C 5 thành phần dinh dưỡng

5.1 Trao đổi chất của vsvüLà một trong 3 thuộc tính cơ bản của sự sống trao đổi chất, sinh trưởng và phát triển, di truyền và biến dị üThông qua trao đổi chất, vi sinh vật thu được các t

Trang 1

Chương 5:

Trao đổi chất vi sinh vật

HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Trang 2

5.1 Trao đổi chất của vsv

üLà một trong 3 thuộc tính cơ bản của sự

sống (trao đổi chất, sinh trưởng và phát

triển, di truyền và biến dị)

üThông qua trao đổi chất, vi sinh vật thu

được các thành phần cần thiết để cấu tạo, đổi mới tế bào và tạo ra nguồn năng lượngphục vụ cho hoạt động sống

üCường độ trao đổi chất lớn hơn nhiều lần so với động vật, thực vật

Trang 3

Nhu cầu dinh dưỡng của vi sinh vật

Năng

lượng Trao đổi chất Cấu tạo tế bào

Trang 5

üNhu cầu dinh dưỡng của vi

sinh vật -> Cần thiết biết

được thành phần hoá học

của tế bào vi sinh

üThành phần hoá học của vi

sinh vật khác nhau là

không giống nhau

üMột loài vi sinh vật trong

các điều kiện nuôi cấy khác

nhau ( dinh dưỡng & yếu tố

môi trường), giai đoạn khác

nhau -> thành phần hoá

học cũng khác nhau

Trang 6

5.2.1 Nước và muối khoáng

üNước chiếm 70-85 % khối lượng cơ thể vi sinh vật

üHàm lượng biến đổi phụ thuộc vào loài vi sinh vật, trạng thái, lứa tuổi

üLà dung môi hoà tan, là môi trường cho các phản ứng chuyển hoá nội bào, thamgia thành phần cấu trúc tế bào, trực tiếp tham gia các phản ứng chuyển hoá

üPhần nước tham gia vào các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật gọi là nước tựdo; phần lớn nước trong tế bào tồn tại dạng tự do

üNước liên kết nước tham gia liên kết với các thành phần trong tế bào, mất đi khảnăng hoà tan và lưu động

üMất nước tự do ảnh hưởng tới hoạt động sinh lý của tế bào, không làm chết vi sinh vật Mất nước liên kết làm phá vỡ cấu trúc tế bào và chết vsv

Trang 7

• Yêu cầu nước của vi sinh vật được thể hiện qua hoạt độ nước (aw), hay thế năng của nước (pw)

Trang 8

• Muối khoáng chiếm 2-5 %

khối lượng khô của tế bào

• Vai trò:

üDuy trì pH

üDuy trì áp suất thẩm thấu

thích hợp

üTham gia câú tạo tế bào

Trang 9

Trang 10

5.2.2 Chất hữu cơ

Chất hữu cơ trong tế bào vi

sinh vật chủ yếu cấu tạo bởi C,

Trang 11

Protein

Matassa, et al., 2016

• Protein chiếm 40-85 % khối lượng khô

được câú tạo bởi : C (50-55%); O

(21-24%); N (15-18%); H (6.5-7.3%) S

(0-0.24%), ngoài ra có một lượng nhỏ các

nguyên tố P, Fe, Zn, Cu, Mn, Ca…

• Protein được cấu tạo bởi 20 axit amin

• Là thành phần cơ bản trong câú trúc của

tế bào giữa vai trò trong các quá trình

chuyển hoá

Trang 12

- Theo chức năng: Protein đơn giản

(peptid, axit amin), protein phức tạp

(nucleoprotein, glycoprotein, lipoprotein,

- Theo chức năng: Protein phi cấu trúc (dự

trữ), protein cấu trúc, protein hoạt tính

Trang 13

Single cell protein (SCP)

Trang 15

Sản xuất sinh khối

Candida utilis

Trang 16

Vd: Lên men liên tục sản xuất sinh khối Candida sp

theo chemostat

Trang 17

Axit nucleotic

Axit nucleotic cấu tạo : N (1-16%), P

(9-10%) và phần còn lại là C, H, O

Trang 18

Lipid

Lipit trong vi sinh vật được chia làm 2 nhóm

- Lipid đơn giản: ester của glycerin và axit béo

- Lipid phức tạp: phospholipid, glycolipid

- Chức năng: tham gia cấu tạo tế bào (thành tế bào, nguyên sinh chất)

Trang 19

Thevenieau & Nicaud, 2013

Trang 20

Khả năng tổng hợp lipid

Loài STT Nguồn phân

lập Kí hiệu

Lipid (%)

Tích lũy ≥ 20% Lipid => nấm men “oleaginous”

Nguồn Hàm lượng lipid

(%)

Hạt vừng 50 Nấm men phân

lập 13.75-52.45

Trang 21

polyunsaturated fatty acids (PUFAs)

are constituents of the cell

membrane and the primary

structural components of the brain,

skin, sperm, testicles, and retina

Trang 22

Khả năng tổng hợp acid béo omega 3 và omega 6

Trang 23

No. Fatty acid % total lipid 1 Palmitic acid (C16:0) 27.99 ± 0.91

Trang 24

Hydrat cacbon

- Monosaccharide: pentose, hexose

- Oligosaccharide: di, tri….

- Polysaccharide: tinh bột, cellulose….

- Đây là nguồn cung cấp năng lượng, cấu

trúc tế bào

Trang 26

5.3 Dinh dưỡng của vi sinh vật

- Là các chất được vi sinh vật hấp thụ từ môi trường xung quanh và được chúng sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho quá trình sinh tổng hợp các chất tạo ra thành phần của tế bào hoặc cung cấp cho quá trình trao đổi chất

- Chất dinh dưỡng của vi sinh vật:

+ Nguồn Cacbon

+ Nguồn Nitơ

+ Các chất khoáng

+ Các chất kích thích sinh trưởng

Trang 27

cacbon dưới dạng các hợp chất hữu cơ

Dựa vào nguồn cung cấp năng lượng:

• Quang năng (Phototrophy): vi sinh vật sử

năng lượng ánh sáng mặt trời

• Hoá năng (Phototrophy): vi sinh vật sử năng

lượng từ oxi hoá các hợp chất

Trang 28

Trang 30

Nguồn thức ăn nitơ

tổng hợp các axit amin cần thiết

axit amin cần thiết -> chỉ phát triển tốt khi được cung cấp các nguồn thức ăn nitơ dưới dạng axit amin

Trang 31

Nguồn khoáng và chất kích thích sinh trưởng

Trang 35

Vitamin

Trang 36

Môi trường dinh dưỡng

MT dinh dưỡng là một hỗn hợp thức ăn cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật

Cần phải cân đối về thành phần (đẳng trương về nồng độ các chất hòa tan) và có độ ẩm, độ nhớt,

pH, áp suất thẩm thấu tối ưu

Cần phải đảm bảo tuyệt đối vô trùng

Trang 38

Môi trường chọn lọc

đảm bảo sự phát triển ưu thế của một loài hay một nhóm vi sinh vật nào đó, ít thuận lợi hoặc hoàntoàn bất lợi đối với sự phát triển của các vi sinh vật khác

Vd: - Bổ sung kháng sinh ức chế vi khuẩn hoặc nấm

- Bổ sung tím tinh thể ức chế vi khuẩn Gram +, ko tác động lên Gram –

- Bổ sung tinh bột tạo thuận lợi cho chủng có enzym amylase

Trang 39

Môi trường chuyên biệt

MacConkey medium

cho phép phân biệt khá nhanh chóng một loài vi sinh vật này với loài khác và xác định những giốngthuần khiết trên cơ sở nghiên cứu những tính chất sinh hóa của chúng

Trang 40

Trang 41

CCA medium

Trang 42

The enzyme ß-D-galactosidase produced by coliforms cleaves

6-chloro-3-indoxy l-β-D-galactopyranoside to form pink to red coloured colonies

The enzyme ß-D-glucuronidase pro duced by E.coli, cleaves

5-bromo-4chloro-3-indoxy l- β-D-glucuronic acid (2) Colonies of E.coli give dark blue to violet

coloured colonies due to cleavage of both the chromogens The presence of the third chromogen IPTG enhances the colour reactio

Tergitol-7 inhibits gram-positive as well as some gram- negative bacteria other than coliforms

Trang 43

Trang 44

Cơ chế vận chuyển chất qua

màng tế bào

https://www.youtube.com/watch?v=J5pWH1r3pgU

Trang 45

Tính thẩm thấu chọn lọc của màng tế bào (bán thấm)

Ø Cấu tạo của màng tế bào (ưu nước, kỵ

nước) tạo thuận lợi khi di chuyển một số

chất qua màng, trong khi gây khó khăn cho

một số chất khác

Ø Những chất phân cực hoặc tích điện gặp

khó khi đi chuyển qua màng tế bào Những

chất này dễ dàng tương tác với phần mặt

ngoài của màng tế bào, nhưng bị chặn lại

bởi lớp lipid kỵ nước

Ø Những ion kim loại mặc dù có kích cỡ nhỏ

nhưng không thẩm thấu được qua màng

Ø Những phân tử lớn phân cực như đường,

amino acid cần phải có các protein đặc biệt

trợ giúp để đi qua được màng tế bào

Trang 46

Cơ chế vận chuyển chất

Trang 47

Vận chuyển thụ động

Trang 48

- Cơ chất có xu hướng di chuyển từ nơi

Trang 49

Khuyếch tán qua màng tế bào

ü Dung dịch ưu trương: Là dung dịch có nồng độ chất tan cao hơn nồng độ chất tan bên trong tếbào Khi tế bào đặt trong dung dịch ưu trương, nước sẽ thẩm thấu ra ngoài, gây ra hiện tượng co nguyên sinh

ü Dung dịch nhược trương: Là dung dịch có nồng độ chất tan thấp hơn nồng độ chất tan trong tếbào Khi tế bào ở trong môi trường nhược trương, nước bên ngoài sẽ đi vào làm cho tế bào

trương lên, gọi là sự trương nước Nếu tế bào không có thành, sự trương nước có thể làm tế bào

bị vỡ, nếu tế bào có thành, thành sẽ hạn chế sự tăng kích thước của tế bào, ngăn cản sự trươngnước, tế bào không bị vỡ ra Áp lực của thành tạo ra chống lại sự trương nước của tế bào gọi

là áp suất trương nước

ü Dung dịch đẳng trương: Là dung dịch có nồng độ chất tan bằng nồng độ chất tan trong tế bào Khi ở trong môi trường đẳng trương, sẽ không có sự khuếch tán thực của nước

Trang 50

để đi qua màng tế bào

Trang 51

Khuyếch tán qua kênh protein

Kênh protein: được tạo bởi các proein

xuyên màng, tạo “đường hầm” có tính

ưu nước để các chất chuyển qua

Kênh vận chuyển có tính đặc hiệu: chỉ

cho một chất hoặc nhóm chất có cấu tạo

tương đương đi qua

Trang 52

Khuyếch tán qua protein vận chuyển

- Một số protein màng tế bào đóng vai

trò chất vận chuyển

- Các protein này thay đổi cấu hình để di

chuyển chất qua màng tế bào

- Protein vận chuyển này có tính đặc hiệu

cao

Trang 53

Vận chuyển chủ động (Active transport)

- Qúa trình vận chuyển chất qua màng tế

bào có sử dụng năng lượng (ATP)

- Chất được chuyển đến nơi có nồng độ

cao, thậm chí ngược với gradient nồng

Trang 54

- Tồn tại hiệu điện thế màng tế bào

+Tham gia vào quá trình sinh tổnghợp ATP

Trang 55

Trang 57

Theo cơ chế đông vận chuyển

Trang 58

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình hấp thụ

ü Cấu trúc và đặc tính của màng tế bào chất

Vi sinh vật có thể tự điều chỉnh để thích nghi

ü Bản chất và đặc tính cấu tử của chất dinh dưỡng

Chất dinh dưỡng có khối lượng nhỏ, cấu trúc đơn giản thuận lợi hơn VSV có xu hướng ưu tiên hấp thụ các chất dễ đồng hoá trước

Tiêu đề	C 5 Thành phần dinh dưỡng
Trường học	Hanoi University of Science and Technology
Chuyên ngành	Khoa học sự sống
Thể loại	Bài báo
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	18,62 MB