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

CƠ CHẾ KHUYẾCH TÁN DỄ• Các phân tử có thể đi qua màng nhờ kết hợp với các protein vận chuyển Được gọi là …... Các phân tử nào được vận chuyển qua màng bằng cơ chế khuyếch tán dễ?... • C

CHƯƠNG 3

CÁC QUÁ TRÌNH SINH LÝ CỦA VI

SINH VẬT

QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG CỦA

VI SINH VẬT

I QUÁ TRÌNH DINH DƯỠNG CỦA VSV

- CH T DD C A VSV: Ấ Ủ

b t kỳ ch t nào đ c vsv ấ ấ ượ h p th ấ ụ t ừ môi tr ng xung quanh ườ và đ c chúng ượ

s d ng làm ử ụ nguyên li u ệ cho quá trình

sinh t ng h p và t o ra các thành ph n ổ ợ ạ ầ

c a t bào ho c đ cung c p cho các ủ ế ặ ể ấ

quá trình trao đ i năng l ng ổ ượ

- Ch t dinh d ng ph i là nh ng ch t ấ ưỡ ả ữ ấ

tham gia vào quá trình trao đ i ch t n i ổ ấ ộ bào.

- Thành ph n hóa h c c a t bào vi sinh v t quy t ầ ọ ủ ế ậ ế

đ nh nhu c u dinh d ng c a chúng.ị ầ ưỡ ủ

1.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TẾ BÀO VSV

Thành ph n hóa h c c u t o b i các nguyên t : C, N, O, H, ầ ọ ấ ạ ở ố

các nguyên t khoáng đa l ng và vi l ng ố ượ ượ

Nguyên tố % ch t khôấ Nguyên tố % ch t khôấ

CONHPSK

5020148311

NaCaMgClFeCác nguyên

t khácố

10.50.50.20.3

Protein, acid nucleic, Lipid, Hydratecarbon,

Vitamins, s c t …ắ ố

1.3 CÁC KIỂU BIẾN DƯỠNG Ở VI SINH VẬT

– 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 môi trường là hóa dưỡng - chemotrophs – Các sinh vật chỉ cần CO 2 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

Các kiểu biến dưỡng ở vi sinh vật rất đa dạng phụ thuộc vào: nguồn carbon và nguồn năng lượng

• 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

Nguồn năng lượng

cố định CO2

Ferroglobus, Methanobacteria,

Loại dinh dưỡng của vi khuẩn cổ

Cấu trúc màng tế bào Trên:

phospholipid của vi

khuẩn cổ, 1 chuỗi bên isoprene, 2 liên kết ether, 3 L-glycerol, 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

- Ngu n th c ăn Nit (NHồ ứ ơ 3, NH4)

(a)T d ng amin ự ưỡ

M t s vi sinh v t có kh năng c đ nh nito: bi n ộ ố ậ ả ố ị ế

đ i nitrogen (Nổ 2) trong không khí thành amoniac (NH3+)

vk đ t: Azotobacter, Clostridium pasteurianum, ấ

vk t d ng hóa năng …ự ưỡ

1.4 CƠ CHẾ VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT VÀO

TẾ BÀO CỦA VI SINH VẬT

- Đ sinh tr ng và phát tri n, t bào vi sinh v t ể ưở ể ế ậ

ph i th ng xuyên trao đ i v t ch t và năng ả ườ ổ ậ ấ

l ng v i môi tr ng bên ngoài (nh n ch t dd c n ượ ớ ườ ậ ấ ầthi t t bên ngoài và th i ra ngoài các sp trao đ i ế ừ ả ổ

Structure of the Plasma Membrane

VÂN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG NGUYÊN SINH CHẤT

• Các phân tử di chuyển qua màng nguyên sinh chất qua 2 cơ chế:

tử qua màng.

1.CƠ CHẾ KHUẾCH TÁN

• Các phân tử có thể di chuyển trực tiếp

qua màng phospholipids

Được gọi là…

Các phân tử nào qua màng bằng

• Lipids (steroid hormones)

• Các phân tử lipid hòa tan

small, nonpolar molecules

Tại sao sự khuyếch tán cần thiết

cho tế bào?

• Quá trình hô hấp tế bào

2 CƠ CHẾ KHUYẾCH TÁN DỄ

• Các phân tử có thể đi qua màng nhờ

kết hợp với các protein vận chuyển

Được gọi là …

Các phân tử nào được vận chuyển qua màng bằng cơ chế khuyếch tán dễ?

Các phân tử qua màng bằng cơ chế

khuyếch tán dễ như thế nào?

• Các kênh protein (channel protein) và protein mang (carrier protein) có tính chuyên biệt

• Channel Proteins cho phép các ion, các chất hòa tan nhỏ và nước đi qua

• Carrier Proteins vận chuyển glucose và amino acids

• QT khuyếch tán dễ có tốc độ giới hạn bởi số lượng các protein channels/carriers hiện diện trên màng

Tại sao khuyếch tán dễ quan trọng

với tế bào?

• Tế bào thu nhận chất dinh dưỡng để hô hấp

3 CƠ CHẾ THẨM THẤU

• Các phân tử nước có thể di chuyển

trực tiếp qua màng phospholipids

được gọi là …

Cơ chế thẩm thấu?

• Thẩm thấu là sự khuyếch tán của nước qua một

màng bán thấm Các phân tử nước kết hợp với các chất hòa tan không thể đi qua màng vì kích thước lớn Chỉ có các phân tử nước tự do va chạm, va

đập mạnh vào màng và đi qua màng

Sự thẩm thấu

Sự thẩm thấu

• Điều gì sẽ xảy ra trong ống hình chữ U khi các phân tử nước đi qua màng, còn các phân tử

glucose thì ko?

• Nước đi từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng

đọ thấp Sự di chuyển này ngừng khi áp suất

thẩm thấu bằng áp suất thủy tĩnh

Tại sao quá trình thẩm thấu quan

trọng với tế bào?

• Các tế bào loại bỏ nước được tạo ra trong quá trình hô hấp

Tóm tắt: Vận chuyển thụ động

• Khuyếch tán – O2 đi vào và CO2 đi ra trong quá trình hô hấp tế bào

• Khuyếch tán dễ – glucose và amino acids đi

vào tế bào cho quá trình hô hấp

• Thẩm thấu – Tế bào loại bỏ nước hoặc thu

nhận nước

1) Vận chuyển chủ động

1) Vân chuyển chủ động cấp 1

1) Vận chuyển nhóm

2) Vận chuyển chủ động cấp 2 (ko ATP)

2) Vận chuyển các đại phân tử

1) Sự xuất bào (exocytosis)

2) Sự nhập bào (endocytosis)

1) Sự thực bào (Phagocytosis)2) Sự ẩm bào (Pinocytosis)

3) Nhập bào nhờ thụ thể trung gian

VẬN CHUYỂN CHỦ ĐỘNG

VẬN CHUYỂN CHỦ ĐỘNG

- Năng lượng ATP được sử dụng để vận chuyển các

chất qua màng

- Ngược hướng gradient nồng độ

- Các kênh protein vận chuyển chủ động có tính chọn

lọc cao

protein

Solute Solute binding Phosphorylation Transport

Protein changes shape

Protein reversion

Phosphate detaches

Sự quan trọng của vận chuyển chủ động

• Mang vào những phân tử thiết yếu cho tế bào: các ion, các a.amin, glucose, các nucleotide

• Giải phóng cho tế bào những phân tử không mong muốn

• Duy trì các điều kiện bên trong khác với môi

trường

• Điều hòa thể tích của tế bào bằng điều chỉnh khả năng thẩm thấu

• Điều chỉnh pH của tế bào

• Tái thiết lập các gradient nồng độ để thực hiện

khuyếch tán dễ (Ex Bơm Sodium-Potassium và bơm Proton)

Bơm proton (H+)

Bơm proton (H+)

Bơm Sodium-Potassium

http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/library/biology107/bi107vc/fa99/terry/images/ATPpumA.gif

• 3 ion Na+ đi ra khỏi tế

bào và 2 ion K+ đi vào tế

bào

• Được thực hiện bằng

cách phân giải ATP để

cung cấp năng lượng và

thay đổi cấu hình các

protein bằng cách gắn

vào và sau đó tách ra

nhóm phosphate

Sodium-Potassium Pump Action

VẬN CHUYỂN CHỦ ĐỘNG C2

Bằng con đường khuyếch tán dễ Na

• Counter Transport – Vân chuyển 2 cơ chất cùng

một thời điểm theo các hướng đối nhau của màng

Các protein carrier thực hiện được gọi là Antiports.

• Co-transport – Vân chuyển 2 cơ chất trong cùng

một thời điểm theo cùng một hướng của màng Các

protein carrier thực hiện được gọi là Symports.

• Gated Channels – Các receptors gắn với các

channel proteins Khi một tín hiệu hóa học gắn với 1 receptor, cổng mở để cho phép các ion đi qua kênh

ANTIPORTS

ANTIPORTS

SYMPORTS

VẬN CHUYỂN NHÓM

Là một cơ chế được vi khuẩn sử dụng để vận chuyển một hợp chất vào tế bào của chúng bằng cách:

- Đầu tiên, hợp chất gắn với protein trên bề mặt tế bào

- Tiếp theo, thay đổi cấu trúc hóa học của nó trong khi

nó đi qua màng tế bào

Màng ngoài Màng trong

S

S

S S

- Vận chuyển chủ động (cĩ yêu cầu năng lượng)

- Cĩ tham gia rất nhiều các enzyme protein, protein carries

YouTube - Active Transport by Group Translocation Animation Video.flv

Phosphortransferase

Nguồn năng lượng:

Phosphoenolpyruvate E.Coli thu nhận glucose

ATP-Binding Cassette (ABC) transporter

E.Coli thu nhận maltose

VẬN CHUYỂN ĐẠI PHÂN TỬ XUẤT BÀO - EXOCYTOSIS

• Các đại phân tử được

gói trong những túi ra

khỏi tế bào nhờ năng

lượng ATP Túi hòa

vào màng nguyên sinh

và bơm các đại phân

• Các đại phân tử đi vào tế bào bào bằng cách được đóng gói trong các túi nhỏ, sử dụng năng lượng ATP.

THỰC BÀO

• “Tế bào ăn” – những đại phân tử

• VD: Các sinh vật đơn bào lấy các hạt thức ăn

ẤM BÀO

• “Tế bào uống” – những chất lỏng và những phân

tử nhỏ hòa tan không tan trong chất lỏng

Receptor-Mediated Endocytosis

• Vận chuyển các phân tử rất chuyên biệt vào tế bào nhờ sử dụng các túi được phủ bởi protein clathrin

• Các hố lõm được phủ clathrin là những vị trí

chuyên biệt và các thụ thể Khi các phân tử

(ligands) gắn vào thụ thể, điều này kích thích các phân tử được đóng gói thành những túi nhỏ được phủ clathrin

GHI NHỚ KHẢ NĂNG VẬN CHUYỂN CÁC CHẤT QUA MÀNG NSC CÁC BẠN NHÉ!

VẤN ĐỀ CỐT LÕI CỦA QUÁ TRÌNH DINH

DƯỠNG TẾ BÀO