微生物吸收营养物质方式

微生物吸收营养物质方式1、单纯扩散(simplediffusionorpassivediffusion)被输送的物质，靠细胞内外浓度为动力，以透析或扩散的形式从高浓度区向低浓度区的扩散。Simplediffusionmeansthatthemoleculescanpassdirectlythroughthemembrane.Diffusionisalwaysdownaconcentrationgradient.Thislimitsthemaximumpossibleconcentrationofthemoleculeinsidethecell(oroutsidethecellifitisawasteproduct).Theeffectivenessofdiffusionisalsolimitedbythediffusionrateofthemolecule.Therefore,thoughdiffusionisaneffectiveenoughtransportmechanismforsomesubstances(suchasH2O),thecellmustutilizeothermechanismsformanyofitstransportneeds.微生物吸收营养物质方式1、单纯扩散(simplediffusionorpassivediffusion)特点：①扩散是非特异性的营养物质吸收方式：如营养物质通过细胞膜中的含水小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散；②在扩散过程中营养物质的结构不发生变化：即既不与膜上的分子发生反应，本身的分子结构也不发生变化；③物质运输的速率较慢：速率与胞内外营养物质的浓度差有关，即随细胞膜内外该物质浓度差的降低而减小，直到胞内外物质浓度相同；④不需要载体参与；扩散是一个不需要代谢能的运输方式：因此，物质不能进行逆浓度运输。⑤可运送的养料有限：限于水、溶于水的气体，及分子量小，脂溶性、极性小的营养物质。微生物吸收营养物质方式smosisflowstowardshighsaltconcentrations微生物吸收营养物质方式

单纯扩散模式图细胞膜外细胞膜内细胞膜微生物吸收营养物质方式三营养物通过与细胞膜上载体蛋白（也称作透过酶permease）的可逆性结合来加快其传递速度促进扩散

(facilitateddiffusion/transport)Facilitateddiffusionutilizesmembraneproteinchannelstoallowchargedmolecules(whichotherwisecouldnotdiffuseacrossthecellmembrane)tofreelydiffuseinandoutofthecell.ThesechannelscomesintogreatestusewithsmallionslikeK+,Na+,andCl-.Thespeedoffacilitatedtransportislimitedbythenumberofproteinchannelsavailable,whereasthespeedofdiffusionisdependentonlyontheconcentrationgradient.微生物吸收营养物质方式促进扩散(facilitateddiffusion)特点：在促进扩散过程中营养物质本身在分子结构上也不会发生变化不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输运输的速率由胞内外该物质的浓度差决定需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与物质运输被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性养料浓度过高时,与载体蛋白出现饱和效应促进扩散的运输方式多见于真核微生物中，例如通常在厌氧生活的酵母菌中，某些物质的吸收和代谢产物的分泌是通过这种方式完成的。微生物吸收营养物质方式Embededprotein:微生物吸收营养物质方式微生物吸收营养物质方式Proteinsthatactascarriersaretoolargetomoveacrossthemembrane.Theyaretransmembraneproteins.Theycyclebetweentwoconformationsinwhichasolutebindingsiteisaccessibleononesideofthemembraneortheother.微生物吸收营养物质方式促进扩散模式图细胞膜细胞膜外细胞膜内恢复原构象移位再循环结合结合构象改变微生物吸收营养物质方式oractiveansport

微生物吸收营养物质方式主动运输(Activetransport)在代谢能的推动下，通过膜上特殊载体蛋白逆养料浓度梯度吸收营养物质的过程微生物吸收营养物质方式主动运输(Activetransport)特点：物质在主动运输的过程中需要消耗代谢能可以进行逆浓度运输的运输方式需要载体蛋白参与对被运输的物质有高度的立体专一性被运输的物质在转移的过程中不发生任何化学变化不同的微生物在主动运输过程中所需的能量的来源不同，好氧微生物中直接来自呼吸能，厌氧微生物主要来自化学能，光合微生物中则主要来自光能。主动运输是微生物吸收营养物质的主要方式。微生物吸收营养物质方式

Comparisonofpassiveandactivetransport.

Legend:Ifunchargedsolutesaresmallenough,theycanmovedowntheirconcentrationgradientsdirectlyacrossthelipidbilayeritselfbysimplediffusion.Examplesofsuchsolutesareethanol,carbondioxide,andoxygen.Mostsolutes,however,cancrossthemembraneonlyifthereisamembranetransportprotein(acarrierproteinorachannelprotein)totransferthem.Asindicated,passivetransport,inthesamedirectionasaconcentrationgradient,occursspontaneously,whereastransportagainstaconcentrationgradient(activetransport)requiresaninputofenergy.Onlycarrierproteinscancarryoutactivetransport,butbothcarrierproteinsandchannelproteinscancarryoutpassivetransport.微生物吸收营养物质方式微生物吸收营养物质方式主动运输模式图细胞膜细胞膜外细胞膜内恢复原构象移位再循环结合构象改变ADP+PiATP微生物吸收营养物质方式Na+-K+-ATP酶系统Na+-K+-ATPase是存在于原生质膜上的一种重要离子通道蛋白功能:

利用ATP能量将Na+由细胞内“泵”出胞外,并将K+“泵”入胞内。该酶由大小两个亚基组成（MW:12万万）微生物吸收营养物质方式作用步骤:1.ATP酶(E)在细胞内侧与3个Na+结合,同时消耗能量;2.磷酸化ATP酶(E+)构象变化将Na+排除胞外,并与2个K+

结合;3.K+激发E+脱磷酸化恢复为E,同时将K+运入细胞.微生物吸收营养物质方式微生物吸收营养物质方式

基因转位是一种特殊的主动运输，与普通的主动运输相比，营养物质在运输的过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发生了磷酸化）。其余特点与主动运输相同。基因转位主要存在于厌氧和兼性厌氧型细菌中，也主要是用于单（或双）糖与糖的衍生物，以及核苷与脂肪散的运输基团转位(Grouptranslocation)微生物吸收营养物质方式在酶Ⅰ的作用下HPr被激活在酶Ⅱ的作用下P-HPr将磷酸转移给糖微生物吸收营养物质方式运送机制:是依靠磷酸转移酶系统,即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸转移酶系统.运送步骤:1.热稳载体蛋白(HPr)的激活

细胞内高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基团把HPr激活。酶1

PEP+HPr丙酮酸+P-HPrHPr是一种低分子量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，具有高能磷酸载体的作用。微生物吸收营养物质方式2、糖被磷酸化后运入膜内膜外环境中的糖先与外膜表面的酶2结合，再被转运到内膜表面。这时，糖被P-HPr上的磷酸激活，并通过酶2的作用将糖-磷酸释放到细胞内。酶2

P-HPr+糖糖-P+HPr酶2是一种结合于细胞膜上的蛋白，它对底物具有特异性选择作用，因此细胞膜上可诱导出一系列与底物分子相应的酶2。微生物吸收营养物质方式基团移位模式图细胞膜外细胞膜内SSSS细胞膜Enz2Enz2Enz2Enz2SSHPrP~PHPr~Enz1+PEP丙酮酸微生物吸收营养物质方式四种运输营养物质方式的比较比较项目单纯扩散促进扩散主动运输基团转位特异载体蛋白运输速度物质运输方向胞内外浓度运输分子能量消耗运输后物质的结构无慢由浓至稀相等无特异性不需要不变有快由浓至稀相等特异性不需要不变有快由稀至浓胞内浓度高特异性需要不变有快由稀至浓胞内浓度高特异性需要改变微生物吸收营养物质方式SpecialCases1.

Endocytosis2.

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