微生物營養(yǎng).ppt

第二章微生物的營養(yǎng),營養(yǎng)(nutrition)：生物體從外部環(huán)境中攝取對其生命活動必須的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長和繁殖需要的一種最基本的生理功能。,營養(yǎng)物(nutrient)：具有營養(yǎng)功能的物質(zhì)。,營養(yǎng)物提供生命活動的結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和良好的生理環(huán)境。,一些微生物可利用非物質(zhì)形式的能源光能,一、細胞化學組成,第一節(jié)微生物的六種營養(yǎng)要素,主要元素：C、H、O、N、S、P(97)1.化學元素微量元素:Zn、Mn、Na、Cl、Co、Cu化學元素比例因菌種、培養(yǎng)條件等有所不同，如：幼齡菌含N高，硫細菌較多S，鐵細菌較多Fe，等。,微生物細胞中幾種主要元素的相對含量（%干重）,有機物分析,有機物分析:1）化學法直接抽提，定性定量分析；2）破碎細胞得亞顯微結(jié)構(gòu)，再分析。,無機物分析,無機物指與有機物結(jié)合或單獨存在的無機鹽等物質(zhì)；分析：干細胞高溫爐（550）焚燒得到的灰分，分析其中各種無機元素含量。水分：細胞表面水分吸干后的重量為濕重；采用低溫真空干燥、紅外快速烘干方法烘干至恒重為干重。,一般生物能利用的，微生物能利用；一般生物不能利用的，微生物也能利用；對一般生物有害的，微生物還能利用。,微生物是雜食性的：,異養(yǎng)微生物：必須利用有機碳源自養(yǎng)微生物：能利用無機碳源,（一）碳源(carbonsource),提供微生物營養(yǎng)所需碳元素的營養(yǎng)源。,有機碳源：蛋白質(zhì)，核酸，淀粉，葡萄糖等無機碳源：CO2,Na2CO3,CaCO3等,有機氮源：蛋白胨、黃豆粉、玉米漿無機氮源：NH4NO3、(NH4)2SO4氣態(tài)氮源：大氣N2,（二）氮源(nitrogensource),凡能提供微生物營養(yǎng)所需氮元素的營養(yǎng)源。氮源一般不作能源。,速效氮源遲效氮源,花生餅粉和黃豆餅粉是遲效氮源，利于代謝產(chǎn)物積累。,玉米漿是速效氮源，利于菌體生長；,能為微生物的生命活動提供最初能量來源的化學物質(zhì)或輻射能。,（三）能源(energysource),異養(yǎng)微生物的碳源同時也是能源,單功能：輻射能雙功能：還原態(tài)無機養(yǎng)料，如NH4+既是硝酸鹽細菌的能源，又是氮源三功能：NCHO類營養(yǎng)物質(zhì)常是異養(yǎng)微生物的能源，碳源兼氮源,一種營養(yǎng)物具有一種以上營養(yǎng)要素的功能,一類對微生物正常代謝必不可少且又不能從簡單的碳源，氮源自行合成的、所需極微量的有機物。,培養(yǎng)基中生長因子來源：酵母膏、玉米漿、麥芽汁等。,(四)生長因子(growthfactor),作用：輔酶或酶活化所需。,狹義：維生素廣義：維生素、氨基酸、堿基、脂肪酸等,生長因子自養(yǎng)型微生物（autotrophs)生長因子異養(yǎng)型微生物（heterotrophs)營養(yǎng)缺陷型微生物（nutritionaldeficiency)生長因子過量合成型微生物,若干細菌所需要的維生素,維生素的生理功能,（五）無機鹽(inorganicsalts),所需濃度在10-3-10-4M的元素為大量元素所需濃度在10-6-10-8M的元素為微量元素,無機鹽的生理功能,生理作用：細胞組成成分生化反應溶劑化學、生理反應介質(zhì)物質(zhì)運輸媒體調(diào)節(jié)細胞溫度維持細胞的滲透壓,（六）水,存在狀態(tài)：游離態(tài)（溶劑）和結(jié)合態(tài)（結(jié)構(gòu)組成）,水活度：表示在天然環(huán)境中，微生物可實際利用的自由水或游離水的含量。,一般用在一定的溫度和壓力條件下,溶液的蒸汽壓力與同樣條件下純水蒸汽壓力之比表示，即：aw=P/P0式中P代表溶液蒸汽壓力,P0代表純水蒸汽壓力。純水w為1.00,溶液中溶質(zhì)越多,w越小。,微生物一般在w為0.600.99的條件下生長,w過低時,微生物生長的遲緩期延長,比生長速率和總生長量減少。微生物不同，其生長的最適w不同。,幾種溶液的水活度值,各種微生物生長的最低aw值,在高滲溶液中，細胞的水分外滲，造成質(zhì)壁分離；而在低滲溶液中，細胞吸水膨脹，引起細胞破裂。,Osmosis(CellinanIsotonicEnvironment),Osmosis(CellinHypertonicEnvironment),Osmosis(CellinHypotonicEnvironment),依碳源不同：異養(yǎng)型(heterotrophs):不能以CO2為主要或唯一碳源自養(yǎng)型(autotrophs):能以CO2為主要或唯一碳源,第二節(jié)微生物營養(yǎng)類型,依能源不同：光能營養(yǎng)型(phototrophs):光反應產(chǎn)能化能營養(yǎng)型(chemotrophs):物質(zhì)氧化產(chǎn)能,依生長因子的不同：原養(yǎng)型(prototroph)或野生型(wildtype)營養(yǎng)缺陷型(auxotroph),微生物的營養(yǎng)類型,1光能無機營養(yǎng)型（光能自養(yǎng)型）,能以CO2為主要碳源；,進行光合作用獲取生長所需要的能量；,以無機物如H2O、H2、H2S、S等作為供氫體或電子供體，使CO2還原為細胞物質(zhì)；,例如，藻類及藍細菌等和植物一樣，以水為電子供體（供氫體），進行產(chǎn)氧型的光合作用，合成細胞物質(zhì)。而硫細菌，以H2S為電子供體，產(chǎn)生細胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。,2光能有機異養(yǎng)型（光能異養(yǎng)型）,以有機物作為主要碳源，同時以有機物為供氫體，利用光能將CO2還原為細胞物質(zhì)；,在生長時大多數(shù)需要外源的生長因子；,例如，紅螺菌屬中的一些細菌能利用異丙醇作為供氫體，將CO2還原成細胞物質(zhì)，同時積累丙酮。,光能無機自養(yǎng)型和光能有機異養(yǎng)型微生物可利用光能生長，在地球早期生態(tài)環(huán)境的演化過程中起重要作用。,3化能無機自養(yǎng)型（化能自養(yǎng)型）,生長所需要的能量來自無機物氧化過程中放出的化學能；,以CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進行生長時，利用H2、H2S、Fe2+、NH3或NO2-等作為電子供體使CO2還原成細胞物質(zhì)。,化能無機自養(yǎng)型只存在于微生物中，可在完全無機及無光的環(huán)境中生長。它們廣泛分布于土壤及水環(huán)境中,參與地球物質(zhì)循環(huán)；,4化能有機營養(yǎng)型（化能異養(yǎng)型）,生長所需要的能量均來自有機物氧化過程中放出的化學能；,生長所需要的碳源主要是一些有機化合物：如淀粉、糖類、纖維素、有機酸等。,有機物通常既是碳源也是能源；,大多數(shù)細菌、真菌、原生動物都是化能有機異養(yǎng)型微生物；,所有致病微生物均為化能有機異養(yǎng)型微生物；,腐生型(metatrophy)：,可利用無生命的有機物(如動植物尸體和殘體)作為碳源；,寄生型(paratrophy)：,寄生在活的寄主機體內(nèi)吸取營養(yǎng)物質(zhì),離開寄主就不能生存；,在腐生型和寄生型之間還存在中間類型：兼性腐生型(facultivemetatrophy)；兼性寄生型(facultiveparatrophy)；,不同營養(yǎng)類型之間的界限并非絕對：,例如紅螺菌：有光、厭氧時，有機物存在時、為光能異養(yǎng)型微生物；黑暗、氧氣、有機物存在時，利用有機物進行生長，為化能異養(yǎng)型微生物；,微生物營養(yǎng)類型的可變性無疑有利于提高其對環(huán)境條件變化的適應能力,5營養(yǎng)缺陷型,某些菌株發(fā)生突變(自然突變或人工誘變)后，失去合成某種(或某些)對該菌株生長必不可少的物質(zhì)(通常是生長因子如氨基酸、維生素)的能力，必須從外界環(huán)境獲得該物質(zhì)才能生長繁殖，這種突變型菌株稱為營養(yǎng)缺陷型(auxotroph)，相應的野生型菌株稱為原養(yǎng)型(prototroph)。營養(yǎng)缺陷型菌株經(jīng)常用來進行微生物遺傳學方面的研究。,第三節(jié)細胞對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌，涉及到物質(zhì)的運輸。營養(yǎng)物吸收至胞內(nèi)被利用，代謝物分泌到胞外以免積累，這就是物質(zhì)運輸過程。,在營養(yǎng)物質(zhì)運送方面，細胞壁僅簡單地排阻分子量過大(600Da)的溶質(zhì)進入,而具有磷脂雙分子層和嵌合蛋白分子的細胞膜則是控制營養(yǎng)物質(zhì)進入和排除的主要屏障。,影響營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞因素：營養(yǎng)物質(zhì)本身性質(zhì)微生物所處環(huán)境：溫度、pH、離子強度、被運輸物質(zhì)結(jié)構(gòu)類似物都會影響菌的透過屏障：CW、CM、莢膜、粘液層等組成，影響物質(zhì)運輸。如：莢膜與粘液層結(jié)構(gòu)松，影響??；G+CW結(jié)構(gòu)緊密，影響物質(zhì)進入；CM對物質(zhì)運輸尤為重要，選擇性。,一、小分子物質(zhì)的吸收,單純擴散：,促進擴散：,主動運輸：,基團移位：,1.簡單擴散/單純擴散(simplediffusion),動力：物質(zhì)在膜兩側(cè)的濃度差物質(zhì)運輸過程中不消耗能量參與運輸?shù)奈镔|(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化不能進行逆濃度運輸運輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比。,擴散并不是微生物細胞吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式,水是唯一可以通過擴散自由通過原生質(zhì)膜的分子,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些氣體分子(O2、CO2)及某些氨基酸在一定程度上也可通過擴散進出細胞。,Therateofdiffusionwillvarydependingontheits:size,polarity,chargeandconcentrationontheinsideofthemembraneversustheconcentrationontheoutsideofthemembrane.,膜的組成對擴散的影響,膽固醇的含量：膽固醇使得膜變得僵硬，膜的滲透性減小脂肪酸的組成：不飽和度增加，鏈的長度減少，膜的通透性增加。順式結(jié)構(gòu)比反式結(jié)構(gòu)的通透性好。,環(huán)境條件對膜滲透性的影響,溫度：溫度升高，膜的有序性被破壞，滲透性增強(heatshockfortransformation)乙醇等脂溶性物質(zhì)：這些物質(zhì)將增加膜的通透性，有利于物質(zhì)的擴散,2、促進擴散(facilitateddiffusion),動力：物質(zhì)在膜兩側(cè)的濃度差物質(zhì)運輸過程中不消耗能量運輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比。有載體(carrier)的參與，而且每種載體只運輸相應的物質(zhì)，具有較高的專一性。,鼠傷寒沙門氏菌的細胞膜：運輸硫酸鹽的載體；運輸葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、亮氨酸、苯丙氨酸等的載體,擴散速度依賴于溶液的濃度梯度,通過促進擴散運輸?shù)奈镔|(zhì)包括了非脂溶性的和帶電荷的大分子物質(zhì)以及各種離子。參與促進擴散的膜運輸?shù)鞍滓话憧煞譃檩d體蛋白(carrierprotein)和通道蛋白(channelprotein)兩種。,載體蛋白與促進擴散載體蛋白與被轉(zhuǎn)運底物有專一性的結(jié)合位點，并通過構(gòu)型的變化改變與底物的親和性，因而在與底物結(jié)合、釋放的過程中，將底物從高濃度側(cè)運向低濃度側(cè)。在促進擴散中不需要消耗能量，也不能改變最終達到內(nèi)外物質(zhì)濃度相等的動態(tài)平衡。由于載體蛋白與酶的作用方式相似，因而載體蛋白又稱為滲透酶。滲透酶多為誘導酶，只有在相應底物存在時才能誘導合成。,已從不同微生物的細胞膜上分離出了多種載體蛋白，可以運輸不同種類的糖（如葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖）、多種氨基酸（如亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸等）和維生素。,纈氨霉素,移動性離子載體（載體蛋白）與促進擴散,鐵的運輸鐵是所有生物的必需元素，而且需要的量較大。已經(jīng)確定有幾種特異性的載體配體對于維持鐵的細胞內(nèi)的濃度是必需的，這些載體被賦予專門的名稱-鐵載體（siderophores）。在中性pH下，F(xiàn)e(III)幾乎是不溶的，使生物體中鐵的利用成為嚴重的問題,鐵載體的分類可分為三類：氧肟(w)酸鹽(hydroxamate)型、兒茶酚型和檸檬酸型。,某些細胞和高等植物可以利用檸檬酸或多聚氨基酸作為鐵載體。所有這些配體具有兩個主要的功能特征：一是能夠溶解鐵，二是有能力協(xié)助高電荷的離子通過膜。,氧肟酸鹽型鐵載體的通式如下：,又可分為高鐵環(huán)六肽（ferrichromes,n=3）,鐵草銨(ferrioxamines,n=3)和其它(n=2)。高鐵環(huán)六肽化合物的主鏈是低聚肽，鏈上可以攜帶不同的基團（R1,R2,R）。如R=CH3,R1=R2=H時為高鐵環(huán)六肽高鐵素（ferrichrome），當R=R1=HOCH2,R2=H時稱為高鐵素（ferrichromeA），這些化合物是克萊因水玉霉菌(Piloboluskleinii)、需土節(jié)桿菌(Arthrobacterterregens)、谷氨酸微球菌（Micrococcusglutamicus)的生長因子。,鐵草銨的性質(zhì)相似于鐵環(huán)六肽化合物，ferrioxaminesB是諾卡氏菌、乳酸小桿菌、單孢絲菌屬和鏈霉菌屬等的生長因子。,分支桿菌生長素（Mycobactins）含有兩個氧肟酸基、一個酚羥基和一個叔胺基作為配體。而從熒光假單胞菌分離出的硫代氧肟酸類，可形成Fe(III)和Cu(II)配合物。,腸桿菌素是由產(chǎn)氣桿菌、大腸桿菌和鼠傷寒沙門氏菌等產(chǎn)生的。分子上的3個鄰苯二酚基的6個酚氧原子與Fe(III)形成八面體型配合物。,通道蛋白與促進擴散和載體蛋白顯著的差異在于通道蛋白并不與底物分子結(jié)合，通道蛋白主要以-螺旋或-折疊兩種類型的跨膜蛋白存在，在橫跨細胞膜形成親水性孔洞或通道，使親水性物質(zhì)順濃度梯度進入細胞或流出細胞，并通過打開或關閉通道來調(diào)節(jié)物質(zhì)的進出。,通道蛋白普遍存在于細胞膜中，目前已發(fā)現(xiàn)有50多種，如大腸桿菌中的甘油運輸體（glyceroltransporter）(GlpF)，水特異的親水性通道（aquaporin-Z）、動力敏感離子通道（mechanosensitive）(MscL)和電位敏感離子通道（voltage-sensitiveionchannel）等。,通道載體（通道蛋白）與促進擴散,短桿菌肽構(gòu)成的離子通道,甘油運輸體(GlpF)GlpF是存在于大腸桿菌內(nèi)膜上的一個-型通道，甘油以促進擴散的方式通過通道進入細胞，但這一通道專一性不強，除可運輸甘油外，還可以運輸多羥基醇類和其它一些小分子物質(zhì)如脲，甘氨酸，但不能運輸帶電分子如3-磷酸甘油醛和二羥丙酮。同樣，酵母細胞的GlpF的專一性也不是很強，除甘油外還可以運輸水和小的溶質(zhì)分子。,水特異的親水性通道（aquaporin-Z）作為重要的生理分子，水除了通過被動擴散方式進出細胞外，在大腸桿菌中水還可通過對水特異的親水性通道（aquaporin-Z）以促進擴散方式進出細胞，使細胞適應外環(huán)境滲透壓的突發(fā)變化，維持細胞的穩(wěn)定性。,3、主動運輸(activetransport),特點：是微生物吸收營養(yǎng)的主要方式可逆濃度梯度運輸，耗能需載體蛋白，有特異性運輸有機離子、無機離子、氨基酸、乳糖等糖類需要特異性載體蛋白，需要能量來改變載體蛋白的構(gòu)象親和力改變蛋白構(gòu)象改變耗能,運輸物質(zhì)所需能量來源：（1）質(zhì)子動力（2）ATP和其他高能化合物好氧型微生物直接利用呼吸能；厭氧型微生物利用化學能(ATP)；光合微生物利用光能；,質(zhì)子動力,ATP動力,主動運輸（1）質(zhì)子動力型,（1）單向傳遞(uniport),（2）逆向傳遞(antiport),（3）同向傳遞(symport),主動運輸（2）ATP動力型ATP動力型（ATP-linkedIonMotivePumps）是主動運輸?shù)闹饕问?，它利用ATP或其它高能磷酸化合物的能量，將運輸物從低濃度處向高濃度處運輸，因而主動運輸中的載體蛋白往往被稱為泵（pump,ATPase）。主要類型為P-型泵（P-typeATPase）和F-型泵（F-typeATPase）。,P-型泵:Theyare-helicalbundleprimarytransportersrefereedtoasP-typeATPasesbecausetheycatalyzeauto-(orself)phosphorylationofakeyconservedaspartateresiduewithinthepump.ProminentexamplesofP-typeATPasesarethesodium-potassiumpump(Na+,K+-ATPase),theprotonpump(H+-ATPase),theproton-potassiumpump(H+,K+-ATPase)andthecalciumpump(Ca2+-ATPase).F-型泵:涉及到將H+排出細胞或伴隨著H+進入細胞產(chǎn)生ATP的過程，在有些細菌中，Na+可替代H+。F-typeATPase,alsoknownasF-TypeATPase,isanATPasefoundinbacterialplasmamembranes,mitochondrialinnermembranesandinchloroplastthylakoidmembranes.,P-型泵P-型泵可運輸K+、Mg2+、Ca2+等不同離子，運輸不同離子的P-型泵具有一定的共性：即具有6-8個穿膜片段的亞基，可形成磷酸化的中間體，中間體又具有兩種對底物不同親和性的構(gòu)型E1和E2。,YeastcellsblockedinP-typeATPase-dependentlipidtransportaredefective,P-型泵的作用機理研究的較為清楚的是動物細胞的Na+/K+泵，在每個運輸循環(huán)中消耗一個ATP分子，同時將3個Na+排出細胞，2個K+攝入細胞。,大腸桿菌Kdp泵的組成（a）和工作原理圖(b),Kdp泵是存在于大腸桿菌中特殊的P-型泵,Kdp泵由位于細胞內(nèi)膜上的3個亞單位A、B和C組成，每個亞單位又各有兩個分子（A2B2C2），其中KdpB有7個跨膜片段，可被磷酸化，為運輸過程提供能量。KdpA有10個跨膜片段，可與K+結(jié)合，并可能形成K+穿膜運輸通道。Kdp泵與其它的P-型泵不同，它僅僅只將位于周質(zhì)空間的K+運進細胞，不像其它P-型泵在運進一種離子的同時將另一離子排出細胞。Kdp泵經(jīng)磷酸化作用從低能的E1狀態(tài)轉(zhuǎn)化為高能的E2狀態(tài)，使位于KdpA外的位點暴露，K+進入結(jié)合位點。隨著KdpA膜通道打開，K+進入細胞，并去磷酸化，Kdp恢復為E1狀態(tài)。,ATP+H2O+K+outADP+phosphate+K+in,ABC型泵在細菌中存在的另一類主動運輸形式是ABC型泵（ATP-bindingcassette），又稱運輸?shù)鞍?，可運輸一些特殊的營養(yǎng)成分如SO42-、氨基酸、糖和其它一些物質(zhì)。系統(tǒng)由兩部分組成:一部分稱為結(jié)合蛋白，是位于G-菌周質(zhì)空間的周質(zhì)蛋白，或位于菌膜外表面的脂蛋白或細胞表面的結(jié)合蛋白；第二部分是位于細胞膜上的蛋白質(zhì)復合體（又稱為trafficATPase），復合體由個膜整合蛋白和個末端位于細胞內(nèi)的膜結(jié)合蛋白組成，因為在細胞質(zhì)部分含有個和ATP特異結(jié)合的特征序列（WalkerAbox和WalkerBbox），所以這一運輸形式稱為ABC型泵（ATP-bindingcassette）。,物質(zhì)運輸?shù)哪芰縼碜杂贏TP或其它高能磷酸化合物，在大腸桿菌中約有的物質(zhì)是通過這一方式進行運輸?shù)摹?Maltose,Maltose（麥芽糖）transportthroughaABCtypepump,特點：屬主動運輸類型溶質(zhì)分子發(fā)生化學修飾定向磷酸化需復雜的運輸酶系參與運輸葡萄糖、果糖、甘露糖、嘌呤、核苷、脂肪酸等,4、基團轉(zhuǎn)移(grouptranslocation),每輸入一個葡萄糖分子，就要消耗一個ATP的能量。,依賴磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(PTS)。,1.熱穩(wěn)定性載體蛋白(heatstablecarrierprotein,HPr)的激活,2.糖磷酸化后運入膜內(nèi),膜對大多數(shù)磷酸化合物具有高度的不滲透性。,基團轉(zhuǎn)移運輸葡萄糖示意圖,磷酸烯醇式丙酮酸-糖基磷酸轉(zhuǎn)移酶(PTS)系統(tǒng)高能磷酸從HPr轉(zhuǎn)移至溶解態(tài)EIIa,磷酸再從EIIa轉(zhuǎn)移至EIIb，再經(jīng)過EIIc穿膜的轉(zhuǎn)運過程而轉(zhuǎn)移至糖基。磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),第一個酶I(EI),低分子量熱穩(wěn)定性載體蛋白(HPr),第二個酶II(EII),基團轉(zhuǎn)位主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細菌中，主要用于糖的運輸。脂肪酸、核苷、堿基等也可通過這種方式運輸。脂肪酸+CoA脂肪酰CoA腺嘌呤+PRPPAMP+ppi,五、膜泡運輸(membranevesicletransport),膜泡運輸主要存在于原生動物中，特別是變形蟲(amoeba)，為這類微生物的一種營養(yǎng)物質(zhì)的運輸方式。,外排作用示意圖,大分子營養(yǎng)物通常水解后，才可被吸收加以利用。而這些水解酶均為蛋白質(zhì)大分子，它們必須通過一定的機制才能向胞外分泌。其它一些大分子物如毒素的分泌、細胞膜和細胞壁上的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)成分的定位等也都需要進行蛋白質(zhì)的跨膜運輸。,二、大分子營養(yǎng)物質(zhì)的運輸,（1）蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運機制,在大腸桿菌：Sec(Secmachinery)轉(zhuǎn)運系統(tǒng)和Tat(twin-argininetranslocation)轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。共性：1）蛋白質(zhì)前體上均在N-端有介導轉(zhuǎn)運的信號肽，信號肽均由3部分形成，信號肽在蛋白質(zhì)穿越細胞內(nèi)膜時被信號肽酶切除。2）蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運都需要消耗能量，Sec轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的能源來自于ATP的水解，在不同的階段還需要質(zhì)子梯度提供能量。而Tat轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的能量來自于質(zhì)子梯度。,差異性：Sec轉(zhuǎn)運系統(tǒng)轉(zhuǎn)運的蛋白質(zhì)以松散的線狀形式轉(zhuǎn)運，而Tat轉(zhuǎn)運系統(tǒng)以折疊形式轉(zhuǎn)運。Tat信號肽通常比Sec信號肽長，含有雙精氨酸保守序列核心S/T-R-R-x-F-L-K。絲/蘇-精-精-N-苯丙氨酸-亮-賴,Sec轉(zhuǎn)運系統(tǒng),在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運的起始階段，合成的蛋白質(zhì)前體必須被引導到細胞膜上，這一過程被稱為定靶（target）定靶有兩種途徑，SecB依賴途徑和SRP途徑（signalrecognitionparticle）。,定靶：SecB依賴途徑SecB的分子量為17kDa，形成四聚體，SecB可特異性地與一些蛋白質(zhì)的前體結(jié)合，結(jié)合位點一般在蛋白質(zhì)的成熟區(qū)，結(jié)合后可以穩(wěn)定蛋白質(zhì)前體的非折疊狀態(tài)，使之處于轉(zhuǎn)運狀態(tài)，再通過SecB與SecAC-末段的親和性，引導蛋白質(zhì)前體運動到細胞膜上。前體上的信號肽與SecA結(jié)合后，蛋白質(zhì)前體轉(zhuǎn)位給SecA，同時釋放SecB。,定靶：蛋白質(zhì)信號識別顆粒途徑（SRP途徑）需要有SRP受體膜蛋白FtsY的參與。在大腸桿菌中SRP由蛋白質(zhì)Ffh和4.5sRNA結(jié)合形成復合體，可識別信號肽，當?shù)鞍踪|(zhì)前體部分合成約70-150個氨基酸的長度時，F(xiàn)fh與之結(jié)合，一方面阻止蛋白質(zhì)的折疊，另一方面介導與SRP受體結(jié)合。,Tat轉(zhuǎn)運系統(tǒng)大腸桿菌蛋白質(zhì)Tat(twin-argininetranslocation)轉(zhuǎn)運系統(tǒng)由TatA、TatB、TatC和TatE組成，可介導含雙精氨酸（RR）S/T-R-R-x-F-L-K保守序列信號肽的蛋白質(zhì)進行穿膜轉(zhuǎn)運，使這些蛋白質(zhì)進入細胞周質(zhì)空間。Tat轉(zhuǎn)運系統(tǒng)不同于Sec轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，轉(zhuǎn)運底物是以折疊狀態(tài)轉(zhuǎn)運，轉(zhuǎn)運能量來自于跨膜質(zhì)子梯度。,TatB和TatC形成了Tat轉(zhuǎn)運酶的中心，是Tat轉(zhuǎn)運酶的結(jié)構(gòu)和功能單位,（2）蛋白質(zhì)的分泌機制,蛋白質(zhì)的分泌從整體上有5種形式：I型蛋白質(zhì)分泌系統(tǒng)(theTypeIproteinsecretionsystem)，也稱為ABC轉(zhuǎn)運系統(tǒng)（ABC-typetransportsystem）II型分泌系統(tǒng)（theTypeIIproteinsecretionsystem），也稱為普遍性分泌途徑（thegeneralsecretorypathway）(GSP)TypeIII,TypeIV和TypeV,細菌的分泌方式可分為兩大類：一類依賴于Sec轉(zhuǎn)運系統(tǒng)（Sec-dependent），包括了3種類型，即typeII、typeIV、typeV，通過這些途徑的蛋白質(zhì)在穿過細胞外膜前，首先要經(jīng)過Sec轉(zhuǎn)運系統(tǒng)進入周質(zhì)空間，再通過細胞外膜分泌至胞外。第二類不依賴于Sec轉(zhuǎn)運系統(tǒng)（Sec-independent）包括了2種類型，即typeI和typeIII；通過這種分泌系統(tǒng)分泌的蛋白質(zhì)不通過轉(zhuǎn)運這一中間過程，而是直接分泌至胞外。,（一）、依賴于Sec轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的分泌類型1、TypeII分泌型,TypeII分泌型是微生物分泌水解酶的主要途徑，如果膠酶，纖維素酶、淀粉酶，