比较营养素进入微生物细胞的几种方式的特点。
①营养素的性质(相对分子量、质量、溶解度、电负性等。);②环境(温度、PH值)
等等。);③微生物细胞的渗透屏障(质膜、细胞壁、被膜等。).根据物质输运过程的特点,物质的输运方式可分为自由扩散、促进扩散、主动输运和群转移。
一、自由扩散自由扩散也叫简单扩散。原生质膜是一种半透膜,营养物质通过质膜上的小孔从高浓度的胞外环境向低浓度的胞内扩散。自由扩散是非特异性的,但质膜中含水孔隙的大小和形状对参与扩散的营养分子是选择性的。它具有以下特点:①扩散过程中没有反应;②无能耗;不能逆浓度运输;③
传输速率与膜内外物质的浓度差成正比。自由扩散不是微生物细胞吸收营养的主要方式。水是唯一可以通过扩散自由穿过质膜的分子。脂肪酸、乙醇、甘油、一些气体(
O2,CO2)和一些氨基酸也可以在一定程度上通过自由扩散进出细胞。二、易化扩散和自由扩散一样,易化扩散也是一种物质跨膜的被动转运模式,在这种模式下①不消耗能量,②。
参与转运的物质分子结构不发生变化,③不能逆浓度转运,④转运速率与膜内外物质的浓度差成正比。⑤
需要运营商参与。通过易化扩散进入细胞的营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素和无机盐。一般来说,微生物通过特定的载体蛋白来转运相应的物质,但有些微生物通过不止一种载体蛋白来转运同一种物质。三、主动运输主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。与上述两种输送方式相比,它的一个重要特点是物料在输送过程中需要消耗能量,可以逆向集中输送。在主动运输过程中,不同的微生物运输物质所需的能源是不同的。好氧微生物和兼性厌氧微生物直接利用呼吸能,厌氧微生物利用化学能,光合微生物利用光能。主动运输和易化扩散的相似之处在于物质运输过程中也需要载体蛋白。载体蛋白通过构象变化发展与被转运物质的亲和力,使两者可逆地结合和分离,从而完成相应物质的跨膜转运。不同的是,主动转运过程中载体蛋白的构象变化需要能量。4.群位移群位移是另一种主动运输方式,与主动运输方式不同的是,它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输,物质在运输过程中发生化学变化。基团转移主要存在于厌氧和兼性厌氧细胞中,主要用于运输糖。脂肪酸、核苷、碱基等也可以这样转运。在研究大肠杆菌吸收葡萄糖和乳糖的过程中,发现这些糖进入细胞后以磷酸糖的形式存在于细胞质中,说明这些糖在运输过程中被磷酸化,磷酸基团来自细胞内的磷酸烯醇式丙酮酸(
PEP),所以该组易位也称为磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸糖基转移酶转运系统(PTS)。PTS通常由五种蛋白质组成,包括酶I和酶II。
和具有低相对分子量的热稳定蛋白质(HPr)。在糖的运输过程中,PEP上的磷酸基团被酶I和HPr逐渐磷酸化和去磷酸化,最后在酶II中。
转移到糖的作用下,在细胞质中生成磷酸糖。PEP-P+HPr→HPr-P+酶I →酶I+丙酮酸I-P+HPr →酶III+酶IHPr-P+酶III →酶III-P+HPr糖+酶III-P →糖-P+酶III。