微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基

微生物的營(yíng)養(yǎng)和培養(yǎng)基第1頁(yè)/共38頁(yè)微生物們是怎樣吃東西的？第2頁(yè)/共38頁(yè)微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中，所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷的進(jìn)入細(xì)胞，代謝產(chǎn)物及時(shí)的分泌到胞外，這兩個(gè)過(guò)程就是物質(zhì)的運(yùn)輸。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)能否利用（即是否具有酶系）能否進(jìn)入細(xì)胞第3頁(yè)/共38頁(yè)一、物質(zhì)運(yùn)輸?shù)恼系K1.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，所以對(duì)大多數(shù)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞影響不大。2.細(xì)胞壁肽聚糖組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，只允許一定分子量以下的小分子物質(zhì)進(jìn)入，大分子物質(zhì)就不能通過(guò)肽聚糖的網(wǎng)眼孔。第4頁(yè)/共38頁(yè)3.細(xì)胞膜細(xì)胞膜具有選擇性滲透作用，即細(xì)胞膜只允許一種物質(zhì)比另一種物質(zhì)更容易通過(guò)的特性。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入代謝產(chǎn)物排出無(wú)用物質(zhì)的進(jìn)入有用物質(zhì)的漏出保證防止這是對(duì)物質(zhì)運(yùn)輸影響最大的，它能保證細(xì)胞與外界合理的進(jìn)行物質(zhì)交換。第5頁(yè)/共38頁(yè)二、物質(zhì)運(yùn)輸方式除了原生動(dòng)物外，其他各大類(lèi)有細(xì)胞的微生物都是通過(guò)細(xì)胞膜的滲透和選擇吸收作用而從外界吸取營(yíng)養(yǎng)物的。第6頁(yè)/共38頁(yè)運(yùn)送方式不通過(guò)膜上載體蛋白：?jiǎn)渭償U(kuò)散耗能通過(guò)膜上載體蛋白不耗能：促進(jìn)擴(kuò)散運(yùn)送前后溶質(zhì)分子改變：基團(tuán)轉(zhuǎn)移運(yùn)送前后溶質(zhì)分子不變：主動(dòng)運(yùn)輸?shù)?頁(yè)/共38頁(yè)1.單純擴(kuò)散（簡(jiǎn)單擴(kuò)散，simplediffusion）

（1）定義

單純擴(kuò)散（simplediffusion）又稱(chēng)被動(dòng)運(yùn)送（passivetransport），指疏水性雙分子層細(xì)胞膜（包括孔蛋白在內(nèi)）在無(wú)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水性分子被動(dòng)通過(guò)的一種物質(zhì)運(yùn)送方式。第8頁(yè)/共38頁(yè)（2）特點(diǎn)不消耗能量，物質(zhì)擴(kuò)散的動(dòng)力來(lái)自參與擴(kuò)散的物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差；擴(kuò)散是非特異性的，不需載體蛋白協(xié)助；擴(kuò)散過(guò)程中，物質(zhì)不與膜上各類(lèi)分子發(fā)生反應(yīng)，自身分子結(jié)構(gòu)也不發(fā)生變化；第9頁(yè)/共38頁(yè)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),分子量小、脂溶性、極性小的物質(zhì)易通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。第10頁(yè)/共38頁(yè)通過(guò)這種方式運(yùn)送的物質(zhì)種類(lèi)不多，主要是一些氣體分子（O2、CO2）、脂肪酸、乙醇、甘油、苯及某些氨基酸分子。單純擴(kuò)散對(duì)營(yíng)養(yǎng)物的運(yùn)送缺乏選擇能力和逆濃度梯度的“濃縮”能力，不是細(xì)胞獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。第11頁(yè)/共38頁(yè)2.促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）

（1）定義

促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）指溶質(zhì)在運(yùn)送過(guò)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(lèi)擴(kuò)散性運(yùn)送方式。第12頁(yè)/共38頁(yè)

載體蛋白有時(shí)稱(chēng)作透性酶（permease）、移位酶（translocase）或移位蛋白（translocatorprotein），一般通過(guò)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(yùn)輸相應(yīng)的物質(zhì)，具有較高的專(zhuān)一性。載體只影響物質(zhì)的運(yùn)輸速率，并不改變?cè)撐镔|(zhì)在膜內(nèi)外形成的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)第13頁(yè)/共38頁(yè)（2）特點(diǎn)不消耗能量，物質(zhì)擴(kuò)散的動(dòng)力來(lái)自參與擴(kuò)散的物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差；物質(zhì)運(yùn)送必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助；載體蛋白對(duì)被運(yùn)送的物質(zhì)具有高度專(zhuān)一性；第14頁(yè)/共38頁(yè)例如：釀酒酵母（Saccharomycescerevisiae）對(duì)各種糖、氨基酸和維生素的吸收；

E.coli

對(duì)甘油的吸收等。第15頁(yè)/共38頁(yè)3.主動(dòng)運(yùn)送（activetransport）

（1）定義

主動(dòng)運(yùn)送（activetransport）指一類(lèi)須提供能量（包括ATP、質(zhì)子動(dòng)勢(shì)或“離子泵”等）并通過(guò)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(yùn)入膜內(nèi)的一種運(yùn)送方式。屬于逆濃度梯度運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物的方式。第16頁(yè)/共38頁(yè)須消耗能量，逆濃度梯度運(yùn)送物質(zhì)；物質(zhì)運(yùn)送必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助；（2）特點(diǎn)第17頁(yè)/共38頁(yè)主動(dòng)運(yùn)送是逆濃度梯度運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物的方式，對(duì)許多生存在低濃度營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中的貧養(yǎng)菌（oligophyte，或稱(chēng)寡養(yǎng)菌）的生存極為重要。第18頁(yè)/共38頁(yè)4.基團(tuán)移位（grouptranslocation）

（1）定義

基團(tuán)移位（grouptranslocation）指一類(lèi)既需特異性載體蛋白的參與，又需耗能的一種物質(zhì)運(yùn)送方式，其特點(diǎn)是溶質(zhì)在運(yùn)送前后還會(huì)發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化。第19頁(yè)/共38頁(yè)需消耗能量；物質(zhì)運(yùn)送必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白的協(xié)助；溶質(zhì)在運(yùn)送前后發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化；（2）特點(diǎn)第20頁(yè)/共38頁(yè)基團(tuán)移位主要用于運(yùn)送各種糖類(lèi)（葡萄糖、果糖、甘露糖和N-乙酰葡糖胺等）、核苷酸、丁酸和腺嘌呤等物質(zhì)。第21頁(yè)/共38頁(yè)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(yùn)送機(jī)制此系統(tǒng)由24種蛋白組成，運(yùn)送某一具體糖至少有4種蛋白參與，其特點(diǎn)是每輸入一個(gè)葡萄糖分子，就要消耗一個(gè)ATP的能量。第22頁(yè)/共38頁(yè)具體運(yùn)送分兩步進(jìn)行：（1）熱穩(wěn)載體蛋白（heat-stablecarrierprotein，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)通過(guò)酶Ⅰ的作用而把HPr激活：

PEP+HPrPyr（丙酮酸）+P～HPr

酶Ⅰ第23頁(yè)/共38頁(yè)HPr是一種低分子量的可溶性蛋白，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(wú)底物特異性。第24頁(yè)/共38頁(yè)（2）糖經(jīng)磷酸化而運(yùn)入細(xì)胞膜內(nèi)膜外環(huán)境中的先與細(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(jí)傳遞來(lái)的磷酸基團(tuán)激活，最后通過(guò)酶Ⅱc在把這一磷酸糖釋放到細(xì)胞質(zhì)中。第25頁(yè)/共38頁(yè)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(jí)傳遞磷酸基團(tuán)激活釋放第26頁(yè)/共38頁(yè)酶Ⅱ酶Ⅱa酶Ⅱb酶Ⅱc細(xì)胞質(zhì)蛋白，無(wú)底物特異性均為膜蛋白，具有底物特異性，可通過(guò)誘導(dǎo)產(chǎn)生第27頁(yè)/共38頁(yè)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(guò)基團(tuán)移位方式自外環(huán)境運(yùn)送入細(xì)胞內(nèi)的。第28頁(yè)/共38頁(yè)四種運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)方式的比較第29頁(yè)/共38頁(yè)第30頁(yè)/共38頁(yè)還沒(méi)有完呢，稍等片刻！第31頁(yè)/共38頁(yè)下節(jié)課再見(jiàn)了……第32頁(yè)/共38頁(yè)單純擴(kuò)散（簡(jiǎn)單擴(kuò)散，simplediffusion）第33頁(yè)