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乳酸乳球菌7962中半乳糖苷的质子偶联积累

Proton-coupled accumulation of galactoside in Streptococcus lactis 7962.

作者信息

Kashket E R, Wilson T H

出版信息

Proc Natl Acad Sci U S A. 1973 Oct;70(10):2866-9. doi: 10.1073/pnas.70.10.2866.

Abstract

When cells of the anaerobe Streptococcus lactis 7962 are deprived of their normal fermentable energy source, active transport of galactosides is completely abolished although the membrane carriers are still capable of facilitating the equilibration of sugars across the cell membrane. In these nonmetabolizing cells it was possible to test the Mitchell hypothesis of obligatory coupling of proton movement with sugar transport. This hypothesis was supported by alkalinization of the medium observed when thiomethylgalactoside was added to a lightly buffered suspension of S. lactis cells. Conversely, addition of protons resulted in active transport of thiomethylgalactoside. Accumulation of thiomethylgalactoside to a concentration more than 20-times that in the external medium was induced by suddenly exposing cells to a medium at pH 6; no accumulation of thiomethylgalactoside was observed with cells exposed to pH 8.Active transport of thiomethylgalactoside occurred in the absence of energy metabolism when S. lactis cells were treated with valinomycin. This ionophore allowed intracellular K(+) to flow out, thus imposing a membrane potential (inside negative). This potential resulted in a proton uptake and an associated active transport of galactoside. The membrane potential was measured from the distribution ratio (inside/outside) of K(+) in the presence of valinomycin. The pH gradient was measured from the distribution ratio of [(14)C]methylamine. The protonmotive force, calculated from the membrane potential and the pH gradient, was found to be directly related to the accumulation of galactoside, in accordance with the chemiosmotic hypothesis.

摘要

当厌氧菌乳酸链球菌7962的细胞被剥夺其正常的可发酵能源时,半乳糖苷的主动转运完全被消除,尽管膜载体仍能够促进糖在细胞膜上的平衡。在这些不进行代谢的细胞中,有可能检验米切尔提出的质子移动与糖转运必然偶联的假说。当将硫代甲基半乳糖苷添加到轻度缓冲的乳酸链球菌细胞悬液中时,观察到培养基碱化,这支持了该假说。相反,添加质子会导致硫代甲基半乳糖苷的主动转运。通过突然将细胞暴露于pH 6的培养基中,可诱导硫代甲基半乳糖苷积累至浓度超过外部培养基中浓度20倍以上;暴露于pH 8的细胞未观察到硫代甲基半乳糖苷的积累。当用缬氨霉素处理乳酸链球菌细胞时,在没有能量代谢的情况下发生了硫代甲基半乳糖苷的主动转运。这种离子载体使细胞内的K(+)流出,从而产生膜电位(内侧为负)。该电位导致质子摄取以及半乳糖苷的相关主动转运。膜电位是在存在缬氨霉素的情况下根据K(+)的分布比(内侧/外侧)测量的。pH梯度是根据[(14)C]甲胺的分布比测量的。根据化学渗透假说,由膜电位和pH梯度计算得出的质子动力势与半乳糖苷的积累直接相关。

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