Dac diem cua qua trinh ho hap va len men

Đặng Thị Hương-K39c sư phạm sinh
Đặc điểm cơ bản của quá trình hô hấp và lên men
Các quá trình hô hấp ở tế bào vi sinh vật:
Quá trình đường phân.
Chu trình Krep.
Chuỗi truyền điện tử.
Các quá trình lên men:
Lên men rượu.
Lên men lactic.
Lên men khác.
3

Hô hấp tế bào VSV: là quá trình chuyển đổi năng lượng rất quan trọng của tế bào VSV.Trong quá trình đó,các phân tử cacbohiđrat bị phân giải đến CO2 và H2O, đồng thời năng lượng của chúng được giải phóng và chuyển thành dạng năng lượng rất dễ sử dụng chứa trong các phân tử ATP.
Sơ đồ tổng quan các quá trình hô hấp của tế bào VSV
4
Đường phân
C.T Crep
Truyền e
Bào tương
Chất nền của ti thể
Màng trong của ti thể
.Các quá trình hô hấp điển hình ở tế bào VSV
Tế bào chất (VSV nhân sơ)
Màng tế bào (VSV nhân sơ)
5
Tổng quan quá trình hô hấp
Quá trình đường phân EMP:
Quá trình đường phân EMP
Hoạt hóa : glucoz glucoz-6-P fructoz-6-P fructoz-1,6-di P
Cắt mạch cacbon : fructoz-1,6-di p trioz photphat izomeraz glixeraldehit-3-P
Tạo thành piruvat : glixeraidehit-3-P 1,3 diphotphoglixelat 3 photphoglixerat 2 photphoglixerat photphoenolpiruvat piruvat
8
*Kết luận:
+ Phương trình tổng quát:
1 glucose + 2 ATP + 2NAD  2a.pyruvic + 4 ATP + 2NADH2
+ Từ 1 phân tử đường glucose tạo 2 phân tử pyruvate và 2 ATP và 2NADH2
9
1. Đường phân
ATP
ADP
ATP
ADP
NAD+
NAD+
NADH
NADH
2ADP
2ADP
2ATP
2ATP
Axit piruvic
Axit piruvic
10
* Một số trường hợp đặc biệt trong điều kiện có Oxy
1.Con đường Pento-phosphat (PP) hay còn gọi là con đường Hexo-mono phosphate (HMP)- diễn ra khi VK bị đột biến ở 1 enzyme ở con đường EMP
- Con đường này giúp cho nhiều vi khuẩn chuyển hoá glucose thành pyruvate không qua con đường EMP,con đường PP còn cung cấp NADH cần cho các phản ứng tổng hợp khử
Ta có phương trình tổng quát như sau:
Glucose6P + 6NADH  Pyruvate + 3CO2 + 6NADPH2 + NADH2 + ATP
Như vậy,con đường PP về mặt năng lượng chỉ bằng nửa con đường EMP
11
2. Con đường 2-keto-3 deoxi – 6- P- gluconat (KDPG) hay còn gọi là con đường Entner-Doudoroff
- Con đường này được phát hiện đầu tiên ở VK Pseudomonas
- Trước hết glucose-6-phosphat được chuyển thành 6-phosphat-gluconat như con đường EMP
Sau đó 6-phosphat-gluconat bị loại nước nhờ P-gluconat-dehidrase thành KDPG.
KDPG bị phân giải thành pyruvate và 3-P-glyceraldehit nhờ một aldolaza đặc hiệu.
Cuối cùng, 3-P-glyceraldehit lại đi theo con đường EMP để cho pyruvate
Phương trình tổng quát:
Glucose + 1ATP + 1NADP + NAD+  2 pyruvate +ATP + NADH2 + NADPH2
2. Chu trình Krep:
13
CO2
Co.A
NAD
NADH
AxêtylCo.A
Tế bào chất
Axit pyruvic
Oxy hoá pyruvat thành Acetyl-CoA
a.Giai đoạn 1:
- Oxy hoá pyruvat (sử
dụng NAD+ và bị khử
thành NADH) để tạo
thành acetyl CoA và
CO2 nhờ enzyme
pyruvat dehydrogenase
14
Giai đoạn 1


Acetyl gắn vào
oxaloacetate tạo
thành citrate nhờ
enzyme citrate
synthase xúc tác,là
phản ứng 1 chiều
15
b. Giai đoạn 2
Biến đổi citrate thành isocitrate thông qua cis aconitate được enzyme aconitase xúc tác
Oxi hoá iso-citrate thành α ketoglytarate và giải phóng CO2,phản ứng đảo chiều này được xúc tác bởi enzyme isocitrate dehydrogenase
Giai đoạn 2
16
c.Giai đoạn 3
- Oxi hoá α-ketoglytarate thành succinyl-CoA và giải phóng CO2 được phức enzyme α-ketoglytarate dehydrogenase xúc tác (phản ứng sử dụng chất nhận e- là NAD+)
- Biến đổi succinyl-CoA thành succinate được xúc tác bởi enzyme succinyl-CoA synthetase giải phóng năng lượng tích luỹ ở ATP và GTP
Giai đoạn 3

17
d.Giai đoạn 4

Oxi hoá succinate thành fumarate được xúc tác bởi enzyme Succinate dehydrogenase
Hydrat hoá fumarate thành malate đảo chiều được xúc tác bởi enzyme fumarase
Giai đoạn 4
18
e.Giai đoạn 5

- Oxi hoá malate thành oxaloacetate được xúc tác bởi enzyme malate dehydrogenase phụ thuộc NAD với chiều phản ứng luôn hướng về phía tạo oxaloacetate.Đến đây chu trình bắt đầu lại từ đầu.
Giai đoạn 5

19
Kết quả
Mỗi vòng chu trình bắt đầu bằng sự kết hợp nhóm acetyl với oxaloacetate cho đến khi tái sinh hoàn trả oxaloacetate ban đầu tạo ra 3NADH,1 FADH2,1 ATP(hoặc AGP) và giải phóng 2 CO2.
Năng lượng tạo thành trong quá trình đường phân (1 glucose phân rã thành 2 pyruvate là 2ATP ).
Tuy nhiên,khi 2 phân tử pyruvate nói trên bị oxh hoàn toàn thành CO2 sẽ tạo tới 38ATP
Chu trình Kreb
20
Chu trình Krep
Co.A

C
C
C
C
C
NAD+
NADH
CO2
C
C
C
C
NAD+
NADH
CO2
C
C
C
C
ADP
FAD+
FADH2
ATP
NAD+
NADH
Oxalôaxetat
3, Chuỗi truyền điện tử:
22
- NADH nhường cho FMN làm bật ra 2 H+ : các e- trở lại bề mặt của màng trong tới một protein chứa Fe.S.
- Hai e- lại nhường cho 2 phân tử ubiquynon (CoQ) và với một H+ của môi trường trong sẽ được khử thành semiquynon (QH)
- QH khuếch tán ra một phần phía ngoài của màng trong nhờ nhận 2e- bổ sung khi đi qua cytochtome b và 2 H+ phía trong của ty thể ,để tạo ra (hydroquynon) QH2
a. Ở màng trong của ty thể:
Chuỗi truyền điện tử ở màng trong ty thể
23
QH2 nhường các e- cho cytocrome C1 và giải phóng các H+ ra phía ngoài
Như vậy sẽ tạo ra một dòng liên tục của CoQ giữa 2 bề mặt của màng ty thể
Các e- sẽ được vận chuyển vào bên trong ty thể nhờ cytochrome c,a và a3 và được chuyển đến oxi phân tử để tạo thành nước.
Có 3 vị trí,nơi mà 2 H+ được bật ra từ phân tử NADH
Chuỗi truyền điện tử ở màng trong ty thể
24
b Ở màng của VSV nhân sơ (E.coli).
Màng tế bào chất của E.coli chứa một chuỗi hô hấp tương tự như ở ty thể
Các e- và H+ từ cơ chất nhờ các phản ứng trung gian của NADH được nhường cho FADH2 làm bật ra 2H+
Các e- trở lại mặt trong đến một protein chứa Fe.S,các e- và 2H+ của môi trường khử một phân tử CoQ thành QH2
Chuỗi truyền điện tử ở màng tế bào ở VK E.Coli
25
QH2 khuếch tán ra một phần phía ngoài của màng và ở đây nó giải phóng 2 H+
Cuối cùng thì các e- được mang vào bên trong của tế bào nhờ cytocrome b và O,rồi vận chuyển đến oxigen để tạo nước
Như vậy cũng có 2 vị trí có 2 H+ được bắn ra từ phân tử NADH
Chuỗi truyền điện tử ở màng tế bào ở VK E.Coli
26
Các giai đoạn chính trong quá trình hô hấp
27
Các giai đoạn chính trong quá trình hô hấp
II, Các quá trình lên men:
30
1 .Lên men Lactic :gồm có lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình
Lên men lactic đồng hình :quá trình này do sự hoạt động chuyển hoá đường theo con đường EMP của 2 giống VK : Lactobacilus và 1 số loài trong giống Streptococcus (ứng dụng trong muối dưa,làm sữa chua…)
Lên men dị hình : do sự lên men đường theo con đường HMP ở các giống VK Leuconostoc,Bactterium,1 số loài trong giống Lactobacilus và Streptococcus
Pyruvate bị khử thành acid lactic nhờ enzyme lactate dehyrogenase.
Như vậy,quá trình khử 2 p.tử Pyruvate thành acid lactic sẽ tạo ra 2 NAD+
31
2 .Lên men rượu ethanol
Nấm men,nấm mốc và một số VSV khác lại giải quyết vấn đề NAD+ bằng cách lên men rượu tạo ethanol và khí CO2 từ Pyruvate thông qua 2 giai đoạn:
+ Pyruvate bị decarboxyl hoá nhờ enzyme pyruvate decarboxylase giải phóng CO2 và tạo acetaldehyde
+ acetaldehyde bị khử thành ethanol nhờ NADH được xúc tác bởi enzyme alcohol dehydrogenase
Phương trình tổng quát
C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2
32
3. Một số loại lên men khác
a, Lên men Propionic
- Chủ yếu do giống VK Propionibacterium,chúng thuộc loại kí sinh không bắt buộc.Chúng đóng vai trò quan trọng trong chế biến phomat
b,Lên men Butyric
- Chủ yếu là do VK Clostridium,là VK kị khí không bắt buộc