Транслокация химических групп: 43. Питание микроорганизмов. Механизмы транспорта питательных веществ в клетку. Пермеазы, ионофиоры. Характеристика процессов симпорта и антипорта. Транспорт железа.

Содержание

43. Питание микроорганизмов. Механизмы транспорта питательных веществ в клетку. Пермеазы, ионофиоры. Характеристика процессов симпорта и антипорта. Транспорт железа.

Питательные вещества из растворов (субстратов) проникают в клетки микроорганизмов через поверхность полупроницаемой клеточной стенки и цитоплазматическую мембрану.

Цитоплазматическая мембрана является основным компонентом клетки, через которую транспортируются питательные вещества и выводятся из клетки продукты обмена.

Проницаемость мембраны зависит от концентрации веществ, растворенных в среде, ее осмотического давления.

При изотонической концентрации раствора коллоиды цитоплазмы вследствие постоянного притока воды в клетку находятся в набухшем состоянии, цитоплазма плотно прилегает к клеточной стенке. При этом создается определенное состояние цитоплазмы, называемое тургором клетки.

Повышение осмотического давления среды, когда концентрация раствора становится значительно выше физиологической, приводит к обезвоживанию цитоплазмы микробной клетки.

Она собирается в комочки и отходит от клеточной стенки. Питание клетки резко нарушается, наступает плазмолиз клетки. Кокки более устойчивы к повышению осмотического давления, чем палочковидные бактерии, а плесневые грибы более устойчивы, чем бактерии.

При значительном понижении осмотического давления среды (концентрация веществ ниже физиологической) бактериальная клетка разбухает вследствие большого поступления воды в цитоплазму и приобретает шаровидную форму, причем стенка ее может лопнуть, приводя к плазмоптису. Жизнедеятельность клетки при этом нарушается.

Поступление питательных веществ и воды в клетку, а также выделение продуктов обмена в окружающую среду происходят у микроорганизмов через всю поверхность их тела.

Возможность проникновения веществ извне в клетку обусловлена многими факторами:

величиной и структурой их молекул;
способностью растворяться в компонентах ЦПМ; концентрацией веществ в клетке и в среде;
свойствами клеточной стенки и ЦПМ, являющихся барьерами, через которые должны проникнуть в клетку питательные вещества, и др.

Вещества питательной среды могут поступать в клетку только в растворенном состоянии. Нерастворимые сложные органические соединения должны подвергнуться расщеплению на более простые вне клетки, что происходит с помощью экзоферментов микроорганизмов.

Клеточная стенка проницаема и задерживает лишь макромолекулы. Цитоплазматическая мембрана обладает полупрониаемостью, является осмотическим барьером; проницаемость ее для различных веществ неодинакова.

* Пассивная диффузия – механизм переноса веществ через мембрану, подчиняющийся законам осмоса.

При осмотическом проникновении веществ через полупроницаемую мембрану движущей силой является разность осмотических давлений (концентраций веществ) в растворах по обе стороны мембраны, т. е. между средой и клеткой.

Такой пассивный перенос веществ – по градиенту концентрации (от более высокой к более низкой) – протекает до уравнивания концентрации и не требует затрат энергии клеткой.

Вода – основное вещество, которое проникает в клетку и выделяется из нее путем пассивной диффузии.

Скорость переноса молекул механизмом пассивной диффузии мала, обычно таким способом проникают в клетку яды, ингибиторы, чужеродные вещества; сахара не диффундируют, поэтому этот способ редко используется бактериями.

*Облегченная диффузия. Большинство питательных веществ поступает в клетку путем переноса их через мембрану специфическими переносчиками – пермеазами (от англ. «permeable» – проницаемый), локализованными в цитоплазматической мембране.

Пермеазы сходны с ферментами; они обладают субстратной специфичностью – каждая транспортирует определенное вещество. На внешней стороне цитоплазматической мембраны пермеаза адсорбирует вещество – вступает с ним во временную связь и диффундирует комплексно через мембрану, отдавая на внутренней стороне ее транспортируемое вещество в цитоплазму.

В клетку из питательной среды могут поступать только те вещества, для которых в мембране имеются соответствующие пермеазы. Таким образом, мембрана является не только осмотическим барьером, но обладает и избирательной проницаемостью. Питательные вещества не могут накапливаться в клетке против градиента концентрации. Перенос веществ с помощью пермеаз может протекать по градиенту концентрации, без затрат энергии. Скорость проникновения зависит от концентрации субстрата в среде.

*Активный транспорт. Проникновение веществ протекает также с помощью пермеаз, но при затратах энергии. Процесс происходит даже при концентрации вещества большей в клетке, чем в субстрате, причем питательные вещества могут накапливаться против градиента концентрации.

*Транслокация химических групп. Транспортируемое через мембрану вещество может подвергаться химической модификации. Процесс требует затрат энергии. Чаще всего происходит фосфорилирование химических веществ с помощью фосфотрансферазной системы, зависимой от фосфоенолпирувата.

Данная ферментная система состоит из неспецифического компонента – термостабильного белка и специфического индуцибельного фермента, переносящего фосфаты, например, с белка на углевод.

транспорт веществ может подразделяться на следующие виды:

*Симпорт – перенос веществ однонаправленный и одновременный двух или нескольких веществ, например протона Н+ и углевода.

*Антипорт – перенос одновременный и встречный двух частиц, например протона Н+ и иона Na+.

*Унипорт – перенос любых веществ в любом направлении. Такой вид транспорта катализируют особые вещества антибиотической природы – ионофоры, гидрофобные снаружи и гидрофильные внутри. Диффундируя в липидный слой мембраны, они проводят транспорт ионов K+, Cs+, Pb+, Nh5+. Такой транспорт приводит к выравниванию заряда по обе стороны мембраны, что приводит к падению протонного потенциала клетки.

Транспорт железа

особый механизм, происходящий с участием сидерофоров – веществ, связывающих Fe+3 в комплекс и транспортирующих его. Сидерофоры имеют молекулярную массу 1500 ед., водорастворимы, подразделяются по химической природе на 2 группы:

Феноляты, к которым относятся энтерохелины – выделяются бактериями семейства Enterobacteriaceae, имеют 6 фенольных ОН-групп. Связывают Fe+3, переносят через мембрану, после переноса комплекс подвергается гидролизу.

Гидроксаматы, к которым относятся экзохелины и микобактины, вырабатываемые бактериями рода Mycobacterium; феррихромы, вырабатываемые грибами. Вещества имеют строение циклических гексапептидов. Они связывают железо, транспортируют и освобождаются от него в клетке.

Синтез сидерофоров подвергается депрессии в клетке бактерий, если железо, содержащееся в среде достигает концентрации, начинающей лимитировать рост бактерий.

В этом случае образованные сидерофоры выделяются в окружающую среду.

Высшие организмы имеют приспособления от воздействий вредных для них микроорганизмов, при этом в антагонизме играет большую роль транспорт железа.

В борьбе более успешным будет тот организм, у которого более мощный механизм связывания железа. В этом случае прочно связанное железо становится недоступным для использования микробов.

Возможностями связывания железа обладают белки куриного яйца – кональбумин, молока, слез и слюны – лактотрансферрин, сыворотки крови – серотрансферрин.

404 Cтраница не найдена

Университет
- Руководство
- Ректорат
- Обращение к ректору
- Ученый совет
- Университету 90 лет
- Телефонный справочник
- Документы
- Структура
- СМИ о вузе
- Символика БГМУ
- Электронный ящик доверия
- Комплексная программа развития БГМУ
- Антитеррор
- Сведения об образовательной организации
- Абитуриенту
- Обращение граждан
- Фотогалерея
- Карта сайта
- Видеогалерея
- Доступная среда
- Оплата банковской картой
- Реорганизация вуза
- Календарь мероприятий
Образование
- Учебно-методическое управление
- Организация учебного процесса в условиях предупреждения Covid-19
- Центр практических навыков
- Факультеты
- Кафедры
- Институт дополнительного профессионального образования
- Приемная комиссия
- Медицинский колледж
- Деканат по работе с иностранными обучающимися
- Управление международной деятельности
- Отдел ординатуры
- Расписание
- Менеджмент качества
- Федеральный аккредитационный центр
- Научно-образовательный медицинский кластер «Нижневолжский»
- Государственная итоговая аттестация
- Первичная аккредитация
- Первичная специализированная аккредитация
- Внутренняя оценка качества образования
- Информация для инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья
- Информация для студентов
- Я-профессионал
- Всероссийская студенческая олимпиада по хирургии с международным участием
- Медицинский инспектор
- Онлайн обучение
- Социальная работа в системе здравоохранения
- Новые образовательные программы
- Электронная учебная библиотека
- Периодическая аккредитация
- Независимая оценка качества образования
Наука и инновации
- Структура и документы
- Указ Президента Российской Федерации «О стратегии научно-технологического развития Российской Федерации»
- Стратегия развития медицинской науки до 2025 года
- Научно-исследовательские подразделения
- Клинические исследования и испытания, ЛЭК
- Диссертационные советы
- Докторантура
- Аспирантура
- Грантовая политика БГМУ
- Актуальные гранты, стипендии, конкурсы
- Конференции и форумы
- Гранты, премии, конкурсы, конференции для молодых ученых
- Полезные интернет-ссылки
- Научные издания
- Проблемные научные комиссии
- Патентная деятельность
- БГМУ в рейтингах университетов
- Публикационная активность
- НИИ кардиологии
- Биобанк
- Репозиторий БГМУ
- Евразийский НОЦ
- МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ”НОВОЕ В ДИАГНОСТИКЕ, ЛЕЧЕНИИ И ПРОФИЛАКТИКЕ СОЦИАЛЬНО ЗНАЧИМЫХ ИНФЕКЦИЙ”
Лечебная работа
- Клиника БГМУ
- Всероссийский центр глазной и пластической хирургии
- Клиническая стоматологическая поликлиника
- Клинические базы
- Отчеты по лечебной работе
- Договорная работа с клиническими базами
- Отделения клиники БГМУ
- Лицензии
- Санаторий-профилакторий БГМУ
Жизнь БГМУ
- Воспитательная и социальная работа
- Отдел по культурно-массовой работе
- Отдел по связям с общественностью
- Общественные объединения и органы самоуправления
- Отдел по воспитательной и социальной работе
- Творческая жизнь
- Спортивная жизнь
- Совет кураторов
- Ассоциация выпускников
- Работа музеев на кафедрах
- Выпускники БГМУ – ветераны ВОВ
- Золотой фонд БГМУ
- Медиа центр
- БГМУ — ВУЗ здорового образа жизни
- Юбиляры
- Жизнь иностранных студентов БГМУ
- Университету 90 лет
- Университету 85 лет
- Празднование 75-летия Победы в Великой Отечественной войне
Научная библиотека
Приоритет 2030
- О программе
- Проектный офис
- Направления реализации
- Стратегические проекты
- Миссия и стратегия
- Цифровая кафедра
- Конкурсы для студентов
- Отчетность
- Публикации в СМИ
- Программа развития
- Научные семинары для студентов и ученых БГМУ
- Новости

Групповая транслокация – определение и примеры

Групповая транслокация
сущ. , множественное число: групповые транслокации
[ɡɹuːp ˌtrænzləʊˈkeɪʃən]
Определение: транспортировка при трансформации молекул через мембраны

Содержание

Групповая транслокация Определение

Точно так же, как ваш « дом » является частным местом, где вы и ваш комфорт поддерживается благодаря барьеру « стен » от внешнего мира, одновременно допуская преднамеренные движения внутрь и наружу через « ворота », так и биологическая «клетка», будь то прокариотическая или эукариотическая, любит сохранять свою конфиденциальность (целостность и целостность), имея барьер из «клеточной мембраны» и допуская одновременные движения через «белковые каналы и ионные каналы» .

А теперь подумайте о волшебных воротах машины времени, проходя через которые, вы не только выходите из дома и попадаете во внешний мир, но и трансформируетесь в другую личность!! Как бы это было круто? Не будет ли…??? Да, именно так себя чувствует любая молекула, подвергающаяся групповой транслокации… Итак, на вопрос , что такое групповая транслокация , мы можем сказать, что это биологический механизм транспортировки и трансформации молекул «одновременно» .

Биологическое определение:
Групповая транслокация представляет собой биологический механизм одновременного транспорта и преобразования молекул. Он используется бактериями для транспорта соединения в свою клетку, сначала позволяя соединению связываться с белком на поверхности клетки, а затем изменяя его химическую структуру во время прохождения через мембрану. Пример:
Примером является транслокация группы PEP или система фосфотрансферазы, которая представляет собой особый метод, используемый бактериями для поглощения сахара, где источником энергии является фосфоенолпируват.

Групповая транслокация — это биологический процесс, при котором молекула, пересекающая клеточную мембрану, не только транспортируется, но и трансформируется в себя. Это похоже на целый символ «подъем» для молекулы, и ее свойства, природа и функции изменяются.

На вопрос , является ли групповая транслокация активной или пассивной, мы можем сказать, что она активна . Существует стадия фосфорилирования , связанная с групповой транслокацией. Фосфатно-фосфатные связи являются высокоэнергетическими связями и когда высвобождается фосфорильная группа; это сопровождается выделением большого количества энергии! Вместо молекулы АТФ, являющейся обычным донором фосфатной группы, здесь донором фосфатной группы является богатое энергией «органическое соединение» .

На вопрос , где происходит групповая транслокация, мы можем сказать, что это происходит в цитоплазме, когда субстрат транслоцируется через клеточную мембрану. Чтобы пройти через клеточную мембрану, в субстрате происходит химическая модификация (фосфорилирование, расщепление, фолдинг и т. д.).

Примеры групповой транслокации

Существует множество различных типов групповой транслокации в микробиологических системах, таких как:

Фосфотрансферазная система (система PTS)
Двойной аргининовый путь транслокации (система ТАТ)

PTS

PTS или фосфотрансферазная система представляет собой систему групповой транслокации, присутствующую в бактериях, которая способствует усвоению сахара. Молекулы сахара не только транспортируются из внеклеточного пространства в бактериальную клетку, но и модифицируются. Модификация – это «фосфорилирование» сахара! PTS в микробиологии встречается довольно часто. Хотя не все виды бактерий имеют ПИН, но те, у которых он есть, имеют разные типы ПИН (различные типы строения ферментов, составы, конъюгации ферментов и т. д.) в зависимости от местонахождения бактерий . Почти 3,2% бактериальных генов кодируют транслокационные белки группы PTS. (Источник: Barabote, 2005)

Источник энергии: Фосфоенолпируват (ФЭП). Следовательно, его также называют групповой транслокацией PEP .
Открытие: Саул Роузман, Кундиг и Гош в 1964 г. в E.coli
. цитоплазма
Ферменты цитоплазмы: EI, EIIA, EIIB, HPr (термостабильный гистидиновый белок)
Ферменты плазматической мембраны: IIC
Тип транспорта: Групповая транслокация является активным транспортом (механизм, связанный с энергией)
Роли: На вопрос почему важна групповая транслокация? Могут быть указаны следующие роли:
- Транспортировка различных сахаров , таких как манноза, глюкоза, фруктоза, маннит, лактоза, целлобиоза, хитобиоза и т. д., и транслокация включает 4 фермента PTS
- R регуляция углеродного метаболизма и азотистый обмен у бактерий в зависимости от наличия сахара
- Действует как хеморецептивная система Способствует транслокации и подвижности бактерий в среде с концентрированным сахаром
- Помогает в регуляции других ферментов, не являющихся ПТС Термостабильный гистидиновый белок → Фермент IIA → Фермент IIB → Фермент IIC
- Общее изменение: ГлюкозаàГлюкозо-6-фосфат
- Плюсы: Глюкоза, преобразованная в глюкозо-6-фосфат, не может выйти из клетки и является Способ бактерии концентрировать и хранить глюкозу внутри своего тела.
- Встречаемость: Групповая транслокация встречается в основном у бактерий, реже у архебактерий и отсутствует у растений и животных.
- Примеры: Escherichia coli, Salmonella enterica, Bacillus subtilis, Streptomyces spp., Listeria monocytogenes, и т. д.

Рисунок 1: Состав элементов PTS варьируется в зависимости от вида бактерий; в то время как у некоторых видов все ферменты существуют независимо друг от друга, у других ферменты связаны друг с другом. Изображение предоставлено: Yikrazuul — CC BY-SA 3.0.

Рисунок 2: PTS в бактериях. Кредит изображения: Клор (2013).

Рисунок 3: Транспортная система PTS играет очень важную роль у прокариот. Иллюстрация дает пример различных физиологических механизмов, в которых участвует ПИН. Источник: Akanksha Saxena of Biology Online.

Система ТАТ
ТАТ или путь двойной аргининовой транслокации — еще один путь групповой транслокации, который помогает в транспорте «правильно свернут» белков через мембраны как прокариот, так и эукариот. Он назван так из-за наличия двойных аргининовых последовательностей (S/TRRXFLK). Не все виды бактерий свидетельствуют о наличии системы ТАТ. Он значительно отличается от Sec-пути, поскольку он способен транспортировать «свернутых белков» , в то время как Sec-путь может транспортировать только «развернутых белков» .
Найдено в: Растения, животные, бактерии
Роль: Транспорт свернутых белков/ секреция белков
Способ транспорта: Активный (энергосвязанный механизм)
Расположение в бактериальных клетках: Бактериальная цитоплазматическая мембрана
9000 ‘ тилакоидная мембрана
Основные компоненты: 3 основных белка (TatA/B/C)
Роль: Основная роль в вирулентности патогенных бактерий
и эукариоты. Кредит изображения: iGEM.

Рисунок 5: У растений транслокационные белки группы Tat присутствуют в мембране тилакоидов. Изображение предоставлено: Тасмин Шайни Виракун — Тезис.

Интересный факт
Жвачные организмы имеют 2 кишечника, поскольку они питаются исключительно растительными продуктами с высоким содержанием целлюлозы и лигнина. Было замечено, что их передняя кишка является «местом размышлений» , где хранится жвачка (ферментированная проглоченная пища, которая снова пережевывается!). Бактерии жвачных животных в рубце этих организмов продемонстрировали широкий спектр переносчиков групп PTS!!! Итак, можете ли вы догадаться, зачем нужно такое огромное разнообразие переносчиков ПИН? Подумайте об этом…
Это адаптация бактерий жвачных животных, живущих в рубцах этих животных, для максимального увеличения источников питательных веществ. Это наделяет бактерии способностью переваривать столько источников сахара, сколько потребляет организм-хозяин. Таким образом, независимо от того, чем питается корова, если разнообразие PTS жвачных бактерий, обитающих в рубце коровы, ВЫСОКОЕ, источником энергии может быть что угодно; будь то глюкоза, манноза, фруктоза, лактоза, маннит, целлобиоза и т. д. 😊
(Источник: Barabote, 2005)
Рисунок 6: Рубец является домом для множества биологических организмов, включая бактерии. Жвачные бактерии помогают корове получать максимум питательных веществ из того, чем она паслась!! Этой способностью наделены коровы из-за большого разнообразия групповых транслокационных систем PTS у жвачных бактерий. Кредит: Progressive Cattle.

Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали о групповом перемещении.
Викторина
Выберите лучший ответ.
1. Что такое групповая транслокация?
Процесс транспортировки и трансформации молекул одновременно
Процесс транспортировки и трансформации молекул по одной
Процесс транспортировки и трансформации молекул случайным образом
2. Групповая транслокация, помогающая транспортировать «правильно свернутые» белки через мембраны
Фосфотрансферазная система
Твин-аргининовый путь транслокации
Фосфотрансферазная система и твин-аргининовый путь транслокации
3. Присутствующая у бактерий система групповой транслокации, помогающая поглощать сахар
Фосфотрансферазная система
Твин-аргининовый путь транслокации
Фосфотрансферазная система и твин-аргининовый путь транслокации
4. Происходит через активный тип транспорта
Фосфотрансферазная система
Твин-аргининовый путь транслокации
Фосфотрансферазная система и Твин-аргининовый путь транслокации
5. Группа транспортируемых и трансформируемых в фосфотрансферазной системе
Жирные кислоты
Молекулы глюкозы
ДНК
Пришлите свои результаты (необязательно)
Ваше имя
На электронную почту
Следующий
Групповая транслокация Видеоурок и практика
6. Клеточная мембрана и транспорт
1
concept
Групповая транслокация
3 м
Воспроизведите видео:
В этом видео мы начнем знакомство с группой транс локация. Итак, групповая транслокация — это особый тип транспорта через мембрану, при котором молекула будет химически модифицироваться по мере того, как эта молекула проникает в клетку, когда она входит в клетку. Как правило, групповое перемещение приводит к добавлению фосфатной группы из молекулы с высокой энергией к молекуле, которая входит в клетку. Теперь модификация молекулы, которая входит в клетку, позволяет входящей молекуле всегда транспортироваться вниз по концентрации ингредиента от высокой к низкой. И действительно, групповая транслокация — это транспортный процесс, присущий исключительно бактериям. Так что действительно только бактерии осуществляют групповую транслокацию. Итак, давайте взглянем на это изображение ниже, которое показывает вам пример системы переноса окаменелостей кишечной палочки или системы П. Т. С., которая переносит глюкозу в клетку и превращает эту глюкозу в глюкозу-6-фосфат по мере того, как глюкоза транспортируется в сотовый. Итак, если мы посмотрим на это изображение, то заметим, что глюкоза представлена этими зелеными шестиугольниками. Итак, у нас есть биологическая мембрана, и здесь, внутри мембраны, у нас есть переносчик. Итак, обратите внимание, что здесь глюкоза входит в клетку. Он подвергается химической модификации. Обратите внимание, что вот эта молекула с высокой энергией, которую мы можем обозначить здесь как молекулу с высокой энергией, будет иметь фосфатную группу. И эта фосфатная группа будет транспортироваться к глюкозе, когда она входит в клетку, особенно к глюкозе, шестому углероду. Вот почему мы называем эту глюкозу шестью фосфатами. Когда глюкоза попадает в клетку, она химически модифицируется, превращаясь в глюкозо-6-фосфат. И это означает, что глюкоза снаружи клетки по-прежнему будет иметь более высокую концентрацию, чем внутри. И это потому, что глюкоза отличается от глюкозо-6-фосфата. Таким образом, у них будет два разных химических градиента. И так как глюкоза попадает в клетку, потому что она химически модифицирована, концентрация только глюкозы всегда будет ниже внутри клетки и выше снаружи клетки, что позволяет клетке постоянно поглощать глюкозу.