食品微生物 微生物進(jìn)入細(xì)胞的方式學(xué)習(xí)課件

第三節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式2025/2/28食品學(xué)院王麗微生物們是怎樣吃東西的？2025/2/28食品學(xué)院王麗微生物在生長過程中，所需營養(yǎng)物質(zhì)不斷的進(jìn)入細(xì)胞，代謝產(chǎn)物及時的分泌到胞外，這兩個過程就是物質(zhì)的運輸。營養(yǎng)物質(zhì)能否利用（即是否具有酶系）能否進(jìn)入細(xì)胞2025/2/28食品學(xué)院王麗一、物質(zhì)運輸?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)就不能通過肽聚糖的網(wǎng)眼孔。2025/2/28食品學(xué)院王麗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)更容易通過的特性。營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入代謝產(chǎn)物排出無用物質(zhì)的進(jìn)入有用物質(zhì)的漏出保證防止這是對物質(zhì)運輸影響最大的，它能保證細(xì)胞與外界合理的進(jìn)行物質(zhì)交換。2025/2/28食品學(xué)院王麗二、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而從外界吸取營養(yǎng)物的。2025/2/28食品學(xué)院王麗運送方式不通過膜上載體蛋白：單純擴(kuò)散耗能通過膜上載體蛋白不耗能：促進(jìn)擴(kuò)散運送前后溶質(zhì)分子改變：基團(tuán)轉(zhuǎn)移運送前后溶質(zhì)分子不變：主動運輸2025/2/28食品學(xué)院王麗1.單純擴(kuò)散（簡單擴(kuò)散，simplediffusion）

（1）定義

單純擴(kuò)散（simplediffusion）又稱被動運送（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水性分子被動通過的一種物質(zhì)運送方式。2025/2/28食品學(xué)院王麗（2）特點不消耗能量，物質(zhì)擴(kuò)散的動力來自參與擴(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；2025/2/28食品學(xué)院王麗物質(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)易通過擴(kuò)散進(jìn)出細(xì)胞。2025/2/28食品學(xué)院王麗通過這種方式運送的物質(zhì)種類不多，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)散對營養(yǎng)物的運送缺乏選擇能力和逆濃度梯度的“濃縮”能力，不是細(xì)胞獲取營養(yǎng)物質(zhì)的主要方式。2025/2/28食品學(xué)院王麗2.促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）

（1）定義

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。2025/2/28食品學(xué)院王麗

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。載體只影響物質(zhì)的運輸速率，并不改變該物質(zhì)在膜內(nèi)外形成的動態(tài)平衡狀態(tài)2025/2/28食品學(xué)院王麗（2）特點不消耗能量，物質(zhì)擴(kuò)散的動力來自參與擴(kuò)散的物質(zhì)在膜內(nèi)外的濃度差；物質(zhì)運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；載體蛋白對被運送的物質(zhì)具有高度專一性；2025/2/28食品學(xué)院王麗例如：釀酒酵母（Saccharomyces

cerevisiae）對各種糖、氨基酸和維生素的吸收；

E.coli

對甘油的吸收等。2025/2/28食品學(xué)院王麗3.主動運送（activetransport）

（1）定義

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。2025/2/28食品學(xué)院王麗須消耗能量，逆濃度梯度運送物質(zhì)；物質(zhì)運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2025/2/28食品學(xué)院王麗

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。2025/2/28食品學(xué)院王麗4.基團(tuán)移位（grouptranslocation）

（1）定義

基團(tuán)移位（grouptranslocation）指一類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。2025/2/28食品學(xué)院王麗需消耗能量；物質(zhì)運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)在運送前后發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化；（2）特點2025/2/28食品學(xué)院王麗基團(tuán)移位主要用于運送各種糖類（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)。2025/2/28食品學(xué)院王麗在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。基團(tuán)移位的運送機(jī)制此系統(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。2025/2/28食品學(xué)院王麗具體運送分兩步進(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)通過酶Ⅰ的作用而把HPr激活：PEP+HPr

Pyr（丙酮酸）+P～HPr

酶Ⅰ2025/2/28食品學(xué)院王麗（2）糖經(jīng)磷酸化而運入細(xì)胞膜內(nèi)膜外環(huán)境中的糖分子先與細(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在把這一磷酸糖釋放到細(xì)胞質(zhì)中。2025/2/28食品學(xué)院王麗糖分子

＋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2025/2/28食品學(xué)院王麗酶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2025/2/28食品學(xué)院王麗例如：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。2025/2/28食品學(xué)院王麗四種運送營養(yǎng)物質(zhì)方式的比較2025/2/28食品學(xué)院王麗2025/2/28食品學(xué)院王麗下節(jié)課再見了……2025/2/28食品學(xué)院王麗單純擴(kuò)散（簡單擴(kuò)散，simplediffusion