六,营养物质进入微生物细胞的方式 :
营养物质各种各样,进入细胞的方式也不尽相同。
1. 单纯扩散:从高浓度到低浓度,非特异性的,扩散速度慢,不消耗能量 。
如:水溶性的溶质分子,水,无机盐,O2,CO2等 。
2. 促进扩散:在细胞质膜上有特异性的蛋白质 ( 载体蛋白或渗透酶 ),通过渗透酶的作用携带某种特定的营养物通过细胞质膜而进入细胞内 。特异性的,依靠扩散梯度驱动,也不消耗能量 。如:红细胞和酵母菌中糖的运输;大肠杆菌中乳糖的运输 。
营养物质:非脂溶性物质,如糖、氨基酸、金属离子等。
3,主动运输:逆浓度梯度的运输,需要渗透酶 ( 改变平衡点 ) 和消耗能量 。 能量由 ATP提供 。
营养物质:氨基酸、糖、无机离子、硫酸盐、磷酸盐及有机酸等。
1)钠钾泵主动运输
2)离子浓度梯度主动运输
3)H+浓度梯度主动运输(好氧细菌特有)
是好氧微生物吸收营养的重要方式。在膜呼吸或在ATP作用下,好氧微生物将体内大量的H+排到细胞外,使膜内、外形成PH相差 2个单位(膜内PH为7.0,膜外 PH为5.0~5.5)的H+浓度差或-150 mV的电位差。在这一电位差作用下,K+等阳离子由单向转运载体携带进入细胞,阴离子与H+一起由同向转运载体携带进入细胞,中性的糖和氨基酸也可由H+浓度梯度驱动进入细胞。
4,基团转位:
特点:胞外浓度大于胞内浓度,需要能量和渗透酶,参与运输的酶系统包括:非特异性的酶Ⅰ、与糖特异性结合的酶Ⅱ,高能磷酸的载体——热稳定蛋白(HPr)。
营养物质:糖(葡萄糖、甘露糖、果糖及糖衍生物N—乙酞葡萄糖胺)、嘌呤、嘧啶、乙酸等。
四种运输方式比较
比较项目 | 单纯扩散 | 促进扩散 | 主动运输 | 基团移位 |
特异载体蛋白 | 无 | 有 | 有 | 有 |
运送速度 | 慢 | 快 | 快 | 快 |
溶质运送方向 | 由浓至稀 | 由浓至稀 | 由稀至浓 | 由稀至浓 |
能量消耗 | 不需要 | 不需要 | 需要 | 需要 |
运送前后溶质分子状态 | 不变 | 不变 | 不变 | 改变 |
运送对象举例 | 水、O2 | 糖、 SO42- | 氨基酸、乳糖 | 糖、嘌呤 |
第三节 微生物的产能代谢
代谢(metabolism):细胞内发生的各种化学反应的总称
分解代谢(catabolism)
合成代谢(anabolism)
一、微生物的生物氧化与产能
生物氧化的概念:发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称 。生物氧化 ( 呼吸作用 ) 的本质 —— 氧化还原作用的统一过程 。这过程中有能量的产生和转移。
① 生物氧化的过程:脱氢(或电子)、递氢(或电子)和受氢(或电子)3个阶段。
②生物氧化的形式:某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种
③生物氧化的功能:产能(ATP)、 产还原力[H]、产小分子中间代谢物
④生物氧化的类型:发酵、好氧呼吸和无氧呼吸
生物能量的转移中心 —— ATP
在微生物的生物氧化过程中,底物的氧化分解产生能量;同时,微生物将能量用于细胞组分的合成。在这两者之间存在能量转移的中心,即 ATP。 ATP是在发酵、好氧呼吸及无氧呼吸中生成的。微生物(包括各种生物)的能量的产生和转移都是通过 ATP进行的。
ATP生成的有三种方式:
1,基质 (底物 )水平磷酸化 微生物在基质氧化过程中,产生一种含高自由能的中间体,如发酵中产生含高能健的 1,3-二磷酸甘油酸 。 这一中间体将高能键 (~)交给 ADP,使ADP磷酸化而生成 ATP。
2,氧化磷酸化 微生物在在氧化底物后产生的电子,通过电子传递体系传递并产生 ATP的过程叫氧化磷酸化 。
3,光合磷酸化 光引起叶绿素,菌绿素或菌紫素逐出电子,通过电子传递产生 ATP的过程叫光合磷酸化 。 产氧光合生物包括藻类和蓝细菌,它们依靠叶绿素通过非环式的光合磷酸化合成 ATP。 不产氧的光合细菌则通过环式光合磷酸化合成 ATP。

