CỐ ĐỊNH QUANG HỢP CO2
Mặc dù hầu hết vi sinh vật có thể cố định CO2 ít nhất là trong các phản ứng bổ sung tuy nhiên chỉ các cơ thể tự dưỡng mới có khả năng sử dụng CO2 làm nguồn carbon duy nhất hoặc chủ yếu. Sự khử và cố định CO2 đòi hỏi nhiều năng lượng. Các cơ thể tự dưỡng thường thu năng lượng nhờ sự hấp thu ánh sáng trong quang hợp nhưng một số nhận được năng lượng từ phản ứng oxy hoá các chất cho electron vô cơ khử. Sự cố định CO2 tự dưỡng có ý nghĩa quyết định đối với sự
sống trên trái đất vì nó cung cấp chất hữu cơ cho các cơ thể dị dưỡng. Vi sinh vật có thể cố định CO2 hoặc chuyển phân tử vô cơ này thành carbon hữu cơ và đồng hoá nó theo ba con đường chủ yếu. Hầu như tất cả các vi sinh vật tự dưỡng đều cố định CO2 qua con đường trao đổi chất đặc biệt được gọi là chu trình Calvin (cũng gọi là chu trình Calvin-Benson hoặc chu trình pentosephosphate khử). Mặc dù hoạt động trong các cơ thể quang hợp có nhân thật và hầu hết cơ thể quang hợp có nhân nguyên thuỷ nhưng chu trình Calvin lại vắng mặt ở Archaea (Cổ khuNn), một số vi khuNn kỵ khí bắt buộc và một số vi khuNn hiếu khí. N hững vi khuNn này thường sử dụng một trong hai con đường khác. Một số archaea (Thermoproteus, Sulfolobus) và các vi khuNn Chlorobium và Desulfobacter sử dụng con đường acid tricarboxylic khử. Ở các vi khuNn sinh metan, vi khuNn khử sulfate và các vi khuNn sinh acetate (các vi khuNn tạo thành acetate từ CO2 trong quá trình lên men) lại tồn tại con đường Acetyl-CoA. Chu trình Calvin gặp trong chất nền (stroma) của lục lạp của các vi sinh vật nhân thật tự dưỡng. Vi khuNn la, một số vi khuNn nitrate hoá và các thiobacilli chứa các thể vùi, đa diện gọi là cacboxysom. Cacboxysom chứa enzyme ribulo- 1,5-bisphosphate carboxylase, có thể là vị trí cố định CO2 hoặc vị trí dự trữ carboxylase và các protein khác. Có thể chia chu trình Calvin thành 3 pha: carboxyl hoá, khử và tái sản. Sơ đồ chung của chu trình được giới thiệu ở hình18.4.
Pha carboxyl hoá (carboxylation phase)
Sự cố định CO2 được xúc tác bởi enzyme ribulo-1,5-bisphosphatecarboxylase hoặc oxygenase (rubisco) (Hình 18.3) xúc tác việc gắn CO2 vào ribulo-1,5-bisphosphate (RuBP) tạo thành 2 phân tử 3-phosphorus-glycerat (PGA).
Enzyme xúc tác bổ sung CO 2 vào ribulo-1,5-bisphosphate tạo thành 1 chất trung gian không b ề n, sau đó chất này bị phân giải thành 2 phân tử 3-phosphorusglycerat. (Theo: Prescott và cs, 2005)
Pha khử (reduction phase)
Tiếp theo, PGA bị khử thành glyceraldehyde-3-phosphate. Sự khử được xúc tác bởi 2 enzyme, thực chất là sự đảo nghịch một phần của con đường đường phân mặc dù glyceraldehyde-3-phosphate-dehydrogenase khác với enzyme đường phân
trong việc sử dụng N ADP+ thay cho N AD+ (hình 18.4).
Pha tái sinh (regeneration phase)
Trong pha này RuBP được tái sản và sản ra các hidrat-carbon như glyceraldehyde-3-phosphate, fructose za và glucose (Hình 18.4). Phần này của chu trình chi với con đường pentose-phosphate và bao gồm các phản ứng của transketolase và transaldolase. Chu trình được hoàn thành khi phosphorusribulokinase tái tạo RuBP.Để tổng hợp fructose -6-phosphate hoặc glucose -6-phosphate từ CO2 chu trình phải hoạt động 6 lần để sản ra hexose cần thiết và tái tạo 6 phân tử RuBP. 6RuBP + 6CO2 → 12PGA → 6RuBP + Fructose -6-P Việc cố định một CO2 thành chất hữu cơ cần 3ATP và 2N ADPH. Glucose được tạo thành từ CO2 theo phương trình sau:
6CO2 + 18ATP + 12N ADPH + 12H+ + 12H2O → glucose + 18ADP + 18Pi +
12N ADP+
Trên đây là sơ đồ vắn tắt của chu trình chỉ với các pha carboxyl hóa và khử được trình bày chi ti ế t. 3 ribulo-1,5-bisphosphate được carboxyl hóa tạo thành sáu 3-phosphorusglycerat trong pha carboxyl hóa. Các chất này được chuyển hóa thành 6 glycerat-3-phosphate rồi có thể thành dihydroxyacetone phosphate (DHAP) 5 trong số 6 triose (glyceraldehyde phosphate và dihydroxyacetone phosphate) được dùng để tạo lại 3 ribulo-1,5-bisphosphate trong pha tái sản. Triose còn lại được dùng trong sinh tổng hợp. Những con số trong ngoặc đơn ở bên phải phía dưới chỉ ra dòng carbon này. (Theo: Prescott và cs, 2005)
ATP và N ADPH được cung cấp bởi các phản ứng sáng quang hợp hay bởi sự oxy hoá các phân tử vô cơ ở các vi khuNn hoá tự dưỡng. Sau đó các đường tạo thành trong chu trình Calvin có thể được dùng để tổng hợp các phân tử cần thiết khác.
- Giáo trình Vi sinh vật học
- Lược sử nghiên cứu Vi sinh vật học
- Vi sinh vật thuộc giới sinh vật nào
- Các đặc điểm chung của vi sinh vật
- Thành tế bào
- Màng sinh chất
- Tế bào chất
- Thể nhân
- Bao nhầy
- Tiên mao và khuẩn mao
- Khuẩn mao và Khuẩn mao giới
- Các ngành vi khuẩn
- Vi khuẩn lưu huỳnh màu tía
- Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía
- Vi khuẩn lưu huỳnh màu lục
- Vi khuẩn không lưu huỳnh màu lục
- Vi khuẩn lam
- Vi khuẩn sinh nội bào tử
- Trực khuẩn Gram âm, lên men , hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc
- Trực khuẩn Gram âm , không lên men , hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc
- Cầu khuẩn Gram âm, kỵ khí bắt buộc
- Trực khuẩn, phẩy khuẩn, xoắn khuẩn Gram âm, kỵ khí
- Cầu khuẩn Gram dương hiếu khí và kỵ khí không bắt buộc
- Trực khuẩn Gram dương hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc
- Trực khuẩn không quy tắc, không bào tử
- Cầu khuẩn Gram dương kỵ khí bắt buộc
- Phân loại xạ khuẩn
- Mở đầu về cổ khuẩn
- Các hình thức dinh dưỡng ở cổ khuẩn
- Môi trường sống của cổ khuẩn và giả thuyết về hình thành sự sống trên trái đất
- Cổ khuẩn sinh methane (methanogens)
- Nhuộm Gram (phương pháp Hucker cải tiến)
- Nhuộm tiên mao
- Kiểm tra khả năng di động
- Nhuộm bào tử
- Nhuộm vỏ nhầy (Capsule)
- Nhuộm thành tế bào
- Nhuộm hạt PHB (Poly-β-hydroxybutyric acid)
- Nhuộm hạt dị nhiễm
- Nhuộm tinh thể protein (ở Bacillus thuringiensis)
- Nhuộm vi khuẩn kháng acid
- Điều kiện nuôi cấy và đặc điểm sinh lý
- Các đặc điểm sinh hóa
- Vài nét lịch sử nghiên cứu của virus học
- Cấu tạo cơ bản của virus
- Vỏ capsid
- Vỏ ngoài của virus
- Protein của virus
- Acid nucleic của virus
- Phân loại virus
- Các virus chính gây bệnh cho người
- Hình ảnh một số virus thông thường
- Đại cương về vi nấm
- Hình thái và cấu tạo của sợi nấm
- Vách ngăn ở sợi nấm
- Mô
- Phương pháp lấy mẫu nấm sợi
- Phương pháp phân lập nấm sợi
- Phương pháp định loại nấm sợi
- Phân loại nấm men
- Các phương pháp thực nghiệm dùng để định tên nấm men
- Các chi nấm men thuộc ngành nấm túi
- Các chi nấm men thuộc ngành nấm đảm
- Vi tảo
- Vai trò của vi tảo trong tự nhiên và trong đời sống nhân loại
- Hình thái và cấu tạo tế bào của Tảo
- Tảo đơn bào thuộc Tảo lục
- Ngành tảo lông roi lệch
- Ngành Tảo mắt
- Khái quát về các phương pháp phân loại vi sinh vật truyền thống
- Phân tích acid nucleic
- Lai ADN
- Nhân gene và kỹ thuật giải trình tự ADN
- Phiếu thông tin về chủng vi sinh vật bảo quản
- Chức năng của bộ sưu tập vi sinh vật
- Một số điểm lưu ý đối với một Bộ sưu tập vi sinh vật
- Giới thiệu chung về một số phương pháp bảo quản vi sinh vật
- Một số phương pháp phổ biến sử dụng trong bảo quản các nhóm vi sinh vật cụ thể
- Yêu cầu dinh dưỡng của vi sinh vật
- Các loại hình dinh dưỡng của vi sinh vật
- Môi trường nuôi cấy
- Sự hấp thu các chất dinh dưỡng ở vi sinh vật
- Đường cong sinh trưởng
- Xác định sự sinh trưởng của vi sinh vật
- Nuôi cấy liên tục vi sinh vật
- Ảnh hưởng của các nhân tố môi trường đến sự sinh trưởng của vi sinh vật
- Sự sinh trưởng của vi sinh vật trong môi trường tự nhiên
- Định nghĩa thuật ngữ
- Các phương pháp tiêu diệt vi sinh vật
- Các điều kiện ảnh hưởng đến hiệu quả của các nhân tố kháng vi sinh vật
- Sử dụng các phương pháp vật lý để khống chế vi sinh vật
- Sử dụng các phương pháp hóa học để khống chế vi sinh vật
- Đánh giá hiệu lực của các tác nhân kháng vi sinh vật
- Năng lượng
- Enzyme
- Tính chất và ý nghĩa của việc điều chỉnh trao đổi chất
- Khu trú trao đổi chất
- Điều hòa hoạt tính enzyme
- Đại cương về trao đổi chất
- Sự phân giải glucose thành pyruvate
- Lên men
- Chu trình acid tricarboxylic
- Sự vận chuyển electron và phosphoryl hóa oxy hóa
- Hô hấp kị khí
- Sự phân giải các hidrat carbon và các polime dự trữ nội bào
- Phân giải lipid
- Phân giải protein và acid amine
- Oxi hóa các phân tử hữu cơ
- Quang hợp
- Sử dụng năng lượng trong sinh tổng hợp ở vi sinh vật
- Các nguyên tắc điều chỉnh sinh tổng hợp
- Cố định quang hợp co2
- Tổng hợp các đường và polisaccharide
- Sự đồng hóa phosphorus
- Tổng hợp các amino acid
- Các phản ứng bổ sung
- Tổng hợp các purine
- Tổng hợp lipid
- Tổng hợp peptidoglycan
- Các kiểu tổng hợp thành tế bào
