SỰ TRAO ĐỔI CHẤT CỦA VI KHUẨN: CÁC LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA CHÚNG - SINH HỌC - 2026

Quá trình trao đổi chất của vi khuẩn bao gồm một loạt các phản ứng hóa học cần thiết cho sự sống của các sinh vật này. Sự trao đổi chất được chia thành các phản ứng thoái hóa hoặc dị hóa, và phản ứng tổng hợp hoặc đồng hóa.

Những sinh vật này thể hiện sự linh hoạt đáng ngưỡng mộ về con đường sinh hóa của chúng, có thể sử dụng nhiều nguồn carbon và năng lượng khác nhau. Kiểu trao đổi chất quyết định vai trò sinh thái của mỗi vi sinh vật.

Nguồn: pixabay.com

Giống như các dòng sinh vật nhân thực, vi khuẩn chủ yếu được tạo thành từ nước (khoảng 80%) và phần còn lại ở dạng khô, được tạo thành từ protein, axit nucleic, polysaccharide, lipid, peptidoglycan và các cấu trúc khác. Quá trình trao đổi chất của vi khuẩn hoạt động để đạt được sự tổng hợp các hợp chất này, sử dụng năng lượng từ quá trình dị hóa.

Sự trao đổi chất của vi khuẩn không khác nhiều so với các phản ứng hóa học có ở các nhóm sinh vật khác phức tạp hơn. Ví dụ, có những con đường trao đổi chất phổ biến ở hầu hết mọi sinh vật, chẳng hạn như con đường phân hủy glucose hoặc đường phân.

Kiến thức chính xác về các điều kiện dinh dưỡng mà vi khuẩn cần để phát triển là điều cần thiết để tạo ra môi trường nuôi cấy.

Các dạng trao đổi chất và đặc điểm của chúng

Sự trao đổi chất của vi khuẩn rất đa dạng. Những sinh vật đơn bào này có nhiều "lối sống" trao đổi chất khác nhau cho phép chúng sống trong những khu vực có hoặc không có oxy và cũng khác nhau giữa nguồn cacbon và năng lượng mà chúng sử dụng.

Tính dẻo sinh học này đã cho phép chúng cư trú tại một loạt các môi trường sống khác nhau và đóng các vai trò đa dạng trong hệ sinh thái mà chúng sinh sống. Chúng tôi sẽ mô tả hai phân loại trao đổi chất, thứ nhất liên quan đến việc sử dụng oxy và thứ hai là bốn phân loại dinh dưỡng.

Sử dụng oxy: kỵ khí hoặc hiếu khí

Quá trình trao đổi chất có thể được phân loại là hiếu khí hoặc kỵ khí. Đối với sinh vật nhân sơ kỵ khí hoàn toàn (hoặc kỵ khí bắt buộc), oxy tương tự như một chất độc. Vì vậy, chúng phải sống trong những môi trường hoàn toàn không có nó.

Thuộc loại vi khuẩn kỵ khí ưa khí, vi khuẩn có thể chịu được môi trường oxy, nhưng không có khả năng hô hấp tế bào - oxy không phải là chất nhận electron cuối cùng.

Một số loài nhất định có thể có hoặc không sử dụng oxy và rất "dễ nuôi", vì chúng có khả năng luân phiên hai chuyển hóa. Nói chung, quyết định liên quan đến điều kiện môi trường.

Ở một thái cực khác, chúng ta có một nhóm các vi khuẩn hiếu khí bắt buộc. Như tên của nó, những sinh vật này không thể phát triển trong điều kiện thiếu oxy, vì nó rất cần thiết cho quá trình hô hấp tế bào.

Chất dinh dưỡng: các chất cần thiết và các nguyên tố vi lượng

Trong các phản ứng trao đổi chất, vi khuẩn lấy chất dinh dưỡng từ môi trường của chúng để lấy năng lượng cần thiết cho sự phát triển và duy trì của chúng. Chất dinh dưỡng là một chất phải được kết hợp để đảm bảo sự tồn tại của nó thông qua việc cung cấp năng lượng.

Năng lượng từ các chất dinh dưỡng hấp thụ được sử dụng cho quá trình tổng hợp các thành phần cơ bản của tế bào nhân sơ.

Các chất dinh dưỡng có thể được phân loại là thiết yếu hoặc cơ bản, bao gồm các nguồn cacbon, phân tử nitơ và phốt pho. Các chất dinh dưỡng khác bao gồm các ion khác nhau, chẳng hạn như canxi, kali và magiê.

Các nguyên tố vết chỉ được yêu cầu ở dạng vết hoặc lượng vết. Trong số đó có sắt, đồng, coban, trong số những loại khác.

Một số vi khuẩn không có khả năng tổng hợp một axit amin cụ thể hoặc một số vitamin nhất định. Những yếu tố này được gọi là yếu tố tăng trưởng. Về mặt logic, các yếu tố tăng trưởng rất khác nhau và phụ thuộc phần lớn vào loại sinh vật.

Danh mục dinh dưỡng

Vi khuẩn có thể được phân loại thành các loại dinh dưỡng có tính đến nguồn carbon mà chúng sử dụng và nguồn năng lượng của chúng từ đâu.

Carbon có thể được lấy từ các nguồn hữu cơ hoặc vô cơ. Các thuật ngữ sinh vật tự dưỡng hoặc sinh vật tự dưỡng được sử dụng, trong khi nhóm còn lại được gọi là sinh vật dị dưỡng hoặc sinh vật tự dưỡng.

Sinh vật tự dưỡng có thể sử dụng carbon dioxide như một nguồn carbon, và sinh vật dị dưỡng cần carbon hữu cơ để trao đổi chất.

Mặt khác, có một phân loại thứ hai liên quan đến năng lượng ăn vào. Nếu sinh vật có khả năng sử dụng năng lượng từ mặt trời, chúng tôi xếp nó vào loại quang dưỡng. Ngược lại, nếu năng lượng được chiết xuất từ ​​các phản ứng hóa học, chúng là sinh vật hóa dưỡng.

Nếu chúng ta kết hợp hai cách phân loại này, chúng ta sẽ thu được bốn loại dinh dưỡng chính của vi khuẩn (nó cũng áp dụng cho các sinh vật khác): sinh vật quang dưỡng, sinh vật quang dưỡng, sinh vật tự dưỡng và sinh vật biến dưỡng. Dưới đây chúng tôi sẽ mô tả từng khả năng trao đổi chất của vi khuẩn:

Photoautotrophs

Những sinh vật này thực hiện quá trình quang hợp, trong đó ánh sáng là nguồn năng lượng và carbon dioxide là nguồn carbon.

Giống như thực vật, nhóm vi khuẩn này có sắc tố diệp lục a, cho phép nó sản xuất oxy thông qua dòng electron. Ngoài ra còn có vi khuẩn có sắc tố không giải phóng oxy trong quá trình quang hợp.

Sinh vật quang dưỡng

Chúng có thể sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng, nhưng chúng không chuyển thành carbon dioxide. Thay vào đó, họ sử dụng rượu, axit béo, axit hữu cơ và carbohydrate. Các ví dụ nổi bật nhất là vi khuẩn không lưu huỳnh màu xanh lá cây và màu tím không lưu huỳnh.

Chemoautotrophs

Còn được gọi là chemoautotrophs. Chúng thu được năng lượng thông qua quá trình oxy hóa các chất vô cơ mà chúng cố định carbon dioxide. Chúng phổ biến trong mặt nạ phòng độc thủy tinh ở đại dương sâu.

Chemoheterotrophs

Trong trường hợp thứ hai, nguồn cacbon và năng lượng thường là cùng một nguyên tố, ví dụ, glucose.

Các ứng dụng

Kiến thức về chuyển hóa của vi khuẩn đã đóng góp to lớn vào lĩnh vực vi sinh lâm sàng. Việc thiết kế môi trường nuôi cấy tối ưu được thiết kế cho sự phát triển của một số mầm bệnh được quan tâm dựa trên sự trao đổi chất của nó.

Ngoài ra, có hàng chục xét nghiệm sinh hóa dẫn đến việc xác định một số sinh vật vi khuẩn không xác định. Các giao thức này cho phép thiết lập khung phân loại cực kỳ đáng tin cậy.

Ví dụ, hồ sơ dị hóa của môi trường nuôi cấy vi khuẩn có thể được nhận biết bằng cách áp dụng thử nghiệm lên men / oxy hóa Hugh-Leifson.

Phương pháp này bao gồm sự phát triển trong môi trường bán rắn với glucose và chất chỉ thị pH. Do đó, vi khuẩn oxy hóa phân hủy glucose, một phản ứng được quan sát thấy nhờ vào sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị.

Tương tự, có thể xác định những con đường mà vi khuẩn quan tâm sử dụng bằng cách thử nghiệm sự phát triển của chúng trên các chất nền khác nhau. Một số thử nghiệm này là: đánh giá con đường lên men của glucose, phát hiện các catalase, phản ứng của cytochrome oxidase, trong số những thử nghiệm khác.

Người giới thiệu

1. Negroni, M. (2009). Vi sinh vật khí khổng. Panamerican Medical Ed.
2. Prats, G. (2006). Vi sinh lâm sàng. Panamerican Medical Ed.
3. Rodríguez, J. Á. G., Picazo, JJ, & de la Garza, JJP (1999). Compendium of Medical Vi sinh vật học. Elsevier Tây Ban Nha.
4. Sadava, D., & Purves, WH (2009). Đời sống: Khoa học Sinh học. Panamerican Medical Ed.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Giới thiệu về vi sinh vật học. Panamerican Medical Ed.