I. Khái quá về quá trình tổng hợp ở vi sinh vật
- Tổng hợp là quá trình tạo ra phân tử hữu cơ phức tạp từ những chất đơn giản.
- Quá trình tổng hợp ở vi sinh vật là quá trình hình thành các hợp chất để xây dựng và duy trì hoạt động của vi sinh vật, đồng thời tích lũy năng lượng.
II. Tổng hợp carbohydrate
- Carbohydrate mà vi sinh vật tổng hợp được: tinh bột , cellulose, chitin, peptidoglycan, glycogen...
(glucose)n + [ADP-glucose] → (glucose)n+1 + ADP
*** Các quá trình tổng hợp ở vi sinh vật:
+ Quang hợp (thải oxygen) ở vi khuẩn lam, tảo là con đường phổ biến và quan trọng nhất. => Tổng hợp glucose
+ Quang khử (không thải oxygen) ở vi khuẩn màu lục, màu tía => Tổng hợp glucose
+ Hóa tổng hợp ở vi khuẩn sắt, vi khuẩn nitrate
=> Vai trò và ứng dụng
+ Glucose làm nguyên liệu xây dựng tế bào và dự trữ năng lượng, Chitin cấu tạo nấm, peptidoglycan cấu tạo thành vi khuẩn và cellulose cấu tạo thành tảo lục.
+ Góp phần tạo hợp chất hữu cơ cho sinh giới, cung cấp O2 cho sinh vật và con người (quang hợp)
+ Con người sử dụng vi sinh vật quang tổng hợp để sản xuất thực phẩm, dược phẩm và nhiên liệu.
*** Một số loại polysaccharide vi sinh vật tiết vào môi trường gọi là 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 carbohydrate => Ứng dụng trong công nghiệp để sản xuất kem phủ bề mặt hay làm chất phụ gia trong công nghiệp khai thác dầu hỏa, dùng làm chất thay thế huyết tương trong y học...
III. Tổng hợp nucleic acid
- DNA, RNA được tổng hợp tương tự ở mọi tế bào sinh vật, các phân tử nucleic acid được tạo nên nhờ sự liên kết các nucleotide.
- Một số vi sinh vật (vi khuẩn lam, Rhizobium) có thể chuyển hóa nitrogen của khí quyển thành ammonia (NH3) cung cấp nitrogen cho cả hệ sinh thái.
- Nucleotide được tổng hợp từ 1 gốc đường 5 cacbon + amino acid + phosphoric acid tạo đơn phân nucleotid rồi liên kết các nucleotid (tất cả các phản ứng đều sử dụng ATP).
IV. Tổng hợp protein
- Phần lớn vi sinh vật có khả năng tổng hợp được toàn bộ 20 loại amino acid, trong khi còn người không làm được.
- Con người ứng dụng vi sinh vật để sản xuất amino acid: sản xuất glutamic acid từ khuẩn Corynebacterium glutamicum, sản xuất sinh khối Tảo xoắn Spirulina là nguồn thực phẩm chức năng ...
V. Tổng hợp lipid
- Các vi sinh vật tổng hợp lipid từ nguyên liệu là glycerol và acid béo.
Glycerol + acid béo → Lipid
- Lipid là thành phần chính của màng tế bào và màng ngoài của vi khuẩn Gram âm.
- Con người ứng dụng quá trình này trong sản xuất dầu diesel sinh học.
VI. Tổng hợp kháng sinh và ứng dụng
- Vi sinh vật có thể tổng hợp kháng sinh để ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác.
=> Do đó có thể tuyển chọn và nuôi vi sinh vật để sản xuất thuốc kháng sinh trong điều trị bệnh tật.
- Ví dụ: Kháng sinh penicillin được sản xuất từ nấm mốc Penicillium chrysogenum
