chapter4-3營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式1

1、第三節(jié)第三節(jié) 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞方式營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞方式一、單純一、單純擴(kuò)散擴(kuò)散(diffusion)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式二、二、促進(jìn)擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散(facilitated diffusion)三、主動(dòng)運(yùn)輸三、主動(dòng)運(yùn)輸(active transport)四、基團(tuán)轉(zhuǎn)位四、基團(tuán)轉(zhuǎn)位(group translocation)一、單純擴(kuò)散一、單純擴(kuò)散 原生質(zhì)膜是一種原生質(zhì)膜是一種半透性膜半透性膜，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過原生質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過原生質(zhì)膜上的小孔，由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)進(jìn)膜上的小孔，由高濃度的胞外環(huán)境向低濃度的胞內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散。行擴(kuò)散。特點(diǎn)特點(diǎn)物質(zhì)在擴(kuò)散過程中物質(zhì)在擴(kuò)散過程中沒

2、有發(fā)生任何反應(yīng)沒有發(fā)生任何反應(yīng)；不消耗能量不消耗能量；不能逆濃度不能逆濃度運(yùn)輸；運(yùn)輸；運(yùn)輸速率較慢運(yùn)輸速率較慢，與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成，與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比正比單純擴(kuò)散并不是微生物細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式單純擴(kuò)散并不是微生物細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要方式 水、水、O O2 2、COCO2 2是是可以通過擴(kuò)散自由通過原生質(zhì)膜的可以通過擴(kuò)散自由通過原生質(zhì)膜的分子，脂溶性物質(zhì)被磷脂溶解也可通過單純擴(kuò)散進(jìn)出分子，脂溶性物質(zhì)被磷脂溶解也可通過單純擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞，并比水溶性物質(zhì)速度快。細(xì)胞，并比水溶性物質(zhì)速度快。 單純擴(kuò)散速度慢單純擴(kuò)散速度慢，不能滿足微生物要求，不能滿足微生物要求，有些物質(zhì)有些物質(zhì)也無

3、法靠單純擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞也無法靠單純擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要有氨。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要有氨基酸、單糖、維生素及無機(jī)鹽等。為了能夠獲得這些基酸、單糖、維生素及無機(jī)鹽等。為了能夠獲得這些營(yíng)養(yǎng)，微生物通過特殊的生理結(jié)構(gòu)來幫助上述物質(zhì)進(jìn)營(yíng)養(yǎng)，微生物通過特殊的生理結(jié)構(gòu)來幫助上述物質(zhì)進(jìn)入。入。這些特殊結(jié)構(gòu)實(shí)際就是這些特殊結(jié)構(gòu)實(shí)際就是特異性蛋白質(zhì)特異性蛋白質(zhì)，可與營(yíng)養(yǎng)，可與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行可逆性結(jié)合，在細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)外循環(huán)往來運(yùn)輸物質(zhì)進(jìn)行可逆性結(jié)合，在細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)外循環(huán)往來運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，稱其為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，稱其為載體蛋白載體蛋白。因其具有類似酶的一些。因其具有類似酶的一些性質(zhì)，如專一性，又被稱為性質(zhì)，如專一性，又被稱為滲透

4、酶滲透酶。一種酶只對(duì)同一。一種酶只對(duì)同一物質(zhì)或同類進(jìn)行運(yùn)輸，因此，為了能夠獲得多重營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或同類進(jìn)行運(yùn)輸，因此，為了能夠獲得多重營(yíng)養(yǎng)，細(xì)胞質(zhì)膜上有多種載體蛋白來完成一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的，細(xì)胞質(zhì)膜上有多種載體蛋白來完成一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的促進(jìn)擴(kuò)散。促進(jìn)擴(kuò)散。 不耗能量，動(dòng)力仍為濃度梯度不耗能量，動(dòng)力仍為濃度梯度。二、促進(jìn)擴(kuò)散二、促進(jìn)擴(kuò)散二促進(jìn)擴(kuò)散二促進(jìn)擴(kuò)散特特點(diǎn)點(diǎn)不消耗能量不消耗能量參與運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化參與運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)本身的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸不能進(jìn)行逆濃度運(yùn)輸運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比運(yùn)輸速率與膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差成正比需要載體參與需要載體參與二促進(jìn)擴(kuò)散二促進(jìn)擴(kuò)散特點(diǎn)

5、特點(diǎn)：被運(yùn)送的物質(zhì)被運(yùn)送的物質(zhì)可逆濃度梯度可逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi) 要消耗能量要消耗能量，必需有能量參加。，必需有能量參加。 有有膜載體膜載體參加，膜載體發(fā)生構(gòu)型變化參加，膜載體發(fā)生構(gòu)型變化 被運(yùn)送物質(zhì)不發(fā)生任何變化被運(yùn)送物質(zhì)不發(fā)生任何變化。主動(dòng)運(yùn)輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物主動(dòng)運(yùn)輸是廣泛存在于微生物中的一種主要的物質(zhì)運(yùn)輸方式。質(zhì)運(yùn)輸方式。通過這種方式運(yùn)輸方式吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：有糖類通過這種方式運(yùn)輸方式吸收的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：有糖類（乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等）、氨基酸、核苷、（乳糖、半乳糖、阿拉伯糖等）、氨基酸、核苷、鉀離子等。鉀離子等。主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)輸物質(zhì)的種類：主動(dòng)運(yùn)輸運(yùn)輸物質(zhì)的種類：三

6、、主動(dòng)運(yùn)輸三、主動(dòng)運(yùn)輸 基團(tuán)轉(zhuǎn)位：是在研究糖的運(yùn)輸時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種主基團(tuán)轉(zhuǎn)位：是在研究糖的運(yùn)輸時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種主動(dòng)運(yùn)輸方式。動(dòng)運(yùn)輸方式。 運(yùn)輸過程中運(yùn)輸過程中需要能量需要能量，被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)發(fā)生化學(xué)被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)發(fā)生化學(xué)變化變化的運(yùn)輸叫基團(tuán)移位。的運(yùn)輸叫基團(tuán)移位。 許多糖就是靠基團(tuán)移位進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?。許多糖就是靠基團(tuán)移位進(jìn)行運(yùn)輸?shù)摹?這種運(yùn)輸方式是微生物這種運(yùn)輸方式是微生物通過磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)通過磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)(PTS)來運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的。來運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的。 四、基四、基 團(tuán)團(tuán) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 位位E糖糖-P 膜外內(nèi)EE-PP-HPrHPrPEP丙酮酸E糖磷酸轉(zhuǎn)移磷酸轉(zhuǎn)移E系統(tǒng)（系統(tǒng)（PTS） 酶酶（非特異性）（非特異性）

7、 酶酶 酶酶 熱穩(wěn)定蛋白熱穩(wěn)定蛋白HPr（非特異性）非特異性） E磷酸化磷酸化：PEP(磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸)上的磷酸通過高上的磷酸通過高 能磷酸鍵結(jié)合到能磷酸鍵結(jié)合到E 的的 組氨酸上組氨酸上 。 PEP+ E EP+P+丙酮酸丙酮酸 磷酸糖生成：磷酸糖生成：磷酸從磷酸從E 轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到E II，再轉(zhuǎn)移到糖上，再轉(zhuǎn)移到糖上， 最后生成的磷酸糖釋放到細(xì)胞質(zhì)中。最后生成的磷酸糖釋放到細(xì)胞質(zhì)中。 糖糖+ E P -P -糖糖P P + E E HPr磷酸化：磷酸化：磷酸從磷酸從E轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到HPr的組氨酸上。的組氨酸上。 EP+ P+ HPr HPr P+ P+ E E 磷酸化：磷酸化：磷酸從磷酸從HPr轉(zhuǎn)移到專一性的酶轉(zhuǎn)移到專一性的酶E 上，以共上，以共 價(jià)鍵與價(jià)鍵與E 的組氨酸或谷氨酸結(jié)合，的組氨酸或谷氨酸結(jié)合， E 的三個(gè)亞基同時(shí)被磷的三個(gè)亞基同時(shí)被磷 酸化。酸化。 HPr P+ P+ E E P+ P+ HPr金黃色葡萄球菌對(duì)乳糖吸收過程概括如下：金黃色葡萄球菌對(duì)乳糖吸收過程概括如下：基團(tuán)轉(zhuǎn)移運(yùn)輸物質(zhì)的種類：基團(tuán)轉(zhuǎn)移運(yùn)輸物質(zhì)的種類： 基團(tuán)轉(zhuǎn)移主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)胞中基團(tuán)轉(zhuǎn)移主要存在于厭氧型和兼性厭氧型細(xì)胞中,主要用于糖的運(yùn)輸，脂肪酸、核苷、堿基等也可以通主要用于糖的運(yùn)輸，脂肪酸、核苷、堿基等也可以通過這種方式運(yùn)輸。過這種方式運(yùn)輸?；鶊F(tuán)轉(zhuǎn)移