高三生物复习1.pptx

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1、第一节第一节 微生物的营养要素微生物的营养要素第二节第二节 微生物的营养类型微生物的营养类型 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第四节第四节 培养基培养基第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第1页页/共共64页页微生物细胞的元素构成微生物细胞的元素构成由由C C、H H、O O、N N、P P、S S、K K、NaNa、MgMg、CaCa、FeFe、MnMn、CuCu、CoCo、ZnZn、MoMo等组成。等组成。微生物细胞的化学元素与其营养物质微生物细胞的化学元素与其营养物质 微生物生长所需的营养物质应该包含有组成细胞的各种化学元素，即构成细胞物质的碳素来源的碳源物质

2、，构成细胞物质的氮素来源的氮源物质和一些含有K、Na、Mg、Ca、Fe、Mn、Cu、Co、Zn、Mo元素的无机盐。第第五五章章微微生生物物的的营营养养一、微生物的营养物质一、微生物的营养物质1、微生物细胞的化学组成、微生物细胞的化学组成第第2页页/共共64页页微生物生长所需要的营养物质主要是以有机物和无机物的形式提供的，小部分由气体物质供给。微生物的营养物质按其在机体中的生理作用可区分为：碳源碳源、氮源氮源、能源能源、无机无机盐盐、生长因子生长因子和水水六大类。第第五五章章微微生生物物的的营营养养2、微生物的营养物质及其生理功能、微生物的营养物质及其生理功能第第3页页/共共64页页第第五五章章

3、微微生生物物的的营营养养v在微生物生长过程中为微生物提供碳素来源的物质称为碳源(source of carbon)。v从简单的无机含碳化合物如CO2和碳酸盐到各种各样的天然有机化合物都可以作为微生物的碳源，但不同的微生物利用含碳物质具有选择性，利用能力有差异。碳源的生理作用v碳源物质通过复杂的化学变化来构成微生物自身的细胞物质和代谢产物；v同时多数碳源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动的能量;v但有些以又CO2为唯一或主要碳源的微生物生长所需的能源则不是来自CO2。（1 1）碳源）碳源第第4页页/共共64页页表表5.1 5.1 微生物利用的碳源物质微生物利用的碳源物质种类种类

4、碳源物质碳源物质备注备注糖糖葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤维素、半纤维素、甲壳素、木质素等维素、半纤维素、甲壳素、木质素等单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于纤维素，纯多糖优于杂多糖。纤维素，纯多糖优于杂多糖。有机酸有机酸糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等与糖类比效果较差，有机酸较难进入细胞，与糖类比效果较差，有机酸较难进入细胞，进入细胞后会导致进入细胞后会导致pH

5、pH下降。当环境中缺乏下降。当环境中缺乏碳源物质时，氨基酸可被微生物作为碳源碳源物质时，氨基酸可被微生物作为碳源利用。利用。醇醇乙醇乙醇在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌利在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌利用。用。脂脂脂肪、磷脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分解主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分解为甘油和脂肪酸而加以利用。为甘油和脂肪酸而加以利用。烃烃天然气、石油、石油馏分、石蜡油等天然气、石油、石油馏分、石蜡油等利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂组利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂组成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充分乳成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充分乳化后吸收利用。化后吸收利

6、用。COCO2 2COCO2 2为自养微生物所利用。为自养微生物所利用。碳酸盐碳酸盐NaHCONaHCO3 3、CaCOCaCO3 3、白垩等、白垩等为自养微生物所利用。为自养微生物所利用。其他其他芳香族化合物、氰化物芳香族化合物、氰化物蛋白质、肋、核酸等蛋白质、肋、核酸等利用这些物质的微生物在环境保护方面有利用这些物质的微生物在环境保护方面有重要作用。重要作用。当环境中缺乏碳源物质时，可被微生物作当环境中缺乏碳源物质时，可被微生物作为碳源而降解利用。为碳源而降解利用。第第5页页/共共64页页第第五五章章微微生生物物的的营营养养（2 2）氮源）氮源&凡是可以被微生物用来构成细胞物质的或代谢产物

7、中氮素来源的营养物质通称为氮源(source of nitrogen)物质。&能被微生物所利用的氮源物质有蛋白质及其各类降解产物、铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态氮、嘌呤、嘧啶、脲、酰胺、氰化物。&氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，少数情况下可作能源物质，如某些厌氧微生物在厌氧条件下可利用某些氨基酸作为能源。&微生物对氮源的利用具有选择性，如玉米浆相对于豆饼粉，NH4+相对于NO3-为速效氮源。铵盐作为氮源时会导致培养基pH值下降，称为生理酸性盐，而以硝酸盐作为氮源时培养基pH值会升高，称为生理碱性盐。第第6页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢 表表5.25.2 微生物

8、利用的氮源物质微生物利用的氮源物质种类种类氮源物质氮源物质备注备注蛋白质蛋白质类类蛋白质及其不蛋白质及其不同程度降解产同程度降解产物物(胨、肽、氨胨、肽、氨基酸等基酸等)大分子蛋白质难进入细胞，一些真菌和少数细菌大分子蛋白质难进入细胞，一些真菌和少数细菌能分泌胞外蛋白酶，将大分子蛋白质降解利用，能分泌胞外蛋白酶，将大分子蛋白质降解利用，而多数细菌只能利用相对分子质量较小其降解产而多数细菌只能利用相对分子质量较小其降解产物物氨及铵氨及铵盐盐NHNH3 3、(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4等等容易被微生物吸收利用容易被微生物吸收利用硝酸盐硝酸盐KNOKNO3 3等等容易被微生物吸收利用容易

9、被微生物吸收利用分子氮分子氮N N2 2固氮微生物可利用，但当环境中有化合态氮源时，固氮微生物可利用，但当环境中有化合态氮源时，固氮微生物就失去固氮能力固氮微生物就失去固氮能力其他其他嘌呤、嘧啶、嘌呤、嘧啶、脲、胺、酰胺、脲、胺、酰胺、氰化物氰化物大肠杆菌不能以嘧啶作为唯一氮源，在氮限量的大肠杆菌不能以嘧啶作为唯一氮源，在氮限量的葡萄糖培养基上生长时，可通过诱导作用先合成葡萄糖培养基上生长时，可通过诱导作用先合成分解嘧啶的酶，然后再分解并利用嘧啶可不同程分解嘧啶的酶，然后再分解并利用嘧啶可不同程度地被微生物作为氮源加以利用度地被微生物作为氮源加以利用第第7页页/共共64页页第第五五章章微微生生

10、物物的的营营养养（3 3）无机盐）无机盐(无机盐(inorganic salt)是微生物生长必不可少的一类营养物质，它们在机体中的生理功能主要是作为酶活性中心的组成部分、维持生物大分子和细胞结构的稳定性、调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原电位和作为某些微生物生长的能源物质等(表5.3)。(微生物可利用无机盐类型(微量元素(微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常需要量在10-6-10-8mol/L(培养基中含量)。微量元素一般参与酶的组成或使酶活化(表5.4)。第第8页页/共共64页页表表5.35.3 无机盐及其生理功能无机盐及其生

11、理功能元素元素化合物形式化合物形式(常用常用)生理功能生理功能磷磷KHKH2 2POPO4 4，K K2 2HPOHPO4 4核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATPATP等高能分子的等高能分子的成分，作为缓冲系统调节培养基成分，作为缓冲系统调节培养基pHpH。硫硫(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4，MgSOMgSO4 4含硫氨基酸含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等半胱氨酸、甲硫氨酸等)、维生素的、维生素的成分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电位。成分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电位。镁镁MgSOMgSO4 4己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱

12、氢酶、核酸聚合酶等活性中心组分，叶绿素和细菌叶绿素成分。活性中心组分，叶绿素和细菌叶绿素成分。钙钙CaClCaCl2 2，Ca(NOCa(NO3 3)2 2某些酶的辅因子，维持酶某些酶的辅因子，维持酶(如蛋白酶如蛋白酶)稳定性，芽稳定性，芽孢和某些孢子形成所需，建立细菌感受态所需。孢和某些孢子形成所需，建立细菌感受态所需。钠钠NaClNaCl细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些酶的稳定性。酶的稳定性。钾钾KHKH2 2POPO4 4，K K2 2HPOHPO4 4某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细

13、菌核糖体的稳定因子。菌核糖体的稳定因子。铁铁FeSOFeSO4 4细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物质，合成叶绿素、白喉毒素所需。质，合成叶绿素、白喉毒素所需。第第9页页/共共64页页表表5.4 5.4 微量元素与生理功能微量元素与生理功能元素元素生理功能生理功能锌锌存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、RNARNA与与DNADNA聚合酶中聚合酶中锰锰存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中钼钼存在于硝酸盐还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中存在于硝酸盐还原酶

14、、固氮酶、甲酸脱氢酶中硒硒存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中钴钴存在于谷氨酸变位酶中存在于谷氨酸变位酶中铜铜存在于细胞色素氧化酶中存在于细胞色素氧化酶中钨钨存在于甲酸脱氢酶中存在于甲酸脱氢酶中镍镍存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需第第10页页/共共64页页|生长因子生长因子(growth factor)通常指那通常指那些微生物生长所必需而且需要量些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要合成量不足以满足机体生长需要的的有机化合物有机化合物。第第五五章章微微生生物物的

15、的营营养养（4 4）生长因子）生长因子第第11页页/共共64页页|根据根据生长因子生长因子的的化学结构化学结构和它们在机体中和它们在机体中的的生理功能生理功能的不同，可将的不同，可将生长因子生长因子分为分为维维生素生素(vitamin)、氨基酸与嘌呤与嘧啶、氨基酸与嘌呤与嘧啶三大三大类类(见见表表5.5)。|维生素维生素在机体中所起的作用主要是作为酶在机体中所起的作用主要是作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢；的辅基或辅酶参与新陈代谢；|有些微生物自身缺乏合成某些有些微生物自身缺乏合成某些氨基酸氨基酸的能的能力，因此必须在培养基中补充这些氨基酸力，因此必须在培养基中补充这些氨基酸或含有这些氨基酸的小

16、肽类物质，微生物或含有这些氨基酸的小肽类物质，微生物才能正常生长；才能正常生长；|嘌呤与嘧啶嘌呤与嘧啶作为生长因子在微生物机体内作为生长因子在微生物机体内的作用主要是作为酶的辅酶或辅基，以及的作用主要是作为酶的辅酶或辅基，以及用来合成核苷、核苷酸和核酸。用来合成核苷、核苷酸和核酸。第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第12页页/共共64页页表表5.55.5 维生素及其在代谢中的作用维生素及其在代谢中的作用 化合物化合物代谢中的作用代谢中的作用对氨基苯甲酸对氨基苯甲酸四氢叶酸的前体，一碳单位转移的辅酶四氢叶酸的前体，一碳单位转移的辅酶生物素生物素催化羧化反应的酶的辅酶催化羧化反应的酶的辅酶辅酶

17、辅酶M M甲烷形成中的辅酶甲烷形成中的辅酶叶酸叶酸四氢叶酸包括在一碳单位转移辅酶中四氢叶酸包括在一碳单位转移辅酶中泛酸泛酸辅酶辅酶A A的前体的前体硫辛酸硫辛酸丙酮酸脱氢酶复合物的辅基丙酮酸脱氢酶复合物的辅基尼克酸尼克酸NADNAD、NADPNADP的前体，它们是许多脱氢酶的辅酶的前体，它们是许多脱氢酶的辅酶吡哆素吡哆素(B(B6 6)参与氨基酸和酮酶的转化参与氨基酸和酮酶的转化核黄素核黄素(B(B2 2)黄素单磷酸黄素单磷酸(FMN)(FMN)和和FADFAD的前体，它们是黄素蛋白的辅基的前体，它们是黄素蛋白的辅基钴胺素钴胺素(B(B1212)辅酶辅酶B B1212包括在重排反应里包括在重排

18、反应里(为谷氨酸变位酶为谷氨酸变位酶)硫胺素硫胺素(B(B1 1)硫胺素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和转酮醇酶的辅基硫胺素焦磷酸脱羧酶、转醛醇酶和转酮醇酶的辅基维生素维生素K K甲基酮类的前体，起电子载体作用甲基酮类的前体，起电子载体作用(如延胡索酸还原酶如延胡索酸还原酶)氧肟酸氧肟酸促进铁的溶解性和向细胞中的转移促进铁的溶解性和向细胞中的转移第第13页页/共共64页页第第五五章章微微生生物物的的营营养养（5 5）水）水S水是微生物生长所必不可少的。水在细胞中的生理功能主要有：S起到溶剂与运输介质的作用，营养物质的吸收与代谢产物的分泌必须以水为介质才能完成；S参与细胞内一系列化学反应；S维持蛋白质、

19、核酸等生物大分子稳定的天然构象；S因为水的比热高，是热的良好导体，能有效地吸收代谢过程中产生的热并及时地将热迅速散发出体外，从而有效地控制细胞内温度的变化；S保持充足的水分是细胞维持自身正常形态的重要因素；S微生物通过水合作用与脱水作用控制由多亚基组成的结构，如酶、微管、鞭毛及病毒颗粒的组装与解离。第第14页页/共共64页页S水的有效性水的有效性S常以常以水活度值水活度值(water activity,w)表示。表示。S水活度值水活度值是指在一定的温度和压力条件下，溶是指在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸气压力之比，液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸气压力之比，即即 wPw

20、P0w式中式中Pw代表溶液蒸气压力，代表溶液蒸气压力，P0w代表纯水蒸气压力。代表纯水蒸气压力。S纯水纯水 w为为1.00，溶液中，溶液中溶质溶质越多，越多，w越小。越小。S微生物一般在微生物一般在 w为为0.60-0.99的条件下生长，的条件下生长，w过低时，微生物生长的迟缓期延长，比生长速过低时，微生物生长的迟缓期延长，比生长速率和总生长量减少。率和总生长量减少。S微生物不同，其生长的最适微生物不同，其生长的最适 w不同不同(表表5.6)。一。一般而言，般而言，细菌生长最适细菌生长最适 w较酵母菌和霉菌高，较酵母菌和霉菌高，而嗜盐微生物生长最适而嗜盐微生物生长最适 w则较低。则较低。第第五

21、五章章微微生生物物的的营营养养第第15页页/共共64页页表表5.6 5.6 几类微生物生长最适几类微生物生长最适 w w微生物微生物 w w一般细菌一般细菌0.910.91酵母菌酵母菌0.880.88霉菌霉菌0.800.80嗜盐细菌嗜盐细菌0.760.76嗜盐真菌嗜盐真菌0.650.65嗜高渗酵母嗜高渗酵母0.600.60第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第16页页/共共64页页一、光能无机营养型一、光能无机营养型 (photolithoautotrophy)二、光能有机营养型二、光能有机营养型(photoorganoheterophy)三、化能无机营养型三、化能无机营养型(chemoli

22、thoautotrophy)四、化能有机营养型四、化能有机营养型(chemoorganoheterotrophy)第第五五章章微微生生物物的的营营养养第二节微生物的营养类型第二节微生物的营养类型第第17页页/共共64页页第第五五章章微微生生物物的的营营养养一、光能无机营养型一、光能无机营养型|光能无机营养型 也称光能自养型，这是一类能以CO2为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长的的微生物，它们能以无机物如水、硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机化合物为电子供体，使CO2固定还原成细胞物质，并且伴随元素氧（硫）的释放。第第18页页/共共64页页藻类、蓝细菌和光合细菌属于这一类营养类型。藻类、蓝细菌和光

23、合细菌属于这一类营养类型。藻类和蓝细菌藻类和蓝细菌：这与高等植物光合作用是一致的。这与高等植物光合作用是一致的。这与藻类、蓝细菌和高等植物是不同的。这与藻类、蓝细菌和高等植物是不同的。光合细菌光合细菌 第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第19页页/共共64页页第第五五章章微微生生物物的的营营养养二、光能有机营养型二、光能有机营养型|光能有机营养型 或称光能异养型，这类微生物不能以CO2作为唯一碳源或主要碳源，需以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质。|红螺属的一些细菌就是这一营养类型的代表红螺属的一些细菌就是这一营养类型的代表：光能有机营养型细菌在生长时通常需要外源的生长因子。

24、第第20页页/共共64页页第第五五章章微微生生物物的的营营养养三、化能无机营养型三、化能无机营养型z 化能无机营养型 或称化能自养型，这类微生物利用无机物氧化过程中放出的化学能作为它们生长所需的能量，以CO2或碳酸盐作为的唯一或主要碳源进行生长，利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使CO2还原成细胞物质。z 属于这类微生物的类群有硫化细菌、硝化细菌、氢细菌与铁细菌等（参见微生物的产能方式）。例如氢细菌：第第21页页/共共64页页第第五五章章微微生生物物的的营营养养四、化能有机营养型四、化能有机营养型(化能有机营养型 或称化能异养型，这类微生物生长所需的能量来自有机物氧化过程放出的

25、化学能，生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等，也即化能有机营养型微生物里的有机物通常既是它们生长的碳源物质又是能源物质。(大多数微生物属于化能有机营养型：绝大多数的细菌、全部真菌、原生动物以及病毒。(如果化能有机营养型微生物利用的有机物不具有生命活性，则是腐生型；若是生活在生活细胞内从寄生体内获得营养物质，则是寄生型。第第22页页/共共64页页微生物营养类型划分微生物营养类型划分表表5.75.7微生物营养类型微生物营养类型()()划分划分依据依据营养类型营养类型特点特点碳源碳源自养型自养型(autotrophs)以以COCO2 2为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源

26、异养型异养型(heterotrophs)以有机物为碳源以有机物为碳源能源能源光能营养型光能营养型(phototrophs)以光为能源以光为能源化能营养型化能营养型(chemotrophs)以有机物氧化释放的化学能以有机物氧化释放的化学能为能源为能源电子电子供体供体无机营养型无机营养型(lithotrophs)以还原性无机物为电子供体以还原性无机物为电子供体有机营养型有机营养型(organotrophs)以有机物为电子供体以有机物为电子供体第第23页页/共共64页页表表5.85.8 微生物的营养类型微生物的营养类型()()营养类型营养类型电子供体电子供体碳源碳源能源能源代表类群代表类群光能无机营

27、养型光能无机营养型H H2 2、H H2 2S S、S S、或、或H H2 2O OCOCO2 2光能光能着色细菌、蓝细菌、藻着色细菌、蓝细菌、藻类类光能有机营养型光能有机营养型有机物有机物有机物有机物光能光能红螺细菌红螺细菌化能无机营养型化能无机营养型H H2 2、H H2 2S S、FeFe2+2+、NHNH3 3、或或NONO-2 2COCO2 2化学能化学能(无机物氧化无机物氧化)氢细菌、硫杆菌、氢细菌、硫杆菌、亚硝化单胞菌属亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)(Nitrosomonas)、硝化、硝化杆菌属杆菌属(Nitrobacter)(Nitrobacter)、甲烷杆菌属、甲

28、烷杆菌属(Methanobacterium)(Methanobacterium)、醋酸杆菌属醋酸杆菌属(Acetobacter)(Acetobacter)化能有机营养型化能有机营养型有机物有机物有机物有机物化学能化学能(有机物氧化有机物氧化)假单胞菌属、芽孢杆菌假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属、真菌、属、乳酸菌属、真菌、原生动物原生动物第第24页页/共共64页页&影响营养物质进入细胞的因素影响营养物质进入细胞的因素&营养物质本身的性质营养物质本身的性质&微生物所处的环境微生物所处的环境&微生物细胞的微生物细胞的透过屏障透过屏障(permeability barrier(permeability

29、 barrier)第第五五章章微微生生物物的的营营养养第三节第三节 营养物质进入细胞营养物质进入细胞第第25页页/共共64页页l简单扩散（简单扩散（Simple DiffusionSimple Diffusion）l被动扩散（被动扩散（Passive TransportPassive Transport）l主动运输（主动运输（Active TransportActive Transport）l基团转位（基团转位（Group TranslocationGroup Translocation）第第五五章章微微生生物物的的营营养养物质运输的机制物质运输的机制第第26页页/共共64页页 Candida

30、 albicansCandida albicans 第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第27页页/共共64页页|Simple diffusion is the net movement of small molecules or ions from an area of higher concentration to an area of lower concentration.|Diffusion is powered by the potential energy of a concentration gradient and does not require the expendit

31、ure of metabolic energy.Examples include the transport of oxygen and carbon dioxide into and out of cells.第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第28页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢Simple Diffusion,Step 1Simple Diffusion,Step 1第第29页页/共共64页页Simple Diffusion,Step 2Simple Diffusion,Step 2第第30页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢Free Wate

32、r Passing Free Water Passing Through Membrane PoresThrough Membrane Pores W h e n a s o l u t e s u c h a s s u g a r dissolvesinwater,i t f o r m s w e a k hydrogenbondsw i t h w a t e r molecules.Whilef r e e,u n b o u n d watermoleculesaresmallenoughtopassthroughmembranepores,watermoleculesboundt

33、osolutearen o t.第第31页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢TransportofSubstancesAcrossaMembranebyUniporters第第32页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢Transport of Substances Across a Membrane by Uniporters Uniporters are transport proteins that transports a substance from one side of the membrane to the other.Since no ener

34、gy is required for this type of transport,it is known as passive transport.第第33页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢TransportofSubstancesAcrossaMembranebyAntiporters第第34页页/共共64页页Transport of SubstancesAcross a Membrane by Antiporters 第第35页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢TransportofSubstancesAcrossaMembranebySymport

35、ers第第36页页/共共64页页Transport of Substances Across a Membrane by Symporters 第第37页页/共共64页页|PASSIVE TRANSPORT The transport of substances across a membrane by protein transporters(also called carrier proteins)from areas of higher concentration to lower concentration.No energy is required.Passive transport

36、,also known as facilitated diffusion,is the transport of substances across the membrane by means uniporters.第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第38页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢Transport of Substances Transport of Substances Across a Membrane by UniportersAcross a Membrane by Uniporters第第39页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢Pa

37、ssive Transport of Substances Across a Membrane 第第40页页/共共64页页|ACTIVE TRANSPORT:The cell uses transporter proteins(carrier molecules,antiporters or symporters)and energy from a proton motive force or the breakdown of ATP to transport substances across a membrane against the concentration gradient.Act

38、ive transport allows cells to accumulate needed substances even when the concentration is lower outside.第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第41页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢ActiveTransportProtonMotiveForceAsymportertransportsprotons(H+)andasubstrateacrossthemembrane.Themovementofprotonsacrossthemembrane(protonmotivefor

39、ce)providestheenergy.第第42页页/共共64页页|An example of an ATP-dependent active transport found in various gram-negative bacteria is the ATP-binding cassette(ABC)system.This involves substrate-specific binding proteins located in the bacterial periplasm,the gel-like substance between the bacterial cell wal

40、l and cytoplasmic membrane.第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第43页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢Active Transport,Step 1 Active Transport,Step 1 ThisformofactivetransportinvolvesbothtransporterproteinsandtheenergyprovidedbythehydrolysisofATP.Aspecificperiplasmic-bindingproteincarriesthesubstancetobetransportedtoamembran

41、e-spanningtransporter.第第44页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢ActiveTransport,Step2ThemoleculetobetransportedacrossthemembraneentersthetransporterproteinsystemandamoleculeofATPenterstheATPbindingsiteoftheATP-hydrolyzingprotein.第第45页页/共共64页页微微生生物物的的营营养养和和代代谢谢ActiveTransport,Step3Energyprovidedbythehydrolysiso

42、fATPintoADP,phosphate,andenergymovesthemoleculeacrossthemembrane.第第46页页/共共64页页Active Transport,Step 4Active Transport,Step 4Thecarrierproteinreleasesthemoleculebeingtransportedandthetransportersystemisreadytobeusedagain第第47页页/共共64页页Active Transport of Substances Across a Membrane:The ATP-Binding Cas

43、sette Transport System In the A T P-b i n d i n g cassette(ABC)system of transport,a high affinity binding protein located in the periplasm between the cytoplasmic membrane and the cell wall picks up the substance to be transported and carries it to the membrane spanning transporter.The actual trans

44、port across the membrane is powered by the energy provided by the breakdown of ATP by an ATP-hydrolyzing protein 第第48页页/共共64页页|Group TranslocationGroup Translocation:A special form of active transport that can A special form of active transport that can occur in prokaryotes.A substance is chemically

45、 occur in prokaryotes.A substance is chemically altered during transport across a membrane so altered during transport across a membrane so that once inside,the membrane becomes that once inside,the membrane becomes impermeable to that substance and it remains impermeable to that substance and it re

46、mains within the cell.within the cell.|An example of An example of group translocationgroup translocation in bacteria is in bacteria is the the phosphotransferase system.phosphotransferase system.A high-energy A high-energy phosphate group from phosphate group from phosphoenolpyruvate(PEP)phosphoeno

47、lpyruvate(PEP)is transferred by a series of enzymes to is transferred by a series of enzymes to glucose.The final enzyme both phosphorylates glucose.The final enzyme both phosphorylates the glucose and transports it across the the glucose and transports it across the membrane as glucose membrane as

48、glucose 6-phosphate.6-phosphate.第第五五章章微微生生物物的的营营养养第第49页页/共共64页页GroupTranslocation,Step1Whenbacteriausetheprocessofgrouptranslocationtotransportglucoseacrosstheirmembrane,ahigh-energyphosphategroupfromphosphoenolpyruvate(PEP)istransferredtotheglucosemoleculetoformglucose-6-phosphate第第50页页/共共64页页Group

49、 Translocation,Step 2Group Translocation,Step 2Ahigh-energyphosphategroupfromPEPistransferredtotheglucosemoleculetoformglucose-6-phosphate.第第51页页/共共64页页Group Translocation,Step 3Group Translocation,Step 3The glucose-The glucose-6-phosphate 6-phosphate is is transported transported across the across

50、the membrane.membrane.第第52页页/共共64页页Group Translocation,Step 4Group Translocation,Step 4Oncetheglucosehasbeenconvertedtoglucose-6-phosphateandtransportedacrossthemembrane,itcannolongerbetransportedbackout.第第53页页/共共64页页Active Transport of Substances Active Transport of Substances Across a Membrane:Gro