II. Внеклеточное питание, механизмы поступления питательных веществ в клетку.

В природе существуют различные способы питания. Для животных характерен голозойный способ питания ( они потребляют готовые органические вещества и перерабатывают их посредством пищеварительной системы), для растений – голофитный (они всасывают питательные вещества из растворов). Для микроорганизмов, в отличие от тех и других, характерно внеклеточное питание.

Большинство органических веществ не могут быть поглощены и использованы микробной клеткой. Поэтому в ответ на присутствие какого-либо органического вещества в питательной среде (индуктора) клетка синтезирует экзоферменты, и выделяет их в среду. Происходит расщепление высокомолекулярных соединений до мономеров вне клетки, а затем мономеры поступают внутрь клетки. Существует четыре механизма поступления веществ в клетку:

1. пассивная диффузия;

2. облегченная диффузия;

3. активный транспорт;

4. транслокация (перенос) групп.

Основная роль в поступлении питательных веществ в клетку принадлежит цитоплазматической мембране (ЦПМ), которая обладает избирательной проницаемостью. За небольшим исключением поглощаться могут только те вещества, для которых в клетке существует специфическая транспортная система, представленная белками-переносчиками ( ферменты- пермеазы). Они функционируют в двойном фосфолипидном слое ЦПМ.

внешняя среда ЦПМ клетка

2

С1 С1>С2

1

С1 С1>C2

3

С1 С2>C1

АТФ

С - концентрация переносимого вещества

Пассивная диффузия

Это единственное неспецифическое проникновение веществ в клетку «вниз» по градиенту своей концентрации. Перенос веществ осуществляется через поры мембраны (ЦПМ) в ее белоксодержащих участках. Эти участки действуют подобно молекулярным ситам, пропуская одни и не пропуская другие вещества. Движущей силой является разность концентраций переносимого вещества по обе стороны мембраны. Скорость перемещения небольшая, существенны величина молекул и степень липофильности (сродства к жирам). Так поступают вода, кислород, некоторые ионы, и, возможно, ингибиторы и яды.

Облегченная диффузия

Вещество поступает также «вниз» по градиенту своей концентрации. Перенос облегчается за счет действия субстрат-специфичной пермеазы. Энергия при этом не требуется. Скорость поступления зависит от концентрации субстрата, вещество не может накапливаться в клетке против градиента концентрации.

Активный транспорт

Растворимые вещества переносятся в клетку «вверх» по химическому градиенту. Участвует транспортный белок и необходима энергия в форме АТФ, которая образуется в результате брожения или дыхания. Энергия нужна т.к. переносчик в своей работе изменяется (утрачивает специфичность). Большинство веществ поступает этим способом.

Транслокация групп

Аналогичен активному транспорту транс, но вещество, поступивее в клетку, изменяется, например, фосфорилируется.