nước châu Âu hằng năm vẫn phải nhập đậu tương cho chăn nuôi, thì prôtêin vi sinh vật là một nguồn hấp dẫn.

Đã có nhiều nhà máy sản xuất sinh khối vi sinh vật ở quy mô lớn Nhiều loại nấm ăn (nấm hương, nấm mỡ,

nấm rơm…) là loại thực phẩm quý

Ví dụ :

+ Vi khuẩn lam Spirulina là nguồn thực phẩm ở châu Phi, là loại thực phẩm tăng lực (ở dạng bột

hoặc dạng bánh quy) ở Mĩ

+ Ở Nhật, tảo Chlorella được dùng làm

biến rau, quả, bột, sữa… là cơ chất lên men để thu

- Như vậy, việc sản xuất sinh khối vi sinh vật

cũng góp phần giảm nhẹ ô nhiễm môi trường

b/ Sản xuất axit amin:

- Nhiều thực phẩm có nguồn gốc thực vật chứa hàm lượng prôtêin cao nhưng lại không thể dùng làm nguồn prôtêin thức ăn cho con người và gia

súc do thiếu một số axit amin không thay thế cần thiết

Ví dụ: prôtêin lúa mì nghèo lizin, prôtêin lúa nước nghèo lizin và thrêônin, prôtêin ngô nghèo lizin và triptôphan, prôtêin đậu nghèo

mêtiônin

- Do đó, trên toàn thế giới việc thiếu hụt lizin, thrêônin và mêtiônin còn trầm trọng hơn là sự đói prôtêin nói chung

xuất bánh kẹo, công nghiệp dệt, sản xuất xirô.

- Prôtêaza (thuỷ phân prôtêin) được dùng khi làm tương, chế biến thịt, trong công nghiệp thuộc da,

công nghiệp bột giặt…

- Xenlulaza (thuỷ phân xenlulôzơ) được

dùng trong chế biến rác thải và sử lí các bã thải,

dùng làm thức ăn cho chăn nuôi và sản xuất bột giặt.

- Lipaza (thủy phân lipit) : dùng trong công

nghiệp bột giặt chất tẩy rửa.

d/ Sản xuất gốm sinh học :

- Sản xuất kem phủ bề mặt bánh, chất phụ gia

trong công nghiệp khai thác dầu hỏa

- Trong y học, dùng làm chất thay thế huyết tương.

- Trong sinh hóa học, dùng làm chất tách chiết

enzim.

II ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC QUÁ TRÌNH

DỤNG CỦA QUÁ TRÌNH :

Khi tiếp xúc với các chất dinh

dưỡng có phân tử lớn như axit nuclêic,

prôtêin, tinh bột và lipit… (chứa trong xác của động vật và thực vật) không thể được vận chuyển qua màng sinh chất, vi sinh vật phải tiết vào môi trường các enzim thuỷ

phân các cơ chất trên thành các chất đơn giản hơn Trong trường hợp này, quá trình phân giải ngoại bào có ý nghĩa đồng hoà

quan trọng đối với tế bào

1 ĐẶC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH

PHÂN GIẢI CÁC CHẤT:

a Phân giải axit nuclêic và prôtêin :

- Để phân giải các axit nuclêic và

prôtêin, vi sinh vật tiết ra các enzim nuclêaza (phân giải

ADN và ARN thành các nuclêôtit) và prôtêaza (phân giải prôtêin thành các axit amin)

* Cơ chế phân giải protein :

- Giai đoạn 2 : VSV hấp thụ axit amin => phân giải => tạo ra NL

Khi môi trường thiếu C và thừa N, VSV khử amine,

sử dụng axit làm nguồn cacbon

b Phân giải pôlisaccarit :

Các loại pôlisaccarit tự nhiên khá phong phú và

đa dạng Để đồng hoá được các cơ chất trên, vi sinh vật tiết ra các enzim amilaza phân giải tinh bột

thành glucôzơ, xenlulaza phân giải xenlulôzơ thành glucôzơ và kitinaza phân giải kitin thành N-axêtyl-glucôzamin

Cơ chế :

- Lên men ethylic:

Nấm

( Đường hóa ) Nấm men rượu

Tinh bột ==== glucozo === ethanol

môi trường

-Quá trình oxi hóa do VK sinh axit axetic

(giấm):

C 2 H 5 OH + O 2 == CH 3 COOH + H 2 O + NL

3 Phân giải lipit :

sinh vật tiết vào môi trường enzim lipaza phân giải lipit

(mỡ) thành các axit béo và glixêrol

II ỨNG DỤNG CỦA CÁC QUÁ

TRÌNH PHÂN GIẢI Ở VI SINH VẬT

1 Sản xuất thực phẩm cho người và thức ăn cho gia súc :

- Lợi dụng hoạt tính phân giải xenlulôzơ người ta đã tận

dụng các bã thải thực vật (rơm, rạ, lõi ngô, bã mía, xơ bông)

để trồng nhiều loại nấm ăn

- Nước thải từ các xí nghiệp chế biến sắn, khoai tây, dong riềng có thể được dùng để nuôi cấy một số nấm men

có khả năng đồng hoá tinh bột nhằm thu nhận sinh khối làm thức ăn cho gia súc

- Sản xuất tương dựa vào 2 enzim chủ yếu của nấm mốc và vi khuẩn nhiễm tự nhiên hoặc cấy chủ động vào

các nguyên liệu: amilaza phân giải tinh bột (trong xôi hoặc ngô) thành glucôzơ và prôtêaza phân giải prôtêin (trong

đậu tương) thành các axit amin.

- Muối dưa, muối cà và làm sữa chua là quá trình sử dụng vi khuẩn lên men lactic, chuyển hoá một số đường đơn chứa trong dưa, cà và sữa đặc có đường hoặc sữa bò tươi thành axit lactic

2 Cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng:

Nhờ các hoạt tính phân giải của vi sinh vật mà xác các

động vật và thực vật trong đất được chuyển thành chất dinh

dưỡng cho cây trồng

- Dùng để làm nước mắm từ nguyên liệu là

cá, enzim prôtêaza có trong ruột cá phân giải

prôtêin cá thành axit amin và 1 số VK ưa mặn gây lên men 1 phần prôtêin tạo hương thơm

- Sản xuất giấm từ rượu êtilic hoặc nước đường, VK axêtic hoạt động trong điều kiện hiếm khí đã oxi hóa rượu thành giấm

Đặc biệt, con người sử dụng amilaza từ nấm mốc

(saccharomyces) để thuỷ phân tinh bột dùng trong sản

xuất rượu

4 Bột giặt sinh học

Để tẩy sạch các vết bẩn (bột, thịt, mỡ, dầu, xenlulôzơ…) trên quần áo, khăn bàn, chăn màn… người ta thêm vào bột giặt một số enzim vi sinh vật như amilaza,

prôtêaza, lipaza, xenlulaza…

Do đó, chính vi sinh vật tạo nên độ phì nhiêu của đất Đây cũng là cơ sở khoa học của việc chế biến rác thải thành phân bón

3 Phân giải các chất độc

Muốn tăng năng suất cây trồng, người ta phải sử dụng các chất trừ sâu, diệt cỏ, diệt nấm Đây là các chất do con người tổng hợp ra và thường độc đối với người và động vật Rất may, nhiều vi khuẩn và nấm có khả năng phân giải các hoá chất độc nói trên còn tồn đọng trong đất

5 Cải thiện công nghiệp thuộc da

Để tẩy sạch lông ở bộ da động vật, trước đây người ta phải sử dụng các hoá chất vừa kém hiệu quả, vừa gây ô

nhiễm môi trường Việc sử dụng các enzim prôtêaza và

lipaza từ vi sinh vật thay cho hoá chất không những làm tăng chất lượng của da mà còn tránh được các ảnh hưởng xấu đến môi trường sống

- Làm giảm chất lượng của các loại lương thực,

đồ dùng và hàng hoá Hàng năm, các loại lương thực hoa màu (gạo, đậu, ngô, khoai, sắn) bị hư hỏng sau thu hoạch do vi sinh vật gây ra là rất lớn

- Nhiều đồ dùng và hàng hoá bằng nguyên liệu thực vật (quần áo, chăn, màn, chiếu, các hàng mây, tre, sách vở, tranh ảnh…) rất dễ bị mốc và làm giảm phẩm chất Vi sinh vật có khả năng phân giải các chất phức tạp ở bên trong và bên ngoài tế bào nhờ các

enzim xúc tác: prôtêaza

III.MỐI QUAN HỆ

GIỮA TỔNG HỢP VÀ PHÂN GIẢI :

Là quá trình diễn ra song song, đồng thời, phụ thuộc chặt chẽ vào nhau Trong đó:

TỔNG HỢP PHÂN GIẢI

- Các phân tử liên kết để tạo

thành các hợp chất phức tạp

-Năng lượng được tích lũy

trong các mối liên kết của hợp

chất phức tạp

- Sinh khối tăng, tế bào phân

chia

- Cung cấp nguồn năng lượng

cho quá trình phân giải

-Các hợp chất phức tạp được phân cách thành các phân tử nhỏ bé rồi được hấp thụ và phân giải tiếp ở trong tế bào

- Năng lượng được giải phóng

do phá vỡ mối liên kết của các hợp chất phức tạp

- Vật chất dự trữ giảm, tế bào giảm sinh khối và kích thước

- cung cấp nguồn năng lượng cho quá trình tổng hợp

V MỘT SỐ ỨNG

DỤNG KHÁC VÀ

HÌNH ẢNH CỦA VI SINH VẬT.

MỘT SỐ ỨNG DỤNG KHÁC CỦA:

- V i rút:

+ Bảo vệ đời sống con người và môi trường: sản xuất

ra vacxin phòng chống 1 số bệnh do virut gây ra, được

nghiên cứu để giảm thiểu sự phát triển của 1 số loài động vật hoang dã

+ Bảo vệ thực vật: tiêu diệt côn trùng gây hại cho thực vật (VD: thuốc trừ sâu sinh học có chứa virut baculo )

+ Sản xuất dược phẩm: có vai trò quan trọng trong kĩ thuật di truyền và thiết lập bản đồ gen, có vai rò quyết định trong việc sản xuất 1 số loại dược phẩm: inteferon, insulin

- Vi khuẩn:

+ Trong tự nhiên, cùng với nấm hoạt động hoại sinh của

vi khuẩn thm gia vào quá trình chuyển hóa vật chất

+ Trong nông nghiệp: ứng dụng hoạt động của vi

khuẩn cố định đạm, sử dụng làm thiên địch để tiêu diệt sâu bọ hại cây trồng

+ Trong công nghiệp: ứng dụng hoạt động phân giải

chất của vi khuẩn để sản xuất những chất có ích ( Như vitamin C, axit lactic, axit butiric ), sử dụng để lọc khoáng từ các quặng nghèo và được dùng để xử lí rác, chất thải

+ Trong công nghệ sinnh học và trong tạo giống cây

trồng : làm thể truyền trong kĩ thuật cấy ghép gen hay chuyển gen nhằm tạo ra giống cây trồng có năng suất và chất lượng tốt

+ Nấm men:

Nhiều chủng nấm men có giá trị dinh dưỡng

cao do có chứa nhiều prôtêin, vitamin và sinh sản nhanh nên được nuôi cấy nhằm sản xuất sinh khối làm

nguồn thực phẩm bổ sung cho người, gia súc, gia cầm

Trong chăn nuôi, thức ăn được “ ủ nấm men ”

để tăng nguồn dinh dưỡng, prôtêin và vitamin

Trong công nghiệp, ứng dụng để sản xuất cồn,

rượu bia, rượu trái cây, làm bánh, sản xuất enzim, chất béo

+ Nấm sợi:

Nấm sợi được ứng dụng khá nhiều trong các ngành công nghiệp

- Nấm:

Trong công nghiệp dược phẩm: sản xuất kháng sinh peenixilin, xeephalôspôrin, vitamin; một số nấm sợi chuyển hóa các hợp chất stêrôit và ancalôit, ứng dụng làm thuốc.

Trong công nghiệp hóa chất: sản xuất phomat,

axit xitric, axit amin, gibênelin

Trong công nghiệp thực phẩm và chăn nuôi:

ứng dụng sản xuất sinh khối nấm sợi làm thức ăn bổ sung cho người, gia súc và gia cầm Nhiều dạng được dùng sản xuất nước chấm, tương, chao

- Tảo:

Vi tảo sống trong nước: là nguồn thức ăn cho

động vật thủy sinh, làm sạch nguồn nước thải

Vi tảo trong đất khi chết làm giàu chất mùn

cho đất

Do có tốc độ sinh sản nhanh và một số dạng

giàu vitamin và prôtêin nên được nuôi cấy làm nguồn thức

ăn bổ sung cho người và động vật

(Nếu bạn nào muốn biết thêm về tác hại thì xin liên lạc với nhóm để có thêm thông tin)

ẢNH KHUẨN LẠC DƯỚI ÁNH ĐÈN

Cộng đồng tảo periphyton:

Nhóm ruột khoang sinh sống trên bề mặt những mỏm đá trên mặt nước ở hồ Hovsgol hiện diện hàng trăm loài tảo cát Mẫu sinh vật này do trường quốc tế Mỹ - Mongol dùng khảo sát hệ thực vật tảo ở công viên Hovsgol quốc gia, trung tâm miền bắc Mongol

Loài tảo cát Cymbella stuxbergi: Tảo cát thuộc nhóm

vi sinh vật tảo, đơn bào hoặc nhóm đơn bào nhỏ

Loài tảo cát Cyclotella ocellata: loài phổ biến nhất ở

hồ Hovsgol, Mongol.

Loài tảo cát Aneumastus: nhóm tảo lớn nhất ở hồ

Hovsgol, Mongol

Xạ khuẩn 

Nấm men

 Vi khuẩn

Nấm sợi

Đại dương có rất nhiều sinh vật: lớn, nhỏ,

và cực nhỏ Virus ăn vi khuẩn (thể thực khuẩn) là những quần xã sinh vật cực nhỏ và tự tái tạo, có thể thay đổi chất liệu gien của vi sinh vật và “tiết chế” quần thể của chúng bằng cách ăn các sinh vật khác và sống ký sinh.

Probiotic là những lợi khuẩn có cấu tạo tương tự như những vi sinh vật được tìm thấy trong cơ thể người Tác dụng tích cực của nó đến sức khỏe con người đã được chứng minh rất rõ Mới đây, các

nhà khoa học đến từ đại học Cork & Teagasc,

Ireland đã sáng tạo ra một loại Probiotic dạng

bột

Tổ chức Y tế thế giới (WHO) báo động một chủng lao mới đã giết chết 52 trong số 53 người bị

nhiễm ở Nam Phi Chủng virus mới này được phát hiện ở vùng Kwazulu-Natal của Nam Phi và điều đặc biệt nguy hiểm là nó có khả năng kháng

thuốc cực mạnh

Vi khuẩn Desulfotomaculum. 

CÁM ƠN CÁC BẠN ĐÃ THEO DÕI!