Bài 24: Quá trình tổng hợp và phân giải ở vi sinh vật

Một con bò năng 500 kg chỉ sản xuất thêm mỗi ngày 0,5 kg protein; 500 kg cây đậu nành mỗi ngày tổng hợp hợp được 40 kg protein nhưng 500 kg nấm men có thể tạo thành 50 tấn protein mỗi ngày. Sự khác nhau về sinh khối được tạo ra từ các loài sinh vật trên có thể giải thích như thế nào?

I. Quá trình tổng hợp ở vi sinh vật

1. Tổng hợp carbohydrate

- Ở vi khuẩn và tảo, việc tổng hợp tinh bột và glycogen cần hợp chất mở đầu là ADP - glucose. Các phân tử polysaccharide được tạo ra nhờ sự liên kết các phân tử glucose bằng liên kết glycosidic.

[Glucose]_n + [ADP - glucose] → [Glucose]_n+1 + ADP

- Một số vi sinh vật còn tổng hợp chitin và cellulose.

- Một số loại polysaccharide mà vi sinh vật tiết vào môi trường được gọi là gôm. Gôm có vai trò bảo vệ tế bào vi sinh vật khỏi bị khô, ngăn cản sự tiếp xúc với virus, đồng thời là nguồn dự trữ carbon và năng lượng.

2. Tổng hợp protein

- Vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp các loại amino acid và tổng hợp các protein khi liên kết các amino acid với nhau bằng liên kết peptide.

(Amino acid)_n → Protein

3. Tổng hợp lipid

- Vi sinh vật tổng hợp lipid bằng cách liên kết glycerol và các acid béo. Glycerol là dẫn xuất từ dihydroaceton - P (trong đường phân). Các acid béo được tạo thành nhờ sự kết hợp liên tục với nhau của các phân tử acetyl - CoA.

4. Tổng hợp nucleic acid

- DNA, RNA và protein được tổng hợp tương tự ở mọi tế bào sinh vật và là biểu hiện của dòng thông tin di truyền từ nhân đến tế bào chất. Các phân tử ncleic acid được tạo ra nhờ sự liên kết của các nucleotide.

Tổng hợp là quá trình tạo ra phân tử hữu cơ phức tạp từ những chất đơn giản.

II. Quá trình phân giải ở vi sinh vật

1. Phân giải các hợp chất carbohydrate

- Quá trình phân giải các hợp chất carbohydrate xảy ra bên ngoài cơ thể vi sinh vật nhờ các enzyme phân giải polysaccharide do chúng tiết ra. Sản phẩm được tạo ra là đường đơn. Đường đơn được vi sinh vật hấp thụ và phân giải theo con đường hiếu khí, kị khí hoặc lên men.

- Có hai hình thức lên men:

• Lên men lactic.

• Lên men ethanol (lên men rượu).

2. Phân giải protein

- Quá trình phân giải protein tạo ra các amino acid nhờ enzyme protease do vi sinh vật tiết ra và được ứng dụng trong sản xuất nước mắm, nước tương,...

3. Phân giải lipid

4. Phân giải nucleic acid

Phân giải là quá trình biến đổi chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản.

III. Vai trò của vi sinh vật

1. Đối với tự nhiên

- Chuyển hoá vật chất trong tự nhiên: Vi sinh vật là một mắt xích quan trọng trong lưới thức ăn của hệ sinh thái, góp phần tạo nên vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Trong chuỗi thức ăn, vi sinh vật di dưỡng là mắt xích cuối cùng, có chức năng chuyển hoá chất hữu cơ thành chất vô cơ.

- Làm sạch môi trường: Vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ từ xác chết động, thực vật, rác thải, các chất hữu cơ lơ lửng trong nước,... làm cho môi trường sạch hơn, hạn chế ô nhiễm.

- Cải thiện chất lượng đất: Các vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ thành khoáng chất, một số sinh vật có khả năng cố định đạm góp phần cải thiện chất lượng đất, tạo điều kiện cho hệ thực vật phát triển.

2. Đối với đời sống con người

- Trong trồng trọt: Vi sinh vật giúp cải thiện chất lượng đất, tăng khả năng kết dính các hạt đất, chuyển hoá chất dinh dưỡng giúp cây dễ hấp thụ, tiết ra chất có lợi cho cây trồng, tiêu diệt sâu hại.

- Trong chăn nuôi: Vi sinh vật góp phần cải thiện hệ tiêu hoá vật nuôi, giúp tăng sức đề kháng, sinh trưởng, phát triển nhanh, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

- Trong bảo quản và chế biến thực phẩm: Một số vi sinh vật có khả năng tiết enzyme protease phân giải protein thành các amino acid.

- Trong sản xuất dược phẩm:

• Sử dụng một số chủng xạ khuẩn và nấm mốc để sản xuất chất kháng sinh giúp tiêu diệt các mầm bệnh, bảo vệ sức khoẻ.
• Sử dụng vi sinh vật đã làm suy yếu để sản xuất vaccine phòng bệnh.
• Sử dụng các vi khuẩn có lợi để sản xuất men tiêu hoá và một số đồ uống nhằm hỗ trợ quá trình tiêu hoá của con người.