营养物质进入细胞的方式
1999 分析营养物质进入微生物细胞的几种方式
4 分析营养物质进入微生物细胞的几种方式根据物质运输过程的特点，微生物营养物质运输方式可分为四种:1.自由扩散概念：自由扩散又称被动转运或单纯扩散，是指物质非特异地由浓度较高一侧被动或自由地透过细胞膜向浓度低一侧扩散的过程。
1)不需要能量，不需要载体2)驱动力：浓度梯度（细胞膜两侧物质的浓度差），故浓度梯度消失，扩散就停止3)物质在扩散过程中没有发生任何变化，为物理过程4)运输速率很慢，与膜外物质的浓度差成正比5)无特异性，无选择性，不是物质运输主要方式6)运输对象：气体、水、水溶性小分子、某些离子等2.促进扩散概念：是在不需要任何能量的情况下，利用细胞膜上的底物特异性载体蛋白在膜的外侧与溶质分子结合，而在膜的内侧释放此溶质而完成物质的输送。
1)需要载体，不需要能量2)驱动力：浓度梯度3)有特异性，有选择性4)运输对象：糖类，氨基酸等3.主动运输概念：主动运送是指需要能量和载体蛋白的逆浓度梯度积累营养物质的过程，是微生物吸收营养物质的主要机制。
1)需要能量，需要载体蛋白2)能量来源：质子动势（来自膜两侧质子浓度差）3)逆浓度梯度运输4)有特异性5)运输对象：无机离子、氨基酸、糖类、有机酸4.基团转位概念：基团移位是一种既需要特异性载体蛋白又需耗能、且溶质在运送前后会发生分子结构变化的运送方式。
1)需要能量，需要载体蛋白2)能量来源：磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）3)属主动运输，但溶质分子发生化学修饰—定向磷酸化4)运输对象：糖及其衍生物、嘌呤、嘧啶、脂肪酸等例如：半乳糖在大肠杆菌中靠促进扩散运输，而在金黄色葡萄球菌中则是通过基团转位运送.最突出的是葡萄糖不同微生物摄取葡萄糖的方式。
《物质出入细胞的方式》 知识清单
《物质出入细胞的方式》知识清单细胞作为生命的基本单位，不断与外界环境进行物质交换。
物质出入细胞的方式多种多样，了解这些方式对于理解细胞的生命活动至关重要。
一、被动运输（一）简单扩散简单扩散也称为自由扩散，是物质从高浓度一侧通过细胞膜向低浓度一侧转运的过程。
这一过程不需要载体蛋白的协助，也不消耗能量。
例如，氧气、二氧化碳、乙醇、甘油等小分子物质可以通过简单扩散进出细胞。
（二）协助扩散协助扩散是在载体蛋白的协助下，物质从高浓度一侧向低浓度一侧转运的过程。
同样，协助扩散也不消耗能量。
一些较大的分子，如葡萄糖进入红细胞，就是通过协助扩散进行的。
被动运输的特点是物质顺着浓度梯度进行转运，动力来自于浓度差，不需要细胞额外提供能量。
二、主动运输主动运输是物质从低浓度一侧向高浓度一侧运输的过程，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞代谢产生的能量。
例如，植物根系吸收矿质离子、小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸等营养物质，都是通过主动运输完成的。
主动运输对于细胞来说非常重要，它能够保证细胞按照生命活动的需要，主动地选择吸收所需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质。
三、胞吞和胞吐（一）胞吞当细胞摄取大分子物质时，首先大分子物质附着在细胞膜表面，这部分细胞膜内陷形成小囊，包围着大分子物质。
然后小囊从细胞膜上分离下来，形成囊泡，进入细胞内部，这种现象称为胞吞。
（二）胞吐细胞需要外排的大分子物质，先在细胞内形成囊泡，囊泡移动到细胞膜处，与细胞膜融合，将大分子物质排出细胞，这就是胞吐。
胞吞和胞吐过程消耗能量，并且依赖于细胞膜的流动性。
四、影响物质出入细胞方式的因素（一）浓度差物质的浓度差是影响被动运输的重要因素，浓度差越大，物质运输的速度就越快。
（二）载体蛋白的数量载体蛋白的数量对协助扩散和主动运输有影响。
载体蛋白数量有限，当运输的物质达到一定量时，运输速度不再增加。
（三）能量供应主动运输需要能量供应，如果细胞能量供应不足，主动运输的速率会降低。
营养物质进入细胞的方式
营养物质进入细胞的方式1. 内容除原生动物外，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而从外界吸取营养物的。
细胞膜运送营养物质有四种方式，即：单纯扩散、促进扩散、主动运输和基团转位。
2. 练习1.练习一、选择题1．基团转位和主动运输的主要差别是：（）A. 运输中需要各种载体参与B. 需要消耗能量C. 改变了被运输物质的化学结构答案：C2．单纯扩散和促进扩散的主要区别是：（）A. 物质运输的浓度梯度不同B. 前者不需能量，后者需要能量C. 前者不需要载体，后者需要载体答案：C3. 细菌中存在的一种主要运输方式为：（）A. 单纯扩散B. 促进扩散C. 主动运输D. 基团转位答案：C二、填空题1. 在营养物质的四种运输方式中，只有__________运输方式改变了被运输物质的化学组成。
答案：基团转位2.亚硝酸细菌在氧化__________的过程中获得细胞生长所需的能量，并利用这些能量将__________还原为细胞有机物，因此该菌的营养类型属于__________。
答案：NH3，CO2，化能自养型3. 在蓝细菌和藻类的光合作用中，以_________作供氢体，有__________放出，并将__________还原为细胞有机物。
答案：H2O，O2，CO24. 在绿硫细菌的光合作用中，没有__________放出，以__________作供氢体，将__________还原为细胞有机物。
答案：氧气，H2S，CO2三、简答题1. 试述细菌通过基团转位吸收糖进入细胞内的过程。
答案：基团转位将单糖吸收运输至细胞的过程如下：热稳定蛋白HPr被PEP活化（磷酸化），由酶1完成。
热稳定蛋白将活化的磷酸基团转移给酶3。
细胞膜上的酶2将葡萄糖由外膜转运至内膜，该糖分子立即被活化的酶3磷酸化。
在这一过程中，糖分子一方面由膜外到达膜内，并同时实现磷酸化。
2. 举例说明微生物在生长过程中培养基pH值可能发生的变化，并提出解决方法。
微生物吸收营养物质的四种方式及其特点
微生物吸收营养物质的四种方式及其特点微生物吸收营养物质的四种方式及其特点微生物是一类微小且常见的生物体，它们存在于自然界的各个角落中，包括土壤、水体、空气等。
微生物对于地球生态系统的运转发挥着重要作用。
为了生存和繁殖，微生物需要从外界环境中吸收所需的营养物质。
下面将介绍微生物吸收营养物质的四种方式及其特点。
首先是主动吸收。
主动吸收是指微生物通过以能量为动力，在高浓度环境中低浓度物质浓度梯度下把溶质（营养物质）从外界环境吸附到细胞内。
主动吸收是微生物事件中最基本、最常见的方式，其特点是微生物可以选择性地吸收适合自己生长发育需要的营养物质，快速高效。
例如，细菌通过鞭毛的摆动和细胞壁的改变，主动吸收周围水域中的有机物质。
其次是扩散吸收。
扩散吸收是指微生物依靠溶质在高浓度环境下自发地向低浓度环境中扩散，并被微生物细胞膜吸附进入细胞内。
扩散吸收是微生物吸收无机物质的主要方式之一，其特点是依赖物质浓度的差异，没有选择性。
许多微生物如真菌、原生动物等通过扩散吸收营养物质。
第三是囊胞吞噬。
囊胞吞噬是指微生物通过膨胀和收缩作用使细胞膜向外凸起，将外界的营养物质包裹到细胞内部形成囊泡，然后通过细胞内部的消化酶将囊胞内的物质消化吸收。
囊胞吞噬是微生物吸收固体有机物质的主要方式之一，特点是可以吞噬大颗粒物质，并进行分解和吸收。
原核微生物如单细胞藻类、细菌等常采用囊胞吞噬来获得营养。
最后是菌丝吸收。
菌丝吸收是指真菌通过菌丝扩展到周围环境中，利用菌丝分泌的酶分解有机物质，并通过菌丝吸收营养物质。
菌丝吸收是真菌如霉菌、酵母菌等常用的吸收方式，其特点是可以在大片环境中寻找和利用营养物质，同时也可以与其他微生物进行共生。
通过以上对微生物吸收营养物质的四种方式及其特点的介绍可以看出，微生物吸收营养物质的方式多样且灵活。
不同的微生物根据生活环境和所需营养物质的特点采用不同的吸收方式，以提高吸收效率和适应环境的能力。
了解和研究微生物的吸收方式对于深入了解微生物的生态学作用以及开发和利用微生物资源具有重要的指导意义。
营养物质进入细胞的方式
物质浓度差还受到细胞内外环境的影响。例如，温度、 酸碱度、离子强度等环境因素可影响物质的溶解度和 扩散系数，从而影响物质浓度差。
细胞膜通透性
01
细胞膜通透性是指细胞膜允许物质进入和逸出的能力。细胞膜通透性取决于膜 上通道和载体蛋白的性质和数量。
02
通道蛋白是细胞膜上的一类蛋白质，它们允许小分子物质以被动运输的方式顺 浓度差或电位差进入或逸出细胞。载体蛋白则允许相对较大的分子或离子以主 动运输的方式逆浓度差或电位差进入或逸出细胞。
能量来源
呼吸作用释放的能量一部分以热能形式散失，另一部分储存在ATP 中，供细胞代谢和生命活动的需要。
作用
呼吸作用是生物体内有机物氧化分解的主要方式，为生物提供能量， 维持生命活动的正常进行。
食物摄入
1 2 3
定义
食物摄入是指生物通过摄取食物获得营养物质的 过程。
能量来源
食物中的有机物在细胞内经过消化、吸收和代谢 转化过程，释放出能量供细胞代谢和生命活动的 需要。
被动运输
不需要消耗能量的物质运输方式，包括自由扩散 和协助扩散。
膜泡运输
通过形成囊泡的方式将物质包裹在膜内进行运输， 如内吞和外排作用。
核孔通道பைடு நூலகம்
核孔的选择性
核孔具有选择性，只允许特定大小的 分子通过。
核孔的功能
核孔参与细胞核与细胞质之间的物质 交换和信息交流，对细胞代谢和基因 表达等过程具有重要影响。
营养物质进入细胞的方式
目录
• 物质进入细胞的方式 • 物质进入细胞的通道 • 物质进入细胞的能量来源 • 物质进入细胞的影响因素 • 物质进入细胞的实例
01
物质进入细胞的方式
被动运
营养物质进入细胞的方式.
特点： 需载体蛋白参与； 载体蛋白具有较强的专一性； 载体蛋白通过构象变化而改变与被运送物质之间的亲和 力，载体蛋白构象变化需消耗能量； 运送物质： 无机离子（ K+等）； 糖（乳糖，麦芽糖，葡萄糖等 ）； 大部分氨基酸和有机酸。
4. 基团移位(group translocation)
需载体蛋白，耗能，被运送物质分子结构发生变化
1、单纯扩散(simple diffusion)
2、促进扩散(facilitated diffusion) 3、主动运输(active transport) 4、基团移位(group translocation)
1. 单纯扩散（simple diffusion）
又称“被动扩散”（passive transport） 属物理扩散。不需能量，无载体参与，以浓差为动力， 高浓向低浓扩散
基团移位位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中， 主要用于糖的运输。 目前尚未在好氧型细菌及真核生物中发现这种运输 方式； 尚未发现氨基酸通过这种方式运输。
(1) PEP + HPr 磷酸~HPr + 丙酮酸
特点： 需能量； 需载体蛋白； 逆浓差运输； 运输具有专一性； 物质在运送过程中 发生化学变化（磷 酸化），磷酸基团 来源于PEP
磷酸~HPr +葡萄糖 6-磷酸葡萄糖 + HPr
运送机制： 磷酸转移酶系统（PTS） 包括: 酶Ⅰ（非特异性，胞内） 酶Ⅱa （非特异性，胞内） 酶Ⅱb （特异性，亲水性，接近膜） 酶Ⅱc（特异性，疏水性，膜上） HPr （热稳载体蛋白） （非特异性，膜上）
载体只影响物质的运输速率，并不改变该物质在膜内外形成 的动态平衡状态（促进扩散速度比单纯扩散快）； 这种性质类似于酶的作用特征，因此载体蛋白也称为透过酶； 透过酶大都是诱导酶,只有在环境中存在机体生长所需的营养 物质时，相应的透过酶才合成。
微生物营养方式
基因移位在Escherichiacoli(大肠杆菌)和 Staphylococcusaureus(金黄色葡萄球菌)中研 究得较多。
：膜泡运输的基本概念
真核细胞通过内吞作用（endocytosis）和外 排作用（exocytosis）完成大分子与颗粒性 物质的跨膜运输。在转运过程中，质膜内 陷，形成包围细胞外物质的囊泡，因此又 称膜泡运输。细胞的内吞和外排活动总称 为吞排作用（cytosis）。
营养物质进入细胞的方式
对绝大多数属于渗透营养型的微生物来说，营养 物质通过细胞膜进入细胞的问题，是一个较复杂 又很重要的生理学问题。据目前所知，细胞壁在 营养物质运送上不起多大作用，仅简单地排阻分 子量过大(＞600Da)的溶质的进入，而具有磷脂双 分子层和嵌合蛋白分子的细胞膜则是控制营养物 进入和代谢产物排出的主要屏障。一般认为，细 胞膜以四种方式控制物质的运送，即单纯扩散、 促进扩散、主动运送和基团移位，其中尤以主动 运送为最重要：
外排作用
四、穿胞运输 在动物组织中，有的细胞通过内吞和外排相偶联，在细胞
的一侧形成胞饮小泡穿越细胞质，另一侧使小泡中的物质 释放出去。如：肝细胞从血窦中吸收免疫球蛋白A （IgA），通过穿胞运输输送到胆微管；大鼠中，母鼠血 液中抗体经穿胞运输进入乳汁。 五、胞内膜泡运输 细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递也通过膜泡运 输方式进行。如从内质网到高尔基体；高尔基体到溶酶体； 细胞分泌物的外排，都要通过过渡性小泡进行转运。胞内 膜泡运输沿微管运行，动力来自马达蛋白（motor proteins）。目前已发现的马达蛋白有两种：一种是动力 蛋白（dynein），可沿微管向负端移动；另一种为驱动蛋 白（kinesin），可牵引物质向微管的正端移动。通过这两 种蛋白的作用，可使膜泡被运抵一定区域。关于胞内膜跑 运输我们将在专门的章节进行较为详细的讲解。
6大营养 营养类型 进入方式 培养基
微生物营养和培养基营养物：必须得到的细胞结构成分，必须得到的能量储存物质。
营养：把营养物从外界吸收至细胞内，复制出新细胞结构的过程。
主要营养物及其功能主要功能：提供合成原生质和代谢产物原料；产生合成反应及生命活动所需能量；调节新陈代谢。
微生物的6大营养要素：（一）碳源定义：凡能提供微生物营养所需碳元素的营养源。
功能：碳源、能源（二）氮源物质定义：凡能提供微生物营养所需氮元素的营养源。
功能：氮源，一般不作能源。
氨基酸自养型和异养型生物速效氮源和迟效氮源生理碱性、酸性、中性盐（三）能源定义：能为微生物生命活动提供最初能量来源的营养物质或辐射能。
化学能：有机物-化能异养微生物无机物-化能自养微生物光能：光能自养和光能异养微生物（四）生长因子定义：一类对微生物正常代谢必不可少且又不能从简单的碳、氮源自行合成的所需极微量的有机物。
种类：维生素、AA、base、FA等。
作用：辅酶或酶活化来源：酵母膏、玉米浆、麦芽汁等，复合维生素。
（五）无机盐所需浓度在10-3-10-4M的元素为大量元素所需浓度在10-6-10-8M为微量元素。
主要功能：构成菌体成分；酶活性基组成或维持酶活性；调节渗透压、pH、Eh；化能自养微生物能源等。
（六）水存在状态：游离态（溶媒）和结合态（结构组成）生理作用：组成成分；反应介质；物质运输媒体；热的良导体。
微生物营养类型依碳源不同：异养型（不能以CO2为主要或唯一碳源）自养型（能以CO2为主要或唯一碳源）依能源不同：光能营养型（光反应产能）化能营养型（物质氧化产能）化能自养型微生物:氧化无机物而获得能量的微生物；化能自养微生物必须从氧化磷酸化所获得的能量中，花费一大部分A TP以逆呼吸链传递的方式把无机氢（H++e-）转变成还原力[H]；光能自养型微生物:能利用日光辐射的微生物。
在光能自养微生物中，A TP是通过循环光合磷酸化、非循环光合磷酸化或紫膜光合磷酸化产生的，而还原力[H]则是直接或间接利用这些途径产生的。
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载体只影响物质的运输速率，并不改变该物质在膜内外形成 的动态平衡状态（促进扩散速度比单纯扩散快）；
这种性质类似于酶的作用特征，因此载体蛋白也称为透过酶；
透过酶大都是诱导酶,只有在环境中存在机体生长所需的营养 物质时，相应的透过酶才合成。
3. 主动运输（active transport）
一类需要提供能量（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型的变化，而使膜外环境中低 浓度的溶质运入膜内的一种物质运送方式。
尚未发现氨基酸通过这种方式运输。
运输物质所 接利用呼吸能；
厌氧型微生物利 用化学能(ATP)；
光合微生物利用 光能；
嗜盐细菌通过紫 膜利用光能
特点： 需载体蛋白参与； 载体蛋白具有较强的专一性； 载体蛋白通过构象变化而改变与被运送物质之间的亲和力，
载体蛋白构象变化需消耗能量；
运送物质： 无机离子（ K+等）； 糖（乳糖，麦芽糖，葡萄糖等 ）； 大部分氨基酸和有机酸。
2. 促进扩散（facilitated diffusion）
载体蛋白参与，不需能量，以浓差为动力，由高浓向低浓运送。
运送物质：糖，氨基酸（真核微生物中作用明显）； 甘油（沙门氏菌，非原核生物的重要运输方式）；
特点：
运
促进扩散
输
速
度
被动扩散
浓度梯度
质膜上的载体蛋白具较高的专 一性；被运输物质的分子结构 不发生变化；运输速率与胞内 外营养物质的浓度差成正比， 当浓度差达到一定值时，载体 产生饱和效应，运输速度不再 随胞内外物质的浓度差的增加 而增加。
4. 基团移位(group translocation)
需载体蛋白，耗能，被运送物质分子结构发生变化
(1) PEP + HPr
磷酸~HPr + 丙酮酸
特点：
需能量；
需载体蛋白；
逆浓差运输；
运输具有专一性；
物质在运送过程中 发生化学变化（磷 酸化），磷酸基团 来源于PEP
磷酸~HPr +葡萄糖
6-磷酸葡萄糖 + HPr
1、单纯扩散(simple diffusion) 2、促进扩散(facilitated diffusion) 3、主动运输(active transport) 4、基团移位(group translocation)
1. 单纯扩散（simple diffusion）
又称“被动扩散”（passive transport） 属物理扩散。不需能量，无载体参与，以浓差为动力，
营养物质进入细胞的方式
细胞膜是控制营养物质进出细胞的主要屏障，具选择通透性。
影响营养物质进入细胞的主要因素： (1)营养物质的性质（ 分子质量，电负性，结构等） (2)细胞所处的环境（ 温度，pH值，渗透压，表面活性剂等） (3)细胞的结构和功能（种类，菌龄，生理状态，代谢活性）
一、 营养物质进入细胞的方式
高浓向低浓扩散
特点： 非特异性，高浓向低浓扩散； 有一定选择性（原生质膜上含水小孔的大小和形状）； 不发生反应，性质（结构）不变； 不需能，依靠浓差； 运送速度随浓差降低而减小。
物质跨膜扩散的能力和速率与该物质的性质有关,分子量小、脂溶 性、极性小的物质易通过扩散进出细胞。
扩散并不是微生物细胞吸收营养物质的主要方式,水是唯一可通过扩 散自由通过原生质膜的分子,脂肪酸、乙醇、甘油、苯、一些气体分 子(O2、CO2)及某些氨基酸在一定程度上可通过扩散进出细胞。
运送机制： 磷酸转移酶系统（PTS） 包括: 酶Ⅰ（非特异性，胞内）
酶Ⅱa （非特异性，胞内） 酶Ⅱb （特异性，亲水性，接近膜） 酶Ⅱc（特异性，疏水性，膜上） HPr （热稳载体蛋白） （非特异性，膜上）
基团移位位主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细菌中， 主要用于糖的运输。
目前尚未在好氧型细菌及真核生物中发现这种运输 方式；