营养物质进入微生物细胞的方式
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。
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。
微生物学-第五章第六章
4 2
3
4
2
4. 无机盐
在机体中的生理功能主要是： 构成细胞组分（大量元素和微量元素）；
是微生物生长必不可少的一类营养物质，是构成酶活
性中心的组成部分、维持酶的活性； 调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原 电位； 供给自养微生物生长的能源物质。
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
脂肪、磷脂 天然气、石油、石油馏分、石蜡油等
NaHCO3、CaCO3、白垩等 芳香族化合物、氰化物 蛋白质、肋、核酸等
3. 氮源 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。 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。
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。
无机盐及其生理功能
元素 化合物形式(常用) 生理功能
磷
硫 镁
KH2PO4，K2HPO4
(NH4)2SO4， MgSO4 MgSO4
核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子的成 分，作为缓冲系统调节培养基pH
藻类 C5H8NO2
原生动物 C7H14NO3பைடு நூலகம்
第二节 微生物的营养物(P60)
微生物的营养物：凡能满足机体生长、繁殖和完成各种生理活 动所需的物质。 微生物获得与利用营养物质的过程称为营养。 1. 水
2. 碳素营养源：能供给微生物碳素营养的物质， 包括无机含碳化合物和有机含碳化合物。 3. 氮素营养源：能供给微生物氮素营养的物质； 无机氮源 有机氮源 4. 无机盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐等； 5. 生长因子：VB族、VC、氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素、 烟碱等。
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.
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。
中国石油大学 2021年春季学期《环境工程微生物学》在线考试答案
中国石油大学2021年春季学期《环境工程微生物学》在线考试一、主观填空题共20题，20分11分营养物质进入细胞的方式有单纯扩散、促进扩散、主动运输、四种。
1 答案：基团移位21分酵母菌有发酵型和氧化型两种类型,其中前者是将糖转化为乙醇和的一类酵母菌。
1 答案：二氧化碳31分根据污泥膨胀的致因微生物不同,污泥膨胀分为非丝状菌污泥膨胀和。
1 答案：丝状菌污泥膨胀41分微生物的生长可分为个体微生物生长和。
1 答案：群体生长51分酶的提取方法有水溶液提取法、表面活性剂提取法和。
1 答案：有机溶剂法61分现在普遍接受的五界分类系统为:原核生物界、原生生物界、真菌界、动物界、。
1 答案：植物界71分根据古菌的生活习性和生理特性,古菌可分为嗜热嗜酸菌、极端嗜盐菌, 三大类型。
1 答案：产甲烷菌81分细菌连续培养有恒浊连续培养和恒化连续培养两种。
绝大多数污(废)水生物处理方法均采用。
1 答案：恒化连续培养91分原生质体包括细胞质膜、细胞质及其内含物、。
1 答案：细胞核物质101分紫外辐射杀菌的机制为:破坏蛋白质结构而变性, 。
1 答案：破坏核酸分子的结构111分水的消毒方法有煮沸法、加氯消毒、臭氧消毒、过氧化氢消毒、微电解消毒、等。
1 答案：紫外辐射消毒121分细菌按形态可分为球菌、杆状、螺旋状、四种。
1 答案：丝状131分好氧活性污泥的结构和功能的中心是。
1 答案：菌胶团141分参与硫化作用的微生物有硫化细菌和。
1 答案：硫磺细菌151分细菌表面带电荷。
1 答案：负161分菌种保藏方法有定期移植法、干燥法、隔绝空气法、蒸馏水悬浮法、 5种。
1 答案：综合法171分细菌的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和。
1 答案：拟核181分原生动物可划分为四类:鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲和。
1 答案：孢子纲191分细菌的呼吸类型分为、好氧呼吸、无氧呼吸。
1 答案：发酵201分列举几种微生物所需的生长因子:B族维生素、、氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素、烟酸。
2016微生物生理4.3
好氧呼吸第一阶段：EMP途径形成丙酮酸
TCA 循环
1.TCA循环 也称为柠檬酸（CAC）循环。从丙酮酸开始，先形 成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A进入TCA循环，最终被 彻底氧化成为CO2和H2O。 1mol丙酮酸经过TCA循环后形成了3mol的CO2： a.丙酮酸形成乙酰辅酶A时，产生1mol； b.草酰琥珀酸脱羧时产生1mol； c. 酮戊二酸 脱羧时形成1mol。
问题：为什么是产生 38molATP?
1mol葡萄糖可在EMP途径形成2mol丙酮酸，则在TCA 循环中可形成: 2×15＝30molATP; 由于葡萄糖的好氧呼吸包括两部分，TCA已知产生 30mol。那EMP途径呢，在发酵时净剩2mol，在发酵 过程中，可产生2mol的NADH2,则可换算成 2×3＝6molATP , 因此， 1mol葡萄糖可产生： 30+2+6＝38molATP.
甲基红（Methyl Red）试验
肠杆菌科各菌属都能发酵葡萄糖，在分解葡萄糖过程中产生丙酮酸，进一步 分解中，由于糖代谢的途径不同，可产生乳酸，琥珀酸、醋酸和甲酸等大量 酸性产物，可使培养基PH值下降至pH4.5以下，使甲基红指示剂变红。
2.好氧呼吸 电子受体为O2，底物被彻底的完全氧化成CO2和H2O，并 有大量ATP产生。 在好氧呼吸过程中，电子并不是直接传递给O2，而是先 转移给NAD，成为NADH2，然后NADH2被氧化后，电子传 递给电子传递体系，最后由电子传递体系转给O2。 得到电子的O2与H结合形成H2O。
1．单纯扩散
营养物质进入微生物细胞的方式
不需要能量，不需要载体 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
物质在扩散过程中没有发生任何变化，为物理过 程 运输速率很慢，与膜外物质的浓度差成正比 无特异性，无选择性，不是物质运输主要方式
运输对象：气体、水、水溶性小分子、某些离子 等
自 由 扩 散
高浓度 低浓度
促进扩散
概念：是一种被动的物质跨膜运
输方式，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。
需要载体，不需要能量 驱动力：浓度梯度 有特异性，有选择性 运输对象：糖类，氨基酸， 无机盐等
•
Hale Waihona Puke 初级主动运输：电子传递系统、 ATP酶或细菌嗜紫红质引起的 质子运输方式，是一种质子的 主动运输方式。呼吸能、化学 能、和光能的消耗，引起胞内 质子或其他例子外排，导致原 生质膜内外建立质子浓度差 （电势差），使膜处于充能状 态（形成能化膜）。 次级主动运输：通过初级主动 运输建立的能化膜在质子浓度 差（或电势差）消失的过程中， 偶联其他物质的运输。
注意
不同微生物运输物质不同，即使对同 一种物质，不同微生物的摄取方式也 不一样。
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
基团转位 主动运输 促进扩散 酵母菌
大肠杆菌 枯草杆菌 巴氏芽孢梭菌
金黄色葡萄球 菌
铜绿假单胞 菌 藤黄微球菌
耻垢分枝杆 菌
谢谢
自由扩散和促进扩散
主动运输
• 概念：主动运送是指需要能量和载体蛋白
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高浓度
低浓度
A
7
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。
A
8
➢ 需要载体，不需要能量 ➢ 驱动力：浓度梯度 ➢ 有特异性，有选择性 ➢ 运输对象：糖类，氨基酸等
A
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A
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自由扩散和促进扩散
四种物质运输方式的比较
A
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注意
不同微生物运输物质不同，即使对同 一种物质，不同微生物的摄取方式也 不一样。
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
A
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不同微生物摄取葡萄糖的方式
A
18
谢谢
A
19
离子化合物：弱快强慢（极性）
• 微生物所处的环境条件：渗透压、pH、温
度、氧分压、表面活性剂等。
• 细胞的结构和功能：种类、表现形态、菌
龄、生理状态及代谢活性等。
A
3
பைடு நூலகம்
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:
➢ 自由扩散 ➢ 促进扩散 ➢ 主动运输 ➢ 基团转位
A
4
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。
A
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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。
• 需要能量，需要载体蛋白 • 能量来源：质子动势（来自膜两侧质子浓度差） • 逆浓度梯度运输 • 有特异性 • 运输对象：无机离子、氨基酸、糖类、有机酸
A
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主动 运输
A
13
营养（作用）：微生物细胞从外界 环境中摄取化学物质，使其生长过 程中获取生命活动所需的能量及其 结构物质的生理过程
A
1
营养 物质 进入
微生物 细胞
方式
A
2
营养物质能否进入微生物细胞取决于三个因素
• 营养物质的性质：分子大小、电荷、结构
及光学异构类型等。
大分子：先水解为小分子，再吸收。
脂溶性物质：易透过。
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。
需要能量，需要载体蛋白 能量来源：磷酸烯醇式丙酮酸（PEP） 属主动运输，但溶质分子发生化学修饰—定向磷酸
化 运输对象：糖及其衍生物、嘌呤、嘧啶、脂肪酸等
A
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基 团 转 位
A
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A
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不需要能量，不需要载体
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
物质在扩散过程中没有发生任何变化，为物理过 程
运输速率很慢，与膜外物质的浓度差成正比
无特异性，无选择性，不是物质运输主要方式
运输对象：气体、水、水溶性小分子、某些离子 等
A
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自 由 扩 散