微生物营养和培养基

第三节微生物的营养吸收方式当前1页，总共42页。微生物们是怎样吃东西的？当前2页，总共42页。所需的营养物质不断进入细胞内产生的代谢产物及时分泌到细胞外物质运输的两个过程：微生物当前3页，总共42页。一、物质运输的障碍第一层，荚膜与粘液层第二层，细胞壁第三层，细胞膜当前4页，总共42页。1.荚膜与粘液层荚膜和粘液层是由一层结构疏松的多糖物质组成，对大多数物质进入细胞影响不大。当前5页，总共42页。2.细胞壁肽聚糖组成的网状结构，只允许一定相对分子质量以下的小分子物质进入，大分子物质就不能通过肽聚糖的网眼孔。当前6页，总共42页。3.细胞膜

细胞膜具有选择性渗透作用，即细胞膜具有允许一种物质比另一种物质更容易通过的特性。当前7页，总共42页。细胞膜的选择性渗透作用营养物质进入代谢产物排出无害物质的进入有用物质的漏出保证防止细胞膜对物质运输影响最大，它能保证细胞与外界进行合理的物质交换。当前8页，总共42页。二、物质运输方式

除了原生动物外，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,从外界吸取营养物的。当前9页，总共42页。单纯扩散促进扩散主动运送基团移位细胞膜运送营养物质的4种方式当前10页，总共42页。1.单纯扩散

单纯扩散（simplediffusion）又称简单扩散、被动运送（passivetransport），指疏水性双分子层细胞膜（包括孔蛋白在内）在无载体蛋白的参与下，单纯依靠物理扩散方式让许多小分子、非电离分子尤其是亲脂性分子被动通过的一种物质运送方式。（1）定义当前11页，总共42页。（2）单纯扩散特点②不消耗能量，动力来自参与扩散的物质在膜内外的浓度差，从高浓度向低浓度运送；①扩散是非特异性的，不需载体蛋白协助；③扩散过程中，物质不与膜上各类分子发生反应，自身分子结构也不发生变化。当前12页，总共42页。物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关！相对分子质量小脂溶性极性小易通过扩散进出细胞当前13页，总共42页。气体分子（O2、CO2）脂肪酸乙醇甘油苯某些氨基酸分子单纯扩散运输的物质当前14页，总共42页。2.促进扩散

促进扩散（facilitateddiffusion）指溶质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的底物特异载体蛋白（carrierprotein）的协助，但不消耗能量的一类扩散性运送方式。（1）定义当前15页，总共42页。

载体蛋白有时称作透性酶（permease）、移位酶

（translocase）或移位蛋白（translocatorprotein），一般通过诱导产生，它借助自身构象的变化，在不耗能的条件下可加速把膜外高浓度的溶质扩散到膜内，直至膜内外该溶质浓度相等为止。每种载体只运输相应的物质，具有较高的专一性。载体蛋白（carrierprotein）当前16页，总共42页。（2）促进扩散特点③不消耗能量，动力来自参与扩散的物质在膜内外的浓度差，从高浓度向低浓度运送。①需要细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助；②载体蛋白对被运送的物质具有高度专一性；当前17页，总共42页。酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）各种糖、氨基酸和维生素促进扩散吸收E.coli甘油促进扩散吸收当前18页，总共42页。自由扩散和协助扩散速度的比较当前19页，总共42页。3.主动运送

主动运送（activetransport）指一类须提供能量（包括ATP、质子动势或“离子泵”等）并通过细胞膜上特异性载体蛋白构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。属于逆浓度梯度运送营养物的方式。（1）定义当前20页，总共42页。②消耗能量，逆浓度梯度运送物质；①需要细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助；（2）主动运送特点③

溶质在运送前后不发生分子结构的变化。当前21页，总共42页。“选择”能力—载体蛋白“浓缩”能力—逆浓度梯度当前22页，总共42页。作用步骤:1.ATP酶(E)在细胞内侧与3个Na+结合,同时消耗能量;2.磷酸化ATP酶(E+)构象变化将Na+排除胞外,并与2个K+

结合;3.K+激发E+脱磷酸化恢复为E,同时将K+运入细胞.当前23页，总共42页。主动运送可以运输某些无机和有机离子以及糖类等。主动运送是逆浓度梯度运送营养物的方式，对许多生存在低浓度营养环境中的贫养菌（oligophyte，或称寡养菌）的生存极为重要。当前24页，总共42页。4.基团移位

基团移位（grouptranslocation）指既需特异性载体蛋白的参与，又需耗能的一种物质运送方式，其特点是溶质在运送前后还会发生分子结构的变化。（1）定义当前25页，总共42页。②消耗能量，逆浓度梯度运送物质；①需要细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助；③

溶质在运送前后发生分子结构的变化。（2）基团移位特点当前26页，总共42页。基团移位运送的物质各种糖类核苷酸丁酸腺嘌呤等葡萄糖果糖甘露糖N-乙酰葡糖胺等当前27页，总共42页。

在E.coli

中研究得较为清楚，主要靠磷酸转移酶系统（phosphotrasferasesystem）即磷酸烯醇式丙酮酸－己糖磷酸转移酶系统进行。基团移位的运送机制当前28页，总共42页。

此系统由24种蛋白组成，运送某一具体糖，至少有4种蛋白参与，其特点是每输入一个葡萄糖分子，就要消耗一个ATP的能量。磷酸转移酶系统（phosphotrasferasesystem）当前29页，总共42页。具体运送分两步进行：（1）热稳载体蛋白的激活细胞内高能化合物——磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的磷酸基团通过酶Ⅰ的作用激活HPr：PEP+HPrPyr（丙酮酸）+P～HPr

酶Ⅰ当前30页，总共42页。HPr（heat-stablecarrierprotein，HPr）是一种低相对分子质量的可溶性蛋白，结合在细胞膜上，起着高能磷酸载体的作用。

酶Ⅰ是一种可溶性细胞质蛋白。HPr和酶Ⅰ在磷酸转移酶系统中，均无底物特异性。当前31页，总共42页。（2）糖经磷酸化而运入细胞膜内

膜外环境中的糖先与细胞膜外表面上的底物特异膜蛋白——酶Ⅱc结合，接着糖分子被由P～HPr→酶Ⅱa→酶Ⅱb逐级传递来的磷酸基团激活，最后通过酶Ⅱc再把这一磷酸糖释放到细胞质中。当前32页，总共42页。糖分子

＋

酶Ⅱc结合P～HPr酶Ⅱa酶Ⅱb磷酸基团磷酸基团磷酸糖酶Ⅱc细胞质中逐级传递磷酸基团激活释放当前33页，总共42页。酶Ⅱ酶Ⅱa酶Ⅱb酶Ⅱc细胞质蛋白，无底物特异性均为膜蛋白，具有底物特异性，可通过诱导产生当前34页，总共42页。例如：

E.coli、

金黄色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）、

枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）

和巴氏梭菌（Clostridiumpasteurianum）中，葡萄糖是通过基团移位方式自外环境运送入细胞内的。当前35页，总共42页。当前36页，总共42页。简单扩散协助扩散主动运输基团移位需要载体需要能量发生化学变化四种运输方式的本质区别当前37页，总共42页。请预习下一