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1、微生物们是怎样吃东西的？微生物们是怎样吃东西的？第三节第三节 营养物质进入细胞的方式营养物质进入细胞的方式 微生物在生长过程中，所需微生物在生长过程中，所需营养物质营养物质不不断的进入细胞，断的进入细胞，代谢产物代谢产物及时的分泌到胞外，及时的分泌到胞外，这两个过程就是这两个过程就是物质的运输物质的运输。营养物质营养物质能否利用（即是否具有酶系）能否利用（即是否具有酶系）能否进入细胞能否进入细胞一、物质运输的障碍一、物质运输的障碍1.1.荚膜与粘液层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，荚膜和粘液层是由一层结构疏松的多糖物质组成，所以对大多数物质进入细胞影响不大。所以对大多数
2、物质进入细胞影响不大。2.2.细胞壁细胞壁肽聚糖组成的网状结构，只允许一定分子量以下肽聚糖组成的网状结构，只允许一定分子量以下的小分子物质进入，大分子物质就不能通过肽聚的小分子物质进入，大分子物质就不能通过肽聚糖的网眼孔。糖的网眼孔。3.3.细胞膜细胞膜 细胞膜具有细胞膜具有选择性渗透作用选择性渗透作用，即细胞膜只，即细胞膜只允许一种物质比另一种物质更容易通过的特性。允许一种物质比另一种物质更容易通过的特性。营养物质进入营养物质进入代谢产物排出代谢产物排出无用物质的进入无用物质的进入有用物质的漏出有用物质的漏出保证保证防止防止这是对物质运输影响最大的，这是对物质运输影响最大的，它能保证细胞与外
3、界合理的进行物质交换。它能保证细胞与外界合理的进行物质交换。二、物质运输方式二、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除了原生动物外，其他各大类有细胞的微生物都是通过都是通过细胞膜的渗透和选择吸收作用细胞膜的渗透和选择吸收作用而从外而从外界吸取营养物的。界吸取营养物的。运运送送方方式式不通过膜上载体蛋白：不通过膜上载体蛋白：单纯扩散单纯扩散耗能耗能通过膜上载体蛋白通过膜上载体蛋白不耗能：不耗能：促进扩散促进扩散运送前后溶质分子改变：运送前后溶质分子改变：基团转移基团转移运送前后溶质分子不变：运送前后溶质分子不变：主动运输主动运输 1.1.单纯扩散（简单扩散，单纯扩散（简单扩散，
4、simple diffusion）（1 1）定义）定义 单纯扩散单纯扩散（simple diffusion）又称又称被动运送被动运送（passive transport），指疏水性双分子层细胞膜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（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、非电离分子尤其依靠物理扩散方式让许多小分子、非电离分子尤其是亲水性分子被动通过的一种物质运送方式。是亲水性分子被动通过的一种物质运送方式。单纯扩散（简单扩散，单纯扩散（简单扩散，simple simple diffusiondiffusion）（2 2）特点）特点不
5、消耗能量，物质扩散的动力来自参与扩散的物不消耗能量，物质扩散的动力来自参与扩散的物质在膜内外的浓度差；质在膜内外的浓度差；扩散是非特异性的，不需载体蛋白协助；扩散是非特异性的，不需载体蛋白协助；扩散过程中，物质不与膜上各类分子发生反应，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；自身分子结构也不发生变化；通过这种方式运送的物质种类不多，主要通过这种方式运送的物质种类不多，主要是一些是一些气体分子（气体分子（O O2 2、COCO2 2）、脂肪酸、乙醇、脂肪酸、乙醇、甘油、苯及某些氨基酸分子甘油、苯及某些氨基酸分子。单纯扩散对营养物的运送单纯扩散对营养物的运送缺乏选择能力
6、和逆浓度梯度的缺乏选择能力和逆浓度梯度的“浓缩浓缩”能力，能力，不是细胞获取营养物质的主要方式。不是细胞获取营养物质的主要方式。2.2.促进扩散（促进扩散（facilitated diffusion）（1 1）定义）定义 促进扩散促进扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）指溶指溶质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的质在运送过程中，必须借助存在于细胞膜上的底物特异底物特异载体蛋白（载体蛋白（carrier proteincarrier protein）的协助，的协助，但但不消耗能量不消耗能量的一类扩散性运送方式。的一类扩散性运送方式。促进
7、扩散（促进扩散（facilitated diffusionfacilitated diffusion）载体蛋白载体蛋白有时称作有时称作透性酶透性酶（permease）、移位酶移位酶（translocase）或或移位蛋白移位蛋白（translocator protein），一般通过一般通过诱导诱导产生，它借助自身构象的变化，在产生，它借助自身构象的变化，在不不耗能耗能的条件下可加速把膜外高浓度的溶质扩散到膜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，具有较高的运输相应的物质，具有较高的专一性专一性
8、。（2 2）特点）特点不消耗能量，物质扩散的动力来自参与扩散的物不消耗能量，物质扩散的动力来自参与扩散的物质在膜内外的浓度差；质在膜内外的浓度差；物质运送必须借助存在于细胞膜上的底物特异载物质运送必须借助存在于细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助；体蛋白的协助；载体蛋白对被运送的物质具有高度专一性；载体蛋白对被运送的物质具有高度专一性；例如：例如：酿酒酵母（酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）对各种糖、氨基酸和维生素的吸收；对各种糖、氨基酸和维生素的吸收；E.coli 对甘油的吸收等。对甘油的吸收等。3.3.主动运送（主动运送（active transport）（1 1）定
9、义）定义 主动运送主动运送（active transportactive transport）指一类须指一类须提提供能量供能量（包括（包括ATPATP、质子动势或质子动势或“离子泵离子泵”等）并等）并通过细胞膜上特异性通过细胞膜上特异性载体蛋白载体蛋白构象的变化，而使构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。属于式。属于逆浓度梯度逆浓度梯度运送营养物的方式。运送营养物的方式。主动运送（主动运送（active transportactive transport）须消耗能量，逆浓度梯度运送物质；须消耗能量，逆浓度梯度运送物质；物质运送必
10、须借助存在于细胞膜上的底物特物质运送必须借助存在于细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助；异载体蛋白的协助；（2 2）特点）特点 主动运送是逆浓度梯度运送营养物的方式，对许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多生存在低浓度营养环境中的贫养菌（贫养菌（oligophyteoligophyte，或称或称寡养菌寡养菌）的生存极为重要。的生存极为重要。4.4.基团移位（基团移位（group translocation）（1 1）定义）定义 基团移位基团移位（group translocation）指一类既需指一类既需特异性特异性载体蛋白载体蛋白的参与，又需的参与，又需耗能耗能
11、的一种物质运的一种物质运送方式，其特点是溶质在运送前后还会发生送方式，其特点是溶质在运送前后还会发生分子分子结构的变化结构的变化。基团移位（基团移位（group translocationgroup translocation）需消耗能量；需消耗能量；物质运送必须借助存在于细胞膜上的底物物质运送必须借助存在于细胞膜上的底物特异载体蛋白的协助；特异载体蛋白的协助；溶质在运送前后发生分子结构的变化；溶质在运送前后发生分子结构的变化；（2 2）特点）特点 基团移位主要用于运送各种糖类（葡萄糖、基团移位主要用于运送各种糖类（葡萄糖、果糖、甘露糖和果糖、甘露糖和N-N-乙酰葡糖胺等）、核苷酸、丁乙酰葡糖胺等）、核苷酸、丁酸和腺嘌呤等物质。酸和腺嘌呤等物质。例如：例如：E.coli、金黄色葡萄球菌（金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、）、枯草芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和巴氏梭菌（和巴氏梭菌（Clostridium pasteurianum）中中 葡萄糖是通过基团移位方式自外环境运送入细葡萄糖是通过基团移位方式自外环境运送入细胞内的。胞内的。四种运送营养物质方式的比较四种运送营养物质方式的比较