微生物培養(yǎng)基配制技術(shù)-微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸

模塊五微生物培養(yǎng)基配制技術(shù)Microbialculturemediumpreparationtechnology任務(wù)二微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸知識(shí)目標(biāo)：0501020304熟悉微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型掌握微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式掌握培養(yǎng)基的類(lèi)型及應(yīng)用掌握培養(yǎng)基的配制與應(yīng)用了解培養(yǎng)基的配制原則任務(wù)二微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸技能目標(biāo)能夠根據(jù)不同微生物選擇不同培養(yǎng)基能進(jìn)行幾種常用培養(yǎng)基的配制任務(wù)二微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸內(nèi)容導(dǎo)入由于微生物沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的攝食和排泄器官，只能通過(guò)細(xì)胞表面的滲透屏障進(jìn)行物質(zhì)交換。滲透屏障由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、莢膜及黏液層構(gòu)成，其中細(xì)胞膜是控制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入和代謝產(chǎn)物排除的主要屏障。根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過(guò)程中的特點(diǎn)，可將微生物進(jìn)入細(xì)胞的方式分為單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和膜泡運(yùn)輸四種方式。任務(wù)二微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸任務(wù)內(nèi)容01單純擴(kuò)散02促進(jìn)擴(kuò)散03主動(dòng)運(yùn)輸微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式04膜泡運(yùn)輸特點(diǎn)：擴(kuò)散是非特異性的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收方式：如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)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；在擴(kuò)散過(guò)程中營(yíng)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；物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俾瘦^慢：速率與胞內(nèi)外營(yíng)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；不需要載體參與；擴(kuò)散是一個(gè)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?？蛇\(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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。一、單純擴(kuò)散(simplediffusionorpassivediffusion)一、單純擴(kuò)散(simplediffusionorpassivediffusion)

單純擴(kuò)散模式圖細(xì)胞膜外細(xì)胞膜內(nèi)細(xì)胞膜三營(yíng)養(yǎng)物通過(guò)與細(xì)胞膜上載體蛋白（也稱(chēng)作透過(guò)酶permease）的可逆性結(jié)合來(lái)加快其傳遞速度二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion/transport)特點(diǎn)：在促進(jìn)擴(kuò)散過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)本身在分子結(jié)構(gòu)上也不會(huì)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(guò)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(guò)高時(shí),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(jiàn)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(guò)這種方式完成的。二、促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion/transport)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?nèi)?、主?dòng)運(yùn)輸(Activetransport)在代謝能的推動(dòng)下，通過(guò)膜上特殊載體蛋白逆養(yǎng)料濃度梯度吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)程特點(diǎn)：物質(zhì)在主動(dòng)運(yùn)輸?shù)倪^(guò)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(duì)被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)有高度的立體專(zhuān)一性被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中不發(fā)生任何化學(xué)變化不同的微生物在主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程中所需的能量的來(lái)源不同，好氧微生物中直接來(lái)自呼吸能，厭氧微生物主要來(lái)自化學(xué)能，光合微生物中則主要來(lái)自光能。主動(dòng)運(yùn)輸是微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。三、主動(dòng)運(yùn)輸(Activetransport)主動(dòng)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四、基因轉(zhuǎn)位(Grouptranslocation)基因轉(zhuǎn)位是一種特殊的主動(dòng)運(yùn)輸，與普通的主動(dòng)運(yùn)輸相比，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生了化學(xué)變化（糖在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生了磷酸化）。其余特點(diǎn)與主動(dòng)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)輸四、基因轉(zhuǎn)位(Grouptranslocation)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。四、基因轉(zhuǎn)位(Grouptranslocation)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(shí)，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通過(guò)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(duì)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。四、基因轉(zhuǎn)位(Grouptranslocation)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丙酮酸四種運(yùn)輸營(yíng)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(dòng)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(wú)慢由濃至稀相等無(wú)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