微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式

微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式1、單純擴(kuò)散(simplediffusionorpassivediffusion)被輸送的物質(zhì)，靠細(xì)胞內(nèi)外濃度為動力，以透析或擴(kuò)散的形式從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的擴(kuò)散。Simplediffusionmeansthatthemoleculescanpassdirectlythroughthemembrane.Diffusionisalwaysdownaconcentrationgradient.Thislimitsthemaximumpossibleconcentrationofthemoleculeinsidethecell(oroutsidethecellifitisawasteproduct).Theeffectivenessofdiffusionisalsolimitedbythediffusionrateofthemolecule.Therefore,thoughdiffusionisaneffectiveenoughtransportmechanismforsomesubstances(suchasH2O),thecellmustutilizeothermechanismsformanyofitstransportneeds.微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式1、單純擴(kuò)散(simplediffusionorpassivediffusion)特點(diǎn)：①擴(kuò)散是非特異性的營養(yǎng)物質(zhì)吸收方式：如營養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)胞膜中的含水小孔，由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)擴(kuò)散；②在擴(kuò)散過程中營養(yǎng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化：即既不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng)，本身的分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化；③物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾瘦^慢：速率與胞內(nèi)外營養(yǎng)物質(zhì)的濃度差有關(guān)，即隨細(xì)胞膜內(nèi)外該物質(zhì)濃度差的降低而減小，直到胞內(nèi)外物質(zhì)濃度相同；④不需要載體參與；擴(kuò)散是一個不需要代謝能的運(yùn)輸方式：因此，物質(zhì)不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸。⑤可運(yùn)送的養(yǎng)料有限：限于水、溶于水的氣體，及分子量小，脂溶性、極性小的營養(yǎng)物質(zhì)。微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式smosisflowstowardshighsaltconcentrations微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式

單純擴(kuò)散模式圖細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)細(xì)胞膜微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式三營養(yǎng)物通過與細(xì)胞膜上載體蛋白（也稱作透過酶permease）的可逆性結(jié)合來加快其傳遞速度促進(jìn)擴(kuò)散

(facilitateddiffusion/transport)Facilitateddiffusionutilizesmembraneproteinchannelstoallowchargedmolecules(whichotherwisecouldnotdiffuseacrossthecellmembrane)tofreelydiffuseinandoutofthecell.ThesechannelscomesintogreatestusewithsmallionslikeK+,Na+,andCl-.Thespeedoffacilitatedtransportislimitedbythenumberofproteinchannelsavailable,whereasthespeedofdiffusionisdependentonlyontheconcentrationgradient.微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)特點(diǎn)：在促進(jìn)擴(kuò)散過程中營養(yǎng)物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會發(fā)生變化不消耗代謝能量，故不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸運(yùn)輸?shù)乃俾视砂麅?nèi)外該物質(zhì)的濃度差決定需要細(xì)胞膜上的載體蛋白（透過酶）參與物質(zhì)運(yùn)輸被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)與載體蛋白有高度的特異性養(yǎng)料濃度過高時,與載體蛋白出現(xiàn)飽和效應(yīng)促進(jìn)擴(kuò)散的運(yùn)輸方式多見于真核微生物中，例如通常在厭氧生活的酵母菌中，某些物質(zhì)的吸收和代謝產(chǎn)物的分泌是通過這種方式完成的。微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式Embededprotein:微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式Proteinsthatactascarriersaretoolargetomoveacrossthemembrane.Theyaretransmembraneproteins.Theycyclebetweentwoconformationsinwhichasolutebindingsiteisaccessibleononesideofthemembraneortheother.微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式促進(jìn)擴(kuò)散模式圖細(xì)胞膜細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)恢復(fù)原構(gòu)象移位再循環(huán)結(jié)合結(jié)合構(gòu)象改變微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式oractiveansport

微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式主動運(yùn)輸(Activetransport)在代謝能的推動下，通過膜上特殊載體蛋白逆養(yǎng)料濃度梯度吸收營養(yǎng)物質(zhì)的過程微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式主動運(yùn)輸(Activetransport)特點(diǎn)：物質(zhì)在主動運(yùn)輸?shù)倪^程中需要消耗代謝能可以進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸方式需要載體蛋白參與對被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的立體專一性被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)在轉(zhuǎn)移的過程中不發(fā)生任何化學(xué)變化不同的微生物在主動運(yùn)輸過程中所需的能量的來源不同，好氧微生物中直接來自呼吸能，厭氧微生物主要來自化學(xué)能，光合微生物中則主要來自光能。主動運(yùn)輸是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式

Comparisonofpassiveandactivetransport.

Legend:Ifunchargedsolutesaresmallenough,theycanmovedowntheirconcentrationgradientsdirectlyacrossthelipidbilayeritselfbysimplediffusion.Examplesofsuchsolutesareethanol,carbondioxide,andoxygen.Mostsolutes,however,cancrossthemembraneonlyifthereisamembranetransportprotein(acarrierproteinorachannelprotein)totransferthem.Asindicated,passivetransport,inthesamedirectionasaconcentrationgradient,occursspontaneously,whereastransportagainstaconcentrationgradient(activetransport)requiresaninputofenergy.Onlycarrierproteinscancarryoutactivetransport,butbothcarrierproteinsandchannelproteinscancarryoutpassivetransport.微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式主動運(yùn)輸模式圖細(xì)胞膜細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)恢復(fù)原構(gòu)象移位再循環(huán)結(jié)合構(gòu)象改變ADP+PiATP微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式Na+-K+-ATP酶系統(tǒng)Na+-K+-ATPase是存在于原生質(zhì)膜上的一種重要離子通道蛋白功能:

利用ATP能量將Na+由細(xì)胞內(nèi)“泵”出胞外,并將K+“泵”入胞內(nèi)。該酶由大小兩個亞基組成（MW:12萬萬）微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式作用步驟:1.ATP酶(E)在細(xì)胞內(nèi)側(cè)與3個Na+結(jié)合,同時消耗能量;2.磷酸化ATP酶(E+)構(gòu)象變化將Na+排除胞外,并與2個K+

結(jié)合;3.K+激發(fā)E+脫磷酸化恢復(fù)為E,同時將K+運(yùn)入細(xì)胞.微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式

基因轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動運(yùn)輸，與普通的主動運(yùn)輸相比，營養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生了化學(xué)變化（糖在運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生了磷酸化）。其余特點(diǎn)與主動運(yùn)輸相同。基因轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧和兼性厭氧型細(xì)菌中，也主要是用于單（或雙）糖與糖的衍生物，以及核苷與脂肪散的運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位(Grouptranslocation)微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式在酶Ⅰ的作用下HPr被激活在酶Ⅱ的作用下P-HPr將磷酸轉(zhuǎn)移給糖微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式運(yùn)送機(jī)制:是依靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng),即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng).運(yùn)送步驟:1.熱穩(wěn)載體蛋白(HPr)的激活

細(xì)胞內(nèi)高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基團(tuán)把HPr激活。酶1

PEP+HPr丙酮酸+P-HPrHPr是一種低分子量的可溶性蛋白，結(jié)合在細(xì)胞膜上，具有高能磷酸載體的作用。微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式2、糖被磷酸化后運(yùn)入膜內(nèi)膜外環(huán)境中的糖先與外膜表面的酶2結(jié)合，再被轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)膜表面。這時，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通過酶2的作用將糖-磷酸釋放到細(xì)胞內(nèi)。酶2

P-HPr+糖糖-P+HPr酶2是一種結(jié)合于細(xì)胞膜上的蛋白，它對底物具有特異性選擇作用，因此細(xì)胞膜上可誘導(dǎo)出一系列與底物分子相應(yīng)的酶2。微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式基團(tuán)移位模式圖細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)SSSS細(xì)胞膜Enz2Enz2Enz2Enz2SSHPrP~PHPr~Enz1+PEP丙酮酸微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式四種運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)方式的比較比較項(xiàng)目單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位特異載體蛋白運(yùn)輸速度物質(zhì)運(yùn)輸方向胞內(nèi)外濃度運(yùn)輸分子能量消耗運(yùn)輸后物質(zhì)的結(jié)構(gòu)無慢由濃至稀相等無特異性不需要不變有快由濃至稀相等特異性不需要不變有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要不變有快由稀至濃胞內(nèi)濃度高特異性需要改變微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式SpecialCases1.

Endocytosis2.

Exocytosis微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式Therearefourtypesofcarrier-mediatedtransportsystemsinprocaryotes.Thecarrierisaprotein(orgroupofproteins)thatfunctioninthepassageofasmallmoleculefromonesideofamembranetoanother.Atransportsystemmaybeasingletransmembranousproteinthatformsachannelthatadmitspassageofaspecificsolute.Oratransportsystemmaybeacoordinatedsystemofproteinsthatbindsandsequentiallypassesasmallmoleculethroughmembrane.Transportsystemshavethepropertyofspecificityforthesolutetransported.Sometransportsystemstransportasinglesolutewiththesamespecificityandkineticsasanenzyme.Sometransportsystemswilltransport(structurally)relatedmolecules,althoughatreducedefficiencycomparedtotheirprimarysubstrate.Mosttransportsystemstransportspecificsugars,aminoacids,anionsorcationsthatareofnutritionalvaluetothebacterium.微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式Figure12.Transportprocessesinbacterialcells.Solutesenterorexitfrombacterialcellsbymeansofoneofthreeprocesses:uniport,symport(alsocalledcotransport)andantiport(alsocalledexchangediffusion).Transportsystems(Figure13below)operatebyoneoranotheroftheseprocesses.微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式Facilitateddiffusionsystems(FD)aretheleastcommontypeoftransportsysteminbacteria.Actually,theglyceroluniporterinE.coliistheonlywellknownfacilitateddiffusionsystem.FDinvolvesthepassageofaspecificsolutethroughacarrierthatformsachannelinthemembrane.Thesolutecanmoveineitherdirectionthroughthemembranetothepointofofequilibriumonbothsidesofthemembrane.Althoughthesystemiscarrier-mediatedandspecific,noenergyisexpendedinthetransportprocess.Forthisreasontheglycerolmoleculecannotbeaccumulatedagainsttheconcentrationgradient.Facilitateddiffusionsystems(FD)微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式Iondriventransportsystems(IDT)andBinding-proteindependenttransportsystems(BPDT)areactivetransportsystemsthatareusedfortransportofmostsolutesbybacterialcells.IDTisusedforaccumulationofmanyionsandaminoacids;BPDTisfrequentlyusedforsugarsandaminoacids.IDTisasymportorantiportprocessthatusesahydrogenion(H+)i.e.,protonmotiveforce(pmf),orsomeothercation,i.e.,chemiosmoticpotential,todrivethetransportprocess.IDTsystemssuchasthelactosepermeaseofE.coliutilizetheconsumptionofahydrogenionduringthetransportoflactose.Thustheenergyexpendedduringactivetransportoflactoseisintheformofpmf.Thelactosepermeaseisasingletransmembranouspolypeptidethatspansthemembraneseventimesformingachannelthatspecificallyadmitslactose.微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)方式Grouptranslocationsystems(GT),morecommonlyknownasthephosphotransferasesystem(PTS)inE.coli,areusedprimarilyforthetransportofsugars.Likebindingprotein-dependenttransportsystems,theyarecomposedofseverald