Giải Sinh 10 - Bài 23. Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật

Bài 23.
QUÁ TRÌNH TỔNG HƠP và phân giải CÁC CHẤT Ở VI SINH VẬT
A. KIẾN THỨC CẦN NAM vững
Tổng hợp axit nuclêic và prôtêin
Việc tống hợp ADN, ARN và prôtêin diễn ra tương tự ở mọi tế bào sinh vật là biểu hiện của dòng thông tin di truyền từ nhân đến chất tế bào: ADN _» ARN -> Prôtêin
DN (chất di truyền) có khả năng tự sao chép: ARN được tổng hợp (phiên mã) trên sợi khuôn; cuối cùng prôtêin được tạo thành (dịch mã) trên phức hệ ribôxôm.
Tổng hợp pôlisaccarit
ơ vi khuẩn và tảo việc tổng hợp tinh bột và glicôgen cần hợp chất mở đầu là ADP - glucôzơ (ađênôzin - điphôtphat - glucôzơ); hợp chất này lại được tạo thành từ glucozo' - 1 - p.
ATP + glucozO - 1 - p -> ADP - glucôzơ + PPvc (pirô - phôtphat vô cơ)
(glucôzơ)n + ADP - glucôzơ -» (glucôzơ)„+i + AMP
Tổng hợp lipit
Vi sinh vật tổng hợp lipit bằng cách liên kết glixeron và các axit béo. Glixêrôn dẫn xuất từ đihiđrôxiaxêtôn - p (trong đường phân). Các axit béo được tạo thành nhờ sự kết hợp liên tục với nhau như các phân tử axêtil - CoA.
Quá trình phân giải
Vi sinh vật có khả năng tổng hợp các chất để xây dựng nên tế bào thì chúng cũng có khả năng phân giải các chất này khi cần thiết. Sự phân giải có thế diễn ra bên trong tế bào (nội bào) hoặc bên ngoài tế bào (ngoại bào) nhò' các enzim xúc tác. Chẳng hạn, axit nuclêic bị phân giải bởi nucleaza, prôtêin - bởi prôtêaza, tinh bột - bởi amilaza và lipit - bởi lipaza.
Khi môi trường giàu cacbon nhưng nghèo nitơ và phôtphat vi sinh vật thường tích lũy các hạt tinh bột hoặc glicôgen hay các giọt lipit bên trong tế bào. Nếu gặp điều kiện thuận lợi (có đủ N và P) chúng lại phân giải các chất trên để dùng làm nguồn c và năng lượng. Một số prôtêin bên trong tế bào đã bị mất hoạt tính hoặc bị hư hỏng do đột biến hay do tổng hợp sai sẽ được prôtêaza phân giải thành các Học tốt Sintrhọc 10
axit amin. Quá trình này có 2 ý nghĩa quan trọng đối với tế bào: vừa thu được các axit amin dùng tống hợp lại prôtêin vừa bảo vệ tế bào khỏi bị hư hại bởi các prôtêin “vô ích”, thậm chí độc hại.
Các axit amin (ADN và ARN) cũng bị phân giải tương tự như prôtêin. Hơn nữa, ADN hoặc ABN từ một số virut có thể xâm nhập tế bào vi khuẩn. Trong trường hợp này vai trò bảo vệ tế bào của nucleaza là rất rõ rệt vì nếu đó là chất di truyền của một virut độc thì vi khuẩn sẽ bị dung giải.
Khi tiếp xúc với các chất dinh dưỡng cao phân tử như tinh bột, prôtêin, lipit,... không thể được vận chuyển qua màng tế bào, vi sinh vật phải tiết vào môi trường các enzim thủy phân các cơ chất trên thành các chất đơn giản hơn (glucôzơ, axit min, axit béo). Trong trường hợp này quá trình phân giải ngoại bào có ý nghĩa đồng hoá quan trọng đối với tế bào. Chính hoạt tính trên của vi sinh vật đã được con người khai thác để phục vụ cho đời sống và cho sản xuất.
ứng dụng của sự tổng hợp ở vi sinh vật
Do có tốc độ sinh trưởng và tổng hợp cao vi sinh vật trở thành nguồn tài nguyên khai thác của con người. Thật khó tưởng tượng rằng một con bò nặng 500kg chỉ sản xuất thêm mỗi ngày 0,5kg prôtêin; 500 kg cây đậu nành mỗi ngày tổng hợp được 40kg prôtêin nhưng 500kg nấm men có thế’ tạo thành mỗi ngày 50 tấn prôtêin.
Sản xuất sinh khối (hoặc prôtèin đơn bào)
Trong hoàn cảnh nhiều nước trên thế giới (chủ yếu là châu Phi và châu Á) còn bị đói prôtêin trầm trọng, mặt khác 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 vi sinh vật ở quy mô lớn.
Nhiều loại nấm ăn (nấm hương, nấm mờ, nấm rơm,..) là loại thực phẩm quý, 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 nguồn prôtêin và vitamin bổ sung vào kem, sữa chua, bánh mì, chất thải từ các xí nghiệp chế biến rau, quả, bột, sữa, ... là cơ chất lên men để thu nhận sinh khối cũng như dùng làm thức ăn cho chăn nuôi. Như vậy, việc sắn xuất sinh khối vi sinh vật cũng góp phần giảm nhẹ ô nhiễm môi trường.
Sản xuất axit amin
Nhiều thực phẩm có nguồn gốc thực vật chứa hàm lượng prôtêin đủ cung cấp về lượng cho nhu cầu của gia súc nhưng lại không thể dùng làm nguồn prôtêin thức ăn do thiếu một số axit amin không thay thế cần cho con vật. Ví dụ: Prôtêin lúa mì nghèo lizin, prôtêin lúa nước nghèo lizin và trêônin, prôtêin ngô nghèo lizin và triptophan, prôtêin đậu nghèo mêtiônin. Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả của thức ăn cho người và gia súc cần thiết phải bổ sung (các) axit amin không thay thế nói trên vào thực phẩm có nguồn gốc cây trồng. Do đó, trên toàn thế giới việc thiếu hụt lizin, trêônin và mêtiônin còn trầm trọng hơn là sự đói prôtêin nói chung. Ngoài ra, một axit amin được dùng làm gia vị nhằm tăng độ ngon ngọt của các món ăn đó là axit glutamat (ở dạng nitrat glutamat, mì chính).
Các axit amin nói trên đều được thu nhận nhờ lên men vi sinh vật.
Sản xuất các chất xúc tác sinh học
Màng tế bào vi sinh vật chỉ cho qua các chất có kích thước tương đối nhỏ nhưng trong tự nhiên chúng thường phải tiếp xúc với các hợp chất có khối lượng phân tử lớn từ xác các thực vật, động vật (tinh bột, xenlulôzơ, prôtêin, lipit,...) do đó, vi sinh vật phải tổng hợp và tiết vào môi trường các enzim nhằm thủy phân các cao phân tử nói trên thành các chất nhỏ hơn (glucôzơ, axit amin, axit béo) trước khi vận chuyển vào tế bào.
Các enzim vi sinh vật được sử dụng phổ biến trong đời sống con người và trong nền kinh tế quốc dân, chẳng hạn:
Amilaza (thủy phân tinh bột) được dùng khi làm tương, rượu nếp, trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo, công nghiệp dệt, sản xuất xirô giàu fructôzơ
Prôtêaza (thủy phân tinh bột) được dùng khi làm tương, rượu nếp, trong công nghiệp thuộc da, công nghiệp bột giặt...
Xenlulaza (thủy phân xenlulôzơ) được dùng trong chế biến rác thải và xử lí các bã thải dùng làm thức ăn cho chăn nuôi.
Lipaza (thủy phân lipit) dùng trong công nghiệp bột giặt và chất tẩy rửa.
Sản xuất gôm sinh học
Nhiều vi sinh vật tiết vào môi trường một số loại đường phức gọi là gôm. Gôm có vai trò bảo vệ tế bào vi sinh vật khỏi bị khô, ngăn cản sự tiếp xúc với virut, đồng thời là nguồn dự trữ cacbon và năng lượng. Học tốt Sinh học 10	107
Gôm được dùng trong công nghiệp để sản xuất kem, sản xuất phủ bề mặt bánh và làm chất phụ gia trong công nghiệp khai thác dầu hoả. Trong y học gôm được dùng làm chất thay huyết tương trong sinh hóa học, làm chất tách chiết enzim.
B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI
Câu 1. Vi khuẩn lam tổng hợp prôtêin của mình từ nguồn cacbon và nitơ ở đâu? Kiểu dinh dưỡng của chúng là gì?
Vi khuẩn lam tổng hợp prôtêin của mình: nguồn cacbon là do quá trình quang tự dưỡng, sử dụng diệp lục a là chính. Nguồn nitơ là nhờ nitrogenaza cố định nitơ phân tử diễn ra chủ yếu trong tế bào dị hình.
Câu 2. Điển sự sai khác của hai quá trình lên men vào bảng sau:
Đặc điểm
Lên men lactic
Lên men rượu
Loại
vi sinh vật
Vi khuẩn lactic đồng hình và dị hình.
Nấm men rượu, ngoài ra có thể có một số nấm mốc và vi khuẩn.
Sản phẩm
Lên men đồng hình: axit lactic.
Lên men dị hình: axit lactic, co2, êtilic và axit hữu cơ khác.
Nấm men: rượu êtilic, co2.
Vi khuẩn, nấm mốc: rượu, co2, các chất hữu cơ khác.
Nhận biết
Có mùi chua
Có mùi rượu
Câu 3. Tại sao khi để quả vải chín qua 3-4 ngày thì có mùi chua?
Để quả vải chín qua 3-4 ngày có vị chua là vì dịch quả vải chứa rất nhiều đường, dễ bị nấm men ở vỏ quả xâm nhập vào và xảy ra quá trình lên men, chúng chuyển hoá đường thành rượu và từ rượu thành axit (có mùi chua).
Câu 4. Tác hại của các quá trình phân giải ở vi sinh vật ?
Gây hư hỏng thực phẩm.
Làm giảm chất lượng của các loại lương thực, đồ dùng và hàng hoá.
Làm ô nhiễm môi trường lây truyền bệnh tật.
Cả a và b đều đúng.
Đáp án', d
Câu 5. Vi sinh vật có khả năng tổng hợp những hợp chất nào?
a. Lipit	b. Prôtêin và axit nuclêic
c. Pôlisaccarit	d. Cả a, b và c đều đúng
Đáp ám d