微生物课件(周德庆)第四章Part 2 微生物营养物质的运输

第三节微生物吸收营养物质的方式

营养物质进入细胞的方式

除原生动物外，其他各大类有细胞的微生物都是通过细胞膜的渗透和选择吸收作用而从外界吸取营养物质的。细胞膜运送营养物质有4种方式：

v单纯扩散

v促进扩散

v主动运送

v基团移位

1、单纯扩散(simple diffusion or passive diffusion)

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：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；

单纯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。

自由扩散

单纯扩散, Step 1

单纯扩散, Step 2

促进扩散(facilitated diffusion)过程

膜载体在膜外与营养物质亲合力强，与这种物质结合，进入细胞后亲合力降低释放营养物质。像渡船一样，膜外装货，膜内卸货，这种扩散方式比单纯扩散速度快。

膜内外亲合力的改变与载体分子构型改变有关。

促进扩散(facilitated diffusion)

特点：在促进扩散过程中

v营养物质本身在分子结构上也不会发生变化

v不消耗代谢能量，故不能进行逆浓度运输

v运输的速率由胞内外该物质的浓度差决定

v需要细胞膜上的载体蛋白（透过酶）参与物质运输

v被运输的物质与载体蛋白有高度的特异性

v养料浓度过高时, 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。

主动运输(Active transport)

特点：物质在主动运输的过程中

v需要消耗代谢能

v可以进行逆浓度运输

v需要载体蛋白参与

v对被运输的物质有高度的立体专一性

v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。

自由扩散和主动运输

在酶Ⅱ的作用下P-HPr将磷酸转移给糖

在酶Ⅰ的作用

下HPr被激活

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-HPr

HPr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。

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。

Group Translocation