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

• Vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên:

- Chuyển hóa vật chất trong tự nhiên: Vi sinh vật là một mắt xích quan trong trong lưới thức ăn của hệ sinh thái, góp phần tạo nên vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên.

- Làm sạch môi trường: Vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ từ xác chết của 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, một số vi sinh vật có khả năng cố định đạm góp phần cải tạo đất.

• Vai trò của vi sinh vật trong đời sống con người:

- Trong trồng trọt: ứng dụng vi sinh vật để sản xuất phân bón vi sinh, thuốc trừ sâu sinh học,… thay thế phân bón và thuốc trừ sâu hóa học, mang lại năng suất cho cây trồng, bảo vệ môi trường.

- Trong chăn nuôi: ứng dụng vi sinh vật để ủ thức ăn cho vật nuôi, sản xuất các chế phẩm sinh học giúp vật nuôi tăng cường sức đề kháng, cho năng suất cao.

- Trong bảo quản và chế biến thực phẩm: ứng dụng vi sinh vật để sản xuất rượu, bia, muối chua rau củ,…

- Trong sản xuất dược phẩm: ứng dụng vi sinh vật để sản xuất thuốc kháng sinh, vaccine, men tiêu hóa,…

Ví dụ: Lên men lactic đồng hình tạo ra lactic acid, không có hiện tượng sủi bọt còn lên men lactic dị hình tạo ra hỗn hợp lactic acid, ethanol, acetic acid và CO2 (làm xuất hiện hiện tượng sủi bọt khí).

- Ví dụ về quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật:

+ Quá trình tổng hợp ở vi sinh vật: tổng hợp protein từ các amino acid; tổng hợp lipid từ glycerol và acid béo,….

+ Quá trình phân giải ở vi sinh vật: phân giải đường đơn thành năng lượng qua hô hấp và lên men, phân giải protein thành các amino acid,…

- Các chất hữu cơ đa phân tử được phân giải nhờ các enzyme do các vi sinh vật tiết ra phá vỡ liên kết giữa các thành phần cấu tạo để tạo thành các chất đơn giản.

- Ứng dụng quá trình phân giải vào đời sống:

+ Ứng dụng phân giải các hợp chất carbohydrate ở vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm lên men như sữa chua, rượu, nước trái cây lên men, lên men bột bánh mì, sản xuất ethanol sinh học, …

+ Ứng dụng phân giải protein ở vi sinh vật để tạo ra nước mắm, nước tương,…

+ Ứng dụng sự phân giải của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường, sản xuất bột giặt sinh học,…

Một số loại chế phẩm sinh học từ vi sinh vật:

- Sinh khối (hoặc protein đơn bào): Tảo xoắn Spirulina (thuộc Cyanobacteria) là nguồn thực phẩm chức năng, tảo Chlorella được dùng làm nguồn protein và vitamin bổ sung vào kem, sữa chua, bánh mì.

- Amino acid bổ sung vào thực phẩm: Chủng vi khuẩn đột biến Corynebacterium glutamicum đã được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất các amino acid như glutamic acid, lysine, valine,… Ngoài ra, một amino acid được dùng làm gia vị nhằm tăng độ ngon ngọt của các món ăn đó là glutamic acid (ở dạng natri glutamate – mì chính).

Đặc điểm chung của quá trình tổng hợp các chất hữu cơ:

- Đều là quá trình đồng hóa, tổng hợp các chất phức tạp từ các chất đơn giản giúp hình thành các hợp chất (vật liệu) để xây dựng và duy trì các hoạt động của vi sinh vật.

- Đều là các quá trình tích lũy năng lượng.

Vì tỉ lệ S/V của con bò nhỏ hơn cây đậu nành, và nhỏ hơn rất nhiều so với vi sinh vật nên tốc độ sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vật nhanh hơn rất nhiều so với cây đậu và con bò, do đó sinh khối do vi sinh vật tạo ra là lớn nhất

Một số thông tin liên quan tới gôm sinh học:

- Khái niệm: Gôm sinh học là một số loại polysaccharide do vi sinh vật tiết vào môi trường

- Vai trò đối với vi sinh vật: 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.

- Ứng dụng trong đời sống con người: Gôm được dùng trong công nghiệp để sản xuất kem phủ bề mặt bánh hay làm chất phụ gia trong công nghiệp khai thác dầu hỏa. Trong y học, gôm được dùng làm chất thay huyết tương và trong sinh hóa học dùng làm chất tách chiết enzyme.

Điểm chung:

+ Đều là các quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản.

+ Đều sử dụng các enzyme trong quá trình phân giải.

+ Đều cung cấp năng lượng cho tế bào.

Điểm riêng