Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
SINH LÝ VI SINH VẬT : (Dinh dưỡng và biến dưỡng ở VSV (Nhu cầu dinh dưỡng…
SINH LÝ VI SINH VẬT
:
Dinh dưỡng và biến dưỡng ở VSV
Hô hấp và chuỗi truyền điện tử
Trong hô hấp, phản ứng thực hiện bằng chuỗi truyền điện tử
Pyruvate( Biến dưỡng chu trình Tricarbonxylic acid)
CO2
NAD
NADH
Phục vụ biến dưỡng
Biến dưỡng glucose
Động lực proton và sự lưu trữ năng lượng từ chuỗi truyền điện tử
Lưu trữ năng lượng dài hạn
Polyhydroxybutyrate, polyhydroxyalkanoate
Polymer của glucose
Tinh bột
Glycogen
Phosphoryl hóa OXH -> Tạo ATP
Động lực proton
Trạng thái tích năng lượng của màng
Chất truyền điện tử( electron carier)
Bán phản ứng khử
Thêm điện tử vào chất nhận
Điện tử chuyển từ thế khử thấp -> thế khử cao
Bán phản ứng OXH
Lấy điện tử khỏi chất cho
Các phương pháp tạo năng lượng khác
Hô hấp kị khí
Dùng nitrate, sulfate, carbonate làm chất nhận điện tử cuối cùng
Không sử dụng hợp chất hữu cơ làm nguồn năng lượng
VSV quang năng sẽ thu năng lượng ánh sáng
Tạo động lực proton và tạo ATP
Hợp chất vô cơ khử bị OXH bởi VSV hóa năng
Phản ứng oxi hóa- khử(oxidation- reduction)
Sự OXH: lấy điện tử
Sự Khử: Thêm điện tử
Chuyển năng lượng của cơ chất cho tế bào
Liên quan proton H+, không nhất thiết có O2
Đồng hóa và sinh tổng hợp các đơn phân
Cần cung cấp năng lượng bởi ATP, động lực proton, khung carbon
Các phân tử đường
Vách tế bào
Polysaccharide
Nucleic acid
20 amino acid
Chia làm 5 nhóm dựa vào tiền chất
Tạo thành tiền chất tương ứng
Base nitric
Purine: Sinh tổng hợp khi gắn khung đường
Pyrimidine: Sinh tổng hợp trước khi gắn khung đường
Acid béo
Thêm phân tử acetyl - CoA tạo thành mạch dài
Acid béo bão hòa( Tạo liên kết đôi)
Acid béo không bão hòa
Xúc tác và enzyme
Enzym: phân tử protein gắn vào tác chất hóa học ở trung tâm hoạt đông
Liên kết hydrogen
Tương tác kỵ nước
Cấu trúc không gian
Bổ sung
Cơ chất
Ba bù trừ
Enzym có vai trò xúc tác làm giảm năng lượng hoạt hóa đến khi phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường
Năng lượng học tế bào
DeltaG=NLTD sản phẩm- NLTD tác chất
DeltaG<0: Quá trình Dị hóa
Năng lượng là khả năng tạo ra công
DeltaG>0: Quá trình Sinh tổng hợp
Tế bào thu năng lượng do phản ứng OXH trong quá trình dị hóa
Môi trường nuôi cấy
Môi trường xác định( defined medium)
Môi trường không xác định
Tryptone
Peptone
Cao thịt
Hỗn hợp
Thành phần phức tạp
Nhân tố tăng trưởng
Thành phần đơn giản
Hợp chất hóa học tinh khuyết
Nhu cầu dinh dưỡng của VSV
Sulfate - sulfur - cysteine và methionine
Nhóm đa lượng: C,H, O, N, P, S,K, Mg, Na, Ca, Fe
Phosphate - phospho - nucleic acid và phospholipid
Nitrogen - NH3 - protein và nucleic acid
Cần cung cấp hợp chất C hữu cơ
Nhóm vi lượng: Cr, Co, Cu, Mn, Mo, Ni, SE, W, V, Zn
Các dạng biến dưỡng ở VSV
VSV quang năng( phototroph)
VSV hóa năng( chemotroph)
Lên men: con đường Embden- Meyerhof( đường phân)
Dị dưỡng glucose trong lên men
Glucose( hoạt hóa cần ATP)
NAD
ATP( 2-4 phân tử từ 1 glucose)
Pyruvate( dẫn xuất biến dưỡng)
NADH( Chất nhận điện tử)
NAD( Chất nhận điện tử thời gian)
Hợp chất chứa năng lượng cao và sự lưu trữ năng lượng
Coenzyme( NAD, NADP) : chất mang điện tử trung gian
Phương thức biến dưỡng thu năng lượng
Hô hấp( respiration)
Lên men( fermentation)
Hợp chất hóa học chứa năng lượng phổ biến nhất : ATP
Kiểm soát tăng trưởng của VSV
Các chất kháng khuẩn dùng trong trị liệu
Chất đồng dạng nhân tố tăng trưởng
Dẫn xuất của nhân tố tăng trưởng VSV
Cạnh tranh , ngăn cản việc sử dụng nhân tố tăng trưởng VSV gây bệnh, làm chúng không tăng trưởng được
Kháng sinh
Nguồn gốc từ VSV
Ức chế tăng trưởng của các VSV khác
Mục tiêu tác dụng
Vách tế bào
Màng
Ribosome
Tính kháng kháng sinh
Tính không thấm của thuốc
Sự tổng hợp của một enzyme làm mất hoạt tính của kháng sinh
Sự không hiện diện mục tiêu tác dụng
Các phương pháp kiểm soát tăng trưởng
Khử trùng bằng chiếu xạ
Chiếu xạ điện từ
Khử trùng bằng phương pháp lọc
Khử trùng bằng nhiệt
Nồi hấp áp lực
Khử trùng Pasteur
Các phương pháp kiểm soát tăng trưởng
Hóa chất
Các phương thức biến dưỡng vật chất và năng lượng ở vi sinh vật
Sự tự dưỡng hay cố định CO2, chu trình Calvin
Khử C của CO2 đến trạng thái OXH của vật liệu trong tế bào
Tái sinh phân tử nhận
Gắn CO2 vào một phân tử nhận
Hóa năng vô cơ
Hóa năng vô cơ - Hỗn dưỡng( mixotroph)
Hầu hết, Hiếu khí
Hóa năng vô cơ - dị dưỡng
Trừ nhóm vi khuẩn OXH H2, cơ chế truyền điện tử ngược để tạo ra lực khử
Sử dụng chu trình Calvin để cố định CO2 khi tăng trưởng theo phương thức tự dưỡng
Một số dạng hóa năng vô cơ và nguồn năng lượng
Vi khuẩn hydrogen
Vi khuẩn lưu huỳnh
Vi khuẩn OXH sắt
Vi khuẩn OXH nitrogen
Quang tổng hợp
Không sinh oxi
Bacteriochlorophyll
Bacteriophaeophytin
quinone
Cytochrome
Bacteriochlorophyll
Quay trở về trạng thái ban đầu
Protein bị đẩy ra khỏi màng
Phosphoryl hóa vòng
Không tạo oxi phân tử
Ở vi khuẩn quang năng lục, tía
Tự dưỡng- Cố định CO2
Sinh oxi
Sản phẩm OXH cuối cùng là oxi
Trung tâm phản ứng
Chất mang điện tử
Khử chlorophyll hệ quang II
Chuỗi truyền điện tử
Ferredixin(Fd)
NADP+
1 more item...
Phosphoryl hóa không vòng( non- cyclic phosphorylation)
Chất mang điện tử hệ quang I
Cytochorme hệ quang II
Chlorophyll hệ quang II
ATP
Hệ quang I tạo ra sự phosphoryl hóa vòng
Cần 2 loại chlorophyll khác nhau kết hợp các chất truyền điện tử tương ứng
Hô hấp kỵ khí( anaerobic respiration)
Phần lớn, nhóm VSV này là hóa năng dị dưỡng
VSV kỵ khí dùng năng lượng từ hydrogen -> hóa năng vô cơ
Vi khuẩn sinh methane
Vi khuẩn sinh acetate đồng hình
Chất nhận điện tử sau cùng là chất vô cơ không phải là oxi phân tử
Tổng hợp ATP trong quang hợp
Tạo động lực proton
Tổng hợp ATP nhờ enzyme ATPase gắn trong màng
Cơ chế quang phosphoryl hóa
Sự OXH sắc tố có thế khử khá thấp
Khia cạnh năng lượng và oxi hóa khử của sự lên men
Thải bỏ điện tử
VSV phải tổng hợp ATP bằng phosphoryl hóa cơ chất
Lưu trữ 1 phần năng lượng phóng thích
Hydrogenase + ferredoxin -> H2
Sắc tố và vai trò trong quang tổng hợp
Màng quang tổng hợp Prokaryote
Màng tế bào chất
Màng quang tổng hợp Eukaryote, thực vật
Diệp lạp thể( chloroplast)
Sắc tố giúp VSV hấp thu ánh sáng ở bước sóng khác nhau , tăng năng lượng hiệu quả cho quá trình quang tổng hợp
Sự cộng dưỡng( Syntrophy)
Tiêu thụ H2 theo cơ chế truyền hydrogen giữa 2 loài
Quang tổng hợp
Diệp lục tố chuyển NL ánh sáng thành NL hóa học
Hấp thụ quang tử ánh sáng bởi diệp lục tố Chlorophyll
Các biến dưỡng
Biến dưỡng các acid hữu cơ
Biến dưỡng lipid
Biến dưỡng polysaccharide
Biến dưỡng vật chất hữu cơ bởi VSV
Biến dưỡng hydrocacbon
Biến dưỡng nitrogen
Sự thu năng lượng và biến dưỡng C
Tự dưỡng
Nhận tất cả C cần thiết từ hợp chất vô cơ
Dị dưỡng
Dựa vào chất hữu cơ làm nguồn C
Phụ thuộc khả năng cố định CO2 của VSV tự dưỡng
Năng lượng được VSV thu nhận từ hợp chất hóa học
Hóa năng vô cơ
Ánh sáng
Quang dưỡng
Phototroph
Quang năng
Hóa năng hữu cơ
Tăng trưởng ở VSV
Chu kì tăng trưởng của quần thể VSV
Pha hàm mũ
Giai đoạn tăng trưởng
Tế bào phân đôi, số lượng tế bào tăng theo hàm mũ
Thời gian không thể duy trì dài vô hạn
Pha ổn định
Tạo chất biến dưỡng thứ cấp
Pha lag hay pha tiềm tàng
Tổng hợp enzyme, chất dinh dưỡng
Tăng trưởng
Thời gian rất dài
Pha chết hay pha suy tàn
Tự phân
giảm số lượng tế bào
Nuôi cấy liên tục
Tốc độ pha loãng( dilution rate)
Hệ ổn hóa
Nồng độ chất dinh dưỡng giới hạn và số lượng tế bào không đổi theo thời gian
Rút dịch nuôi cấy sao cho hệ thống có dung tích giữ nguyên không đổi
Thành phần tế bào thay đổi theo điều kiện môi trường trong pha tăng trưởng hàm mũ
Bổ sung môi trường mới liên tục
Đo đạc sự tăng trưởng
Đếm trực tiếp bằng kính hiển vi
Đếm số tế bào sống
Phương pháp đếm khuẩn lạc
Kỹ thuật hộp trải hay hộp đổ
Tế bào tách biệt nhau trên bề mặt môi trường rắn, mỗi tế bào có thể phân chia, tăng trưởng thành sinh khói
Xác định khối lượng sinh khối
Cân khối lượng sinh khối
Đo độ đục
Ảnh hưởng lên sự tăng trưởng của quần thể VSV
Chất dinh dưỡng
Chất dinh dưỡng cạn kiệt -> Quần thể vào pha ổn định
1 mole ATP -> 9-10g sinh khối khô của tế bào
Yếu tố môi trường
Nhiệt độ, pH, nước và sự thông khí
Nhiệt độ tăng -> Phản ứng hóa học xảy ra nhanh hơn -> Tăng trưởng nhanh
Các đại phân tử protein, nucleic acid, lipid có tính mẫm cảm với nhiệt nên dễ bị biến tính và không hoạt động
Dựa vào khoảng nhiệt độ, VSV :
VSV ôn hòa( mesophile)
VSV ưa hàn( psychrophile)
VSV ưa nhiệt( thermophile)
VSV ưa nhiệt cực đoan( extreme thermophile)
pH thuận lợi: 5-9
Oxi phân tử là yếu tố quan trọng giới hạn sự tăng trưởng của VSV
Tăng trưởng ở quần thể VSV
Sinh khốii tăng
Tăng trưởng hàm mũ: N=No*2^(n)
Số lượng tế bào tăng
Thời gian thế hệ : t/n
