Tham khảo bài thuyết trình 'khả năng chuyển hóa của các chất', khoa học tự nhiên, công nghệ sinh học phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Khả năng chuyển hóa của các chất
- 07/10/2011
Nội dung
Vòng tuần hoàn nitrogen trong tự nhiên
Vai trò của VSV trong vòng tuần hoàn nitrogen
Vai trò của VSV trong các quá trình chuyển
hóa nitrogen
Vai trò của VSV trong vòng tuần hoàn
Vòng tuần hoàn nitrogen trong tự nhiên
nitrogen
Trong tự nhiên, N tồn tại ở nhiều dạng khác nhau.
Trong cơ thể sinh vật, N tồn tại ở dạng các phân tử
hữu cơ như protein, aa
Sinh vật chết VSV hoại sinh phân giải aa
Các aa NH3 hoặc NH4+ vi khuẩn amon hóa
NH4+ NO3- vi khuẩn nitrate hóa
NO3- N2 vi khuẩn phản nitrate hóa
N2 các hợp chất N hữu cơ vi khuẩn cố định đạm
Nếu sự hoạt động của một nhóm nào đó ngừng lại,
toàn bộ sự chuyển hoá của vòng tuần hoàn cũng sẽ bị
ảnh hưởng nghiêm trọng.
1
- 07/10/2011
Quá trình amon hóa
Quá trình amon hóa Sự amon hóa urea
Sự amon hóa urea Urea có trong thành phần nước tiểu của người và động
Sự amon hóa protein vật. Urea chứa tới 46.6% nitrogen, vì thế nó là một nguồn
dinh dưỡng đạm tốt đối với cây trồng.
Tuy nhiên, thực vật không thể đồng hoá trực tiếp urea mà
phải qua quá trình amôn hoá
Quá trình amon hóa Quá trình amon hóa
Quá trình amôn hoá urea chia làm 2 giai đoạn Trong nước tiểu còn có acid uric, tồn tại trong đất một thời
Giai đoạn đầu dưới tác dụng của enzyme urease tiết ra bởi gian acid uric sẽ bị phân giải thành urea và acid tartronic.
các vi sinh vật, urea sẽ bị thuỷ phân tạo thành muối Sau đó urea tiếp tục bị phân giải thành NH3.
carbonate amoni.
Giai đoạn 2, carbonate amoni chuyển hoá thành NH3, CO2
và H2O.
CO(NH2)2 + 2 H2O (NH4)2CO3
(NH4)2CO3 2NH3 + CO2 + H2O
2
- 07/10/2011
Quá trình amon hóa Quá trình amon hóa
Nhóm vi sinh vật phân giải urea và acid uric còn có khả Nhiều loại vi khuẩn có khả năng amôn hoá urea, chúng
năng amôn hoá cyanamid calci là một loại phân bón hoá đều tiết ra enzyme urease. Trong đó có một số loài có hoạt
học. tính phân giải cao như Planosarcina urea, Micrococcus
Chất này sau khi đi vào đất cũng bị chuyển hoá thành urea urea, Bacillus amylovorum, Proteus vulgaris…
rồi sau đó qua quá trình amôn hoá được chuyển thành Đa số vi sinh vật phân giải urea thuộc nhóm hiếu khí hoặc
NH3. kỵ khí không bắt buộc, chúng ưa pH trung tính hoặc hơi
CN-NCa + 2 H2O CN-NH2 + Ca(OH)2 kiềm.
CN-NH2 + H2O CO(NH2) Bởi vậy khi sử dụng urea làm phân bón người ta thường
kết hợp với bón vôi hoặc tro, đồng thời làm thoáng đất.
Quá trình amon hóa
Quá trình amon hóa protein
Protein là thành phần quan trọng của tế bào
Protein chứa tới 15 – 17% nitrogen, nhưng cây trồng
không thể hấp thu trực tiếp protein mà phải thông qua sự
phân huỷ của vi sinh vật.
Vi sinh vật phân huỷ protein có khả năng tiết ra enzyme
protease bao gồm proteinase và peptidase
3
- 07/10/2011
Quá trình amon hóa Quá trình amon hóa
Các acid amin bị deamin hoá bởi vi sinh vật nhờ enzyme Tỷ lệ C:N trong đất rất quan trọng đối với nhóm vi sinh
deaminase, sau đó tạo ra sản phẩm cuối cùng là amôn vật phân huỷ protein
Các acid amin có vòng như tryptophan, khi phân giải sẽ Nếu như tỷ lệ này quá cao, trong đất quá ít đạm vi sinh vật
tạo thành các hợp chất có mùi thối như indole và skatole sẽ tranh chấp thức ăn đạm đối với cây trồng, chúng phân
Các acid amin chứa S như methionine, cystein, vi sinh vật huỷ được bao nhiêu là hấp thu bấy nhiêu.
giải phóng ra H2S, chất này độc đối với cây trồng Nếu tỷ lệ C:N quá thấp, đạm dư thừa, quá trình phân huỷ
Một số hợp chất amin sinh ra trong quá trình amôn hoá có sẽ chậm lại, cây trồng không có đạm khoáng để hấp thụ.
tác dụng độc đối với người và động vật. Ví dụ Ala- Tỷ lệ C:N bằng 20 là thích hợp nhất cho quá trình amôn
deaminose như histamin, armatin…đó chính là nguyên hoá protein, có lợi nhất đối với cây trồng.
nhân bị nhiễm độc hức ăn thịt cá thiu thối hoặc thịt
hộp để quá lâu (ô nhiễm thực phẩm)
Quá trình amon hóa
Quá trình nitrate hóa
Nhiều vi sinh vật có khả năng amôn hoá protein.
Nhóm vi khuẩn có Bacillus mycoides, B.mesentericus, B. Sau quá trình amôn hoá NH3, một phần phản ứng với
subtilis, Pseudomonas fluorescens, Clostridium các anion trong đất tạo thành các muối amôn. Một phần
sporogenes… muối amôn cũng được cây trồng hấp thu, phần còn lại
Xạ khuẩn có Streptomyces griseus… được oxy hoá thành dạng nitrate gọi là quá trình nitrate
Vi nấm có Aspergillus oryzae, A. flavus, A. niger, hoá.
Penicilium camemberti… Nhóm vi sinh vật tiến hành quá trình này gọi chung là
nhóm vi khuẩn nitrate hoá bao gồm 2 nhóm tiến hành qua
2 giai đoạn.
4
- 07/10/2011
Quá trình nitrate hóa Quá trình nitrate hóa
Giai đoạn nitrite hóa Giai đoạn nitrate hóa
Là quá trình oxy hóa NH4+ tạo thành NO2- Là quá trình oxy hóa NO2- thành NO3-
NH4+ + 3/2 O2 NO2- + H2O + 2H + Q NO2- + ½ O2 NO3- + Q
Nhóm vi khuẩn nitrite hoá bao gồm 4 chi khác nhau: Nhóm vi khuẩn tiến hành oxy hoá NO2- thành NO3-
Nitrosomonas, Nitrosocystis, Nitrosolobus và bao gồm 3 chi khác nhau: Nitrobacter, Nitrospira và
Nitrosospira Nitrococcus
Quá trình nitrate hóa
Giai đoạn nitrate hóa Quá trình phản nitrate
Quá trình nitrate hoá là một khâu quan trọng trong vòng Là quá trình các hợp chất đạm dạng nitrate ở trong đất rất
tuần hoàn nitrogen, nhưng đối với nông nghiệp nó có dễ bị khử biến thành nitrogen phân tử
nhiều điều bất lợi.
Dạng đạm nitrate thường dễ bị rữa trôi quá trình phản
nitrate hoá tạo thành khí N2 làm cho đất mất đạm.
Anion NO3- thường kết hợp với ion H+ trong đất tạo thành
HNO3 làm cho pH đất giảm xuống rất bất lợi cho cây
trồng.
Hơn nữa, lượng NO3- dư thừa trong đất được cây trồng
hấp thu nhiều làm cho hàm lượng nitrate trong sản phẩn
lương thực, thực phẩm cao gây độc cho người và gia súc.
5
- 07/10/2011
Quá trình cố định nitrogen
Phản ứng khử NO3- thành N2 chỉ xảy ra trong điều kiện kỵ Cơ chế của quá trình cố định nitrogen phân tử
khí
Vi khuẩn cố định nitrogen
Nhóm vi sinh vật thực hiện quá trình phản nitrate hoá
phân bố rộng rãi trong đất. Thuộc nhóm tự dưỡng hoá
năng có Thiobacillus denitrificans, Hydrogenomonas
agilis… Thuộc nhóm dị dưỡng có Pseudomonas
denitrificans, Micrococcus denitrificanas, Bacillus
licheniformis…
Đối với nông nghiệp quá trình phản nitrate hoá là một quá
trình bất lợi vì nó làm cho đất mất đạm
Quá trình cố định nitrogen Quá trình cố định nitrogen
Cơ chế quá trình cố định nitrogen phân tử Quá trình cố định nitơ sinh học là một quá trình khử N2
thành NH3 dưới tác dụng của men nitrogenase sinh ra bởi
Nitơ phân tử được cấu tạo từ 2 nguyên tử nitơ nối vi sinh vật.
với nhau bằng 3 dây nối N ≡ N.
Nếu muốn liên kết nitơ với hydro amoniac thì
phản ứng phải được tiến hành ở nhiệt độ 6000C và
áp suất 1000 atm.
Trong khi đó nhóm vi khuẩn cố định nitơ có thể biến
khí nitơ thành hợp chất đạm ở các điều kiện bình
thường về nhiệt độ và áp suất. Vậy cơ chế cố định của
nó là như thế nào?
NH3 được hình thành đến một mức độ nào đó sẽ kìm
hãm sự hoạt động của nitrogenase, nó chính là yếu tố
điều hoà hoạt tính của enzyme.
6
- 07/10/2011
Quá trình cố định nitrogen Quá trình cố định nitrogen
Ở vi khuẩn cố định nitơ sống cộng sinh với cây bộ đậu, cơ Vi khuẩn cố định nitrogen
chế cố định nitơ có phần nào phức tạp hơn vì nó có liên
quan đến thực vật Vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh với cây bộ đậu còn gọi là
Thực vật tạo ra Leghemoglobin, chất này đóng vai trò vi khuẩn nốt sần. Chúng hình thành những nốt sần ở rễ
chuỗi chuyển điện tử từ quá trình quang hợp của cây vào cây, đôi khi ở cả thân cây phần gần với đất và cư trú trong
nitrogenase của vi khuẩn đó.
Tại nốt sần, vi khuẩn tiến hành quá trình cố định nitơ, sản
phẩm cố định được một phần sử dụng cho vi khuẩn và
một phần sử dụng cho cây
Rhizobium
Quá trình cố định nitrogen Quá trình cố định nitrogen
Azotobacter trong môi trường nhân tạo có đặc tính đa
Vi khuẩn nốt sần thuộc loại hiếu khí, ưa pH trung tính hình:
hoặc hơi kiềm, thích hợp với nhiệt độ 28 - 300C, độ ẩm 60 Khi còn non chúng có dạng trực khuẩn hình que, có tiên
- 80%. mao, có khả năng di động.
Chúng có khả năng đồng hoá các nguồn carbon khác Khi già Azotobacter mất khả năng di động, tế bào chuyển
nhau như các loại đường đơn, đường kép, acid hữu cơ, thành dạng hình cầu, xung quanh được bao bọc bởi một lớp
vỏ nhày
glycerin v.v...
Clostridium là một loại vi khuẩn kị khí sống tự do trong
Trong đất có hai họ vi khuẩn chủ yếu: Azotobacter, đất, có khả năng hình thành bào tử. Loài phổ biến nhất
Clostridium trong đất là Clostridium pasteurianum
Khi còn non có khả năng di động bởi tiên mao.
Khi già mất khả năng di động. Khi hình thành bào tử thường
có hình con thoi do bào tử hình thành lớn hơn kích thước tế
bào.
7
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
