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文檔簡介
微生物營養(yǎng)和培養(yǎng)基第一頁,共四十三頁,2022年,8月28日第三節(jié)微生物的營養(yǎng)吸收方式第二頁,共四十三頁,2022年,8月28日微生物們是怎樣吃東西的?第三頁,共四十三頁,2022年,8月28日所需的營養(yǎng)物質(zhì)不斷進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物及時分泌到細(xì)胞外物質(zhì)運輸?shù)膬蓚€過程:微生物第四頁,共四十三頁,2022年,8月28日一、物質(zhì)運輸?shù)恼系K第一層,莢膜與粘液層第二層,細(xì)胞壁第三層,細(xì)胞膜第五頁,共四十三頁,2022年,8月28日1.莢膜與粘液層莢膜和粘液層是由一層結(jié)構(gòu)疏松的多糖物質(zhì)組成,對大多數(shù)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞影響不大。第六頁,共四十三頁,2022年,8月28日2.細(xì)胞壁肽聚糖組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),只允許一定相對分子質(zhì)量以下的小分子物質(zhì)進(jìn)入,大分子物質(zhì)就不能通過肽聚糖的網(wǎng)眼孔。第七頁,共四十三頁,2022年,8月28日3.細(xì)胞膜
細(xì)胞膜具有選擇性滲透作用,即細(xì)胞膜具有允許一種物質(zhì)比另一種物質(zhì)更容易通過的特性。第八頁,共四十三頁,2022年,8月28日細(xì)胞膜的選擇性滲透作用營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入代謝產(chǎn)物排出無害物質(zhì)的進(jìn)入有用物質(zhì)的漏出保證防止細(xì)胞膜對物質(zhì)運輸影響最大,它能保證細(xì)胞與外界進(jìn)行合理的物質(zhì)交換。第九頁,共四十三頁,2022年,8月28日二、物質(zhì)運輸方式
除了原生動物外,其他各大類有細(xì)胞的微生物都是通過細(xì)胞膜的滲透和選擇吸收作用,從外界吸取營養(yǎng)物的。第十頁,共四十三頁,2022年,8月28日單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動運送基團(tuán)移位細(xì)胞膜運送營養(yǎng)物質(zhì)的4種方式第十一頁,共四十三頁,2022年,8月28日1.單純擴(kuò)散
單純擴(kuò)散(simplediffusion)又稱簡單擴(kuò)散、被動運送(passivetransport),指疏水性雙分子層細(xì)胞膜(包括孔蛋白在內(nèi))在無載體蛋白的參與下,單純依靠物理擴(kuò)散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親脂性分子被動通過的一種物質(zhì)運送方式。(1)定義第十二頁,共四十三頁,2022年,8月28日(2)單純擴(kuò)散特點②不消耗能量,動力來自參與擴(kuò)散的物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差,從高濃度向低濃度運送;①擴(kuò)散是非特異性的,不需載體蛋白協(xié)助;③擴(kuò)散過程中,物質(zhì)不與膜上各類分子發(fā)生反應(yīng),自身分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化。第十三頁,共四十三頁,2022年,8月28日物質(zhì)跨膜擴(kuò)散的能力和速率與該物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)!相對分子質(zhì)量小脂溶性極性小易通過擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞第十四頁,共四十三頁,2022年,8月28日氣體分子(O2、CO2)脂肪酸乙醇甘油苯某些氨基酸分子單純擴(kuò)散運輸?shù)奈镔|(zhì)第十五頁,共四十三頁,2022年,8月28日2.促進(jìn)擴(kuò)散
促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)指溶質(zhì)在運送過程中,必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白(carrierprotein)的協(xié)助,但不消耗能量的一類擴(kuò)散性運送方式。(1)定義第十六頁,共四十三頁,2022年,8月28日
載體蛋白有時稱作透性酶(permease)、移位酶
(translocase)或移位蛋白(translocatorprotein),一般通過誘導(dǎo)產(chǎn)生,它借助自身構(gòu)象的變化,在不耗能的條件下可加速把膜外高濃度的溶質(zhì)擴(kuò)散到膜內(nèi),直至膜內(nèi)外該溶質(zhì)濃度相等為止。每種載體只運輸相應(yīng)的物質(zhì),具有較高的專一性。載體蛋白(carrierprotein)第十七頁,共四十三頁,2022年,8月28日(2)促進(jìn)擴(kuò)散特點③不消耗能量,動力來自參與擴(kuò)散的物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差,從高濃度向低濃度運送。①需要細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助;②載體蛋白對被運送的物質(zhì)具有高度專一性;第十八頁,共四十三頁,2022年,8月28日釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)各種糖、氨基酸和維生素促進(jìn)擴(kuò)散吸收E.coli甘油促進(jìn)擴(kuò)散吸收第十九頁,共四十三頁,2022年,8月28日自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散速度的比較第二十頁,共四十三頁,2022年,8月28日3.主動運送
主動運送(activetransport)指一類須提供能量(包括ATP、質(zhì)子動勢或“離子泵”等)并通過細(xì)胞膜上特異性載體蛋白構(gòu)象的變化,而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質(zhì)運入膜內(nèi)的一種運送方式。屬于逆濃度梯度運送營養(yǎng)物的方式。(1)定義第二十一頁,共四十三頁,2022年,8月28日②消耗能量,逆濃度梯度運送物質(zhì);①需要細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助;(2)主動運送特點③
溶質(zhì)在運送前后不發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化。第二十二頁,共四十三頁,2022年,8月28日“選擇”能力—載體蛋白“濃縮”能力—逆濃度梯度第二十三頁,共四十三頁,2022年,8月28日作用步驟: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+運入細(xì)胞.第二十四頁,共四十三頁,2022年,8月28日主動運送可以運輸某些無機(jī)和有機(jī)離子以及糖類等。主動運送是逆濃度梯度運送營養(yǎng)物的方式,對許多生存在低濃度營養(yǎng)環(huán)境中的貧養(yǎng)菌(oligophyte,或稱寡養(yǎng)菌)的生存極為重要。第二十五頁,共四十三頁,2022年,8月28日4.基團(tuán)移位
基團(tuán)移位(grouptranslocation)指既需特異性載體蛋白的參與,又需耗能的一種物質(zhì)運送方式,其特點是溶質(zhì)在運送前后還會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化。(1)定義第二十六頁,共四十三頁,2022年,8月28日②消耗能量,逆濃度梯度運送物質(zhì);①需要細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助;③
溶質(zhì)在運送前后發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化。(2)基團(tuán)移位特點第二十七頁,共四十三頁,2022年,8月28日基團(tuán)移位運送的物質(zhì)各種糖類核苷酸丁酸腺嘌呤等葡萄糖果糖甘露糖N-乙酰葡糖胺等第二十八頁,共四十三頁,2022年,8月28日
在E.coli
中研究得較為清楚,主要靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(phosphotrasferasesystem)即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)進(jìn)行?;鶊F(tuán)移位的運送機(jī)制第二十九頁,共四十三頁,2022年,8月28日
此系統(tǒng)由24種蛋白組成,運送某一具體糖,至少有4種蛋白參與,其特點是每輸入一個葡萄糖分子,就要消耗一個ATP的能量。磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(phosphotrasferasesystem)第三十頁,共四十三頁,2022年,8月28日具體運送分兩步進(jìn)行:(1)熱穩(wěn)載體蛋白的激活細(xì)胞內(nèi)高能化合物——磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)的磷酸基團(tuán)通過酶Ⅰ的作用激活HPr:PEP+HPrPyr(丙酮酸)+P~HPr
酶Ⅰ第三十一頁,共四十三頁,2022年,8月28日HPr(heat-stablecarrierprotein,HPr)是一種低相對分子質(zhì)量的可溶性蛋白,結(jié)合在細(xì)胞膜上,起著高能磷酸載體的作用。
酶Ⅰ是一種可溶性細(xì)胞質(zhì)蛋白。HPr和酶Ⅰ在磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)中,均無底物特異性。第三十二頁,共四十三頁,2022年,8月28日(2)糖經(jīng)磷酸化而運入細(xì)胞膜內(nèi)
膜外環(huán)境中的糖先與細(xì)胞膜外表面上的底物特異膜蛋白——酶Ⅱc結(jié)合,接著糖分子被由P~HPr→酶Ⅱa→酶Ⅱb逐級傳遞來的磷酸基團(tuán)激活,最后通過酶Ⅱc再把這一磷酸糖釋放到細(xì)胞質(zhì)中。第三十三頁,共四十三頁,2022年,8月28日糖分子
+
酶Ⅱc結(jié)合P~HPr酶Ⅱa酶Ⅱb磷酸基團(tuán)磷酸基團(tuán)磷酸糖酶Ⅱc細(xì)胞質(zhì)中逐級傳遞磷酸基團(tuán)激活釋放第三十四頁,共四十三頁,2022年,8月28日酶Ⅱ酶Ⅱa酶Ⅱb酶Ⅱc細(xì)胞質(zhì)蛋白,無底物特異性均為膜蛋白,具有底物特異性,可通過誘導(dǎo)產(chǎn)生第三十五頁,共四十三頁,2022年,8月28日例如:
E.coli、
金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、
枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)
和巴氏梭菌(Clostridiumpasteurianum)中,葡萄糖是通過基團(tuán)移位方式自外環(huán)境運送入細(xì)胞內(nèi)的。第三十六頁,共四十三頁,2022年,8月28日第三十七頁,共四十三頁,2022年,8月28日簡單擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散主動運輸基團(tuán)移位需要載體需要能量發(fā)生化學(xué)變化四種運輸方式的本質(zhì)區(qū)別第三十八頁,共四十三頁,2022年,8月28日請預(yù)習(xí)下一節(jié):培養(yǎng)基第三十九頁,共四十三頁,2022年,8月28日
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