Compare las características de varias formas en que los nutrientes ingresan a las células microbianas.
①Las propiedades de los nutrientes (peso molecular relativo, masa, solubilidad, electronegatividad, etc.) ②Entorno (temperatura, valor de pH)
Esperar. ③ La barrera de permeabilidad de las células microbianas (membrana plasmática, pared celular, envoltura, etc. Según las características del proceso de transporte de materiales, los modos de transporte de sustancias se pueden dividir en difusión libre, difusión promovida, transporte activo y). transferencia de grupo.
1. Difusión libre La difusión libre también se llama difusión simple. La membrana plasmática es una membrana semipermeable a través de la cual los nutrientes se difunden desde un ambiente extracelular de alta concentración a un ambiente intracelular de baja concentración a través de los poros de la membrana plasmática. La difusión libre no es específica, pero el tamaño y la forma de los poros acuosos en la membrana plasmática son selectivos para las moléculas de nutrientes involucradas en la difusión. Tiene las siguientes características: ① No hay reacción durante el proceso de difusión; ② No consume energía; no puede transportarse contra la concentración; ③
La velocidad de transmisión es proporcional a la diferencia de concentración de las sustancias dentro y fuera del; membrana. La libre difusión no es la forma principal en que las células microbianas absorben nutrientes. El agua es la única molécula que puede moverse libremente a través de la membrana plasmática por difusión. Los ácidos grasos, el etanol, el glicerol, algunos gases (
O2, CO2) y algunos aminoácidos también pueden difundir libremente dentro y fuera de las células hasta cierto punto. 2. La difusión facilitada es lo mismo que la difusión libre. La difusión facilitada también es un modo de transporte pasivo de sustancias a través de las membranas. En este modo, ① no se consume energía, ②.
La estructura molecular de las sustancias involucradas en el transporte no cambia, ③ no puede invertir el transporte de concentración, ④ la velocidad de transporte es proporcional a la diferencia de concentración de las sustancias dentro y fuera de la membrana. ⑤
Requiere la participación del operador. Los nutrientes que ingresan a las células mediante difusión facilitada incluyen principalmente aminoácidos, azúcares simples, vitaminas y sales inorgánicas. En términos generales, los microorganismos transportan sustancias correspondientes a través de proteínas transportadoras específicas, pero algunos microorganismos transportan la misma sustancia a través de más de una proteína transportadora. 3. Transporte activo El transporte activo es un método importante de transporte de materiales que está ampliamente presente en los microorganismos. En comparación con los dos métodos de transporte anteriores, una característica importante es que los materiales consumen energía durante el proceso de transporte y pueden transportarse de manera concentrada en la dirección inversa. En el proceso de transporte activo, diferentes microorganismos requieren diferentes fuentes de energía para transportar sustancias. Los microorganismos aeróbicos y los microorganismos anaeróbicos facultativos utilizan directamente energía respiratoria, los microorganismos anaeróbicos utilizan energía química y los microorganismos fotosintéticos utilizan energía luminosa. El transporte activo y la difusión facilitada son similares en que también se requieren proteínas transportadoras durante el transporte de sustancias. La proteína transportadora desarrolla afinidad con la sustancia transportada a través de cambios conformacionales, lo que permite que ambas se unan y se separen de manera reversible, completando así el transporte transmembrana de la sustancia correspondiente. La diferencia es que los cambios conformacionales de las proteínas transportadoras durante el transporte activo requieren energía. 4. Desplazamiento en grupo El desplazamiento en grupo es otro modo de transporte activo. A diferencia del modo de transporte activo, tiene un sistema de transporte complejo para completar el transporte de sustancias, y las sustancias sufren cambios químicos durante el proceso de transporte. La transferencia de grupos existe principalmente en células anaeróbicas y anaeróbicas facultativas y se utiliza principalmente para transportar azúcares. De esta forma también se pueden transportar ácidos grasos, nucleósidos, bases, etc. En el proceso de estudiar la absorción de glucosa y lactosa por E. coli, se encontró que estos azúcares existen en el citoplasma en forma de fosfatos de azúcar después de ingresar a la célula, lo que indica que estos azúcares se fosforilan durante el transporte y los grupos fosfato provienen de la fórmula de fosfoenol en la célula piruvato (
PEP), por lo que este grupo de translocaciones también se denomina sistema de transporte de fosfoenolpiruvato-fosfato glicosiltransferasa (PTS). La PTS suele estar compuesta por cinco proteínas, incluidas la enzima I y la enzima II.
Y proteínas termoestables (HPr) de bajo peso molecular relativo. Durante el transporte de azúcar, los grupos fosfato de la PEP son gradualmente fosforilados y desfosforilados por la enzima I y HPr, y finalmente por la enzima II.
Transferido al azúcar para generar azúcar fosfato en el citoplasma. PEP-P+HPr→HPr-P+enzima I→enzima I+ácido pirúvico I-P+HPr→enzima III+enzima IHPr-P+enzima III→enzima III-P+HPr azúcar+enzima III-P→azúcar- P+enzima III.