I. Quá trình tổng hợp
- Vi sinh vật có thời gian phân đôi ngắn nên quá trình hấp thu, chuyển hoá, tổng hợp các chất của tế bào diễn ra rất nhanh.
Tổng hợp các chất
Phần lớn vi sinh vật có khả năng tự tổng hợp được các loại axit amin nhờ sử dụng năng lượng và enzim nội bào. Các axit amin được liên kết với nhau để tạo thành prôtêin thông qua dịch mã.
- Tổng hợp polisaccarit nhờ chất khởi đầu là ADP – glucozo
(Glucôzơ)n + ADP-glucôzơ → (Glucôzơ)n+1 + ADP
- Tổng hợp lipit khi kết hợp glixerol với các axit béo bằng liên kết este.
- Các bazo nito kết hợp với đường 5 cacbon và axit photphoric để tạo ra các nuclêôtit, sự liên kết các nuclêôtit tạo ra các axit nuclêic. ADN tự nhân đôi và phiên mã để tổng hợp ARN.
Một số virut ARN có phiên mã ngược, tổng hợp ADN từ phân tử ARN nhờ enzim phiên mã ngược.
Ứng dụng tổng hợp các chất ở vi sinh vật
Nhờ vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng nhanh và khả năng tổng hợp sinh khối cao, con người sử dụng vi sinh vật để tạo ra:
- Một số loại axit amin quý như axit glutamic nhờ vi khuẩn Corynebacterium glutamicum, lizin nhờ các vi khuẩn Brevibacterium
- Tạo prôtêin đơn bào nhờ nấm men, sản xuất sinh khối từ vi sinh vật làm thức ăn giàu dinh dưỡng dùng trong chăn nuôi, giảm thải ô nhiễm môi trường...
- Tạo các chất khác nhờ công nghệ di truyền vi sinh vật: như Insulin của người, các enzim amilaza, prôtêaza, lipaza, các chất dự trữ của vi sinh vật như các hạt pôlime nhựa.
II. Quá trình phân giải
Đối với các chất dinh dưỡng có phân tử lớn như axit nuclêic, prôtêin, tinh bột, lipit... không thể vận chuyển qua màng sinh chất, các vi sinh vật phải tiết vào môi trường các enzim thủy phân các cơ chất trên thành các chất đơn giản – phân giải ngoại bào.
Phân giải các chất
- Vi sinh vật tiết prôtêaza ra môi trường phân giải prôtêin thành các axit amin rồi hấp thu vào trong tế bào.
- Vi sinh vật phân giải ngoại bào các polisaccarit khác nhau thành các đơn phân, lên men etilic, lên men lactic tạo ra CO2 và các chất hữu cơ như: etanol, axit lactic...
- Vi sinh vât có khả năng tiết ra hệ enzim phân giải xenlulôzơ để phân giải xác thực vật làm cho đất giàu dinh dưỡng và tránh ô nhiễm môi trường.
-Vi sinh vật tiết ra enzim lipaza ngoại bào phân giải lipit ở môi trường thành axit béo và glixêrol.
Ứng dụng phân giải các chất ở vi sinh vật
Phân giải axit nucleic và prôtêin:
Ứng dụng làm tương, nước mắm...Prôteaza của vi sinh vật sẽ phân giải prôtein của cá, đậu tương thành axit amin. Dùng nước muối để chiết các axit amin này để tạo ra nước mắm.
Phân giải pôlisaccarit:
+ Lên men rượu êtilic từ tinh bột (sản xuất bia, rượu):
+ Lên men lactic từ đường (làm sữa chua, ủ chua thực phẩm, thức ăn gia súc):
Glucôzơ → Axit lactic
+ Phân giải xenlulôzơ:
Hợp chất chủ yếu trong xác thực vật là xenlulôzơ
Vi sinh vât có khả năng tiết ra hệ enzim phân giải xenlulôzơ để phân giải xác thực vật làm cho đất giàu dinh dưỡng và tránh ô nhiễm môi trường.
Một số ứng dụng:
- Sản xuất thực phẩm cho người và thức ăn gia súc.
- Cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng.
+ Xác động thực vật → vi sinh vật phân giải thành các chất dinh dưỡng → cây hấp thụ
+ Rác thải → vi sinh vật phân giải thành phân bón
- Phân giải các chất độc: Vi khuẩn, nấm phân giải các hoá chất độc (thuốc trừ sâu, diệt cỏ...) tồn đọng trong đất làm giảm mức độ ô nhiễm đất, vi sinh vật tiết ra enzim phân giải dầu để xử lí các vụ tràn dầu trên biển.
- Bột giặt sinh học: là bột giặt được cho thêm vào một số enzim VSV như: amilaza, prôtêaza... để tẩy sạch các vết bẩn.
- Cải thiện công nghiệp thuộc da: dùng enzim prôtêaza và lipaza để tẩy sạch bộ da động vật, không ô nhiễm môi trường, đạt hiệu quả cao hơn
Tác hại của quá trình phân giải ở vi sinh vật
- Gây hư hỏng thực phẩm: Thực phẩm để lâu dễ bị vi sinh vật phân hủy làm hỏng, thối.
- Làm giảm chất lượng của các loại đồ dùng: đồ gỗ, quần áo, sách vở cũng có thể bị vi sinh vật phá hủy.
III. Mối quan hệ giữa tổng hợp và phân giải
- Tổng hợp (đồng hóa) và phân giải (dị hóa) là 2 quá trình ngược chiều nhau, nhưng thống nhất và có mối quan hệ chặt chẽ trong hoạt động sống của tế bào. Đồng hóa tổng hợp các chất cung cấp cho quá trình dị hóa, còn dị hóa phân giải các chất cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho đồng hóa.
- Con người đã sử dụng mặt có lợi và hạn chế mặt có hại của quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật → phục vụ cho đời sống và bảo vệ môi trường.
