细胞生物学:主动运输(activetra ort)

文章作者 100test 发表时间 2007:09:05 13:29:20
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  主动运输(active transport)

  主动运输涉及物质输入和输出细胞和细胞器,并且能够逆浓度梯度或电化学梯度。

  ■ 主动运输的特点

  主动运输具有四个基本的特点:①逆梯度运输;②依赖于膜运输蛋白;③需要代谢能,并对代谢毒性敏感;

④具有选择性和特异性。

  ● 建立浓度梯度或电化学梯度

  细胞靠主动运输建立和维持各种离子在细胞内的不同浓度(表3-5),这些离子的浓度差异对于细胞的生存和行使功能至关重要。

  表3-5 典型动物细胞内外离子浓度的比较

成份 细胞内浓度(mM) 细胞外浓度(mM)
阳离子
Na 5-15 145
K 140 5
Mg2 * 0.5 1-2
Ca2 * 10-7 1-2
阴离子
Cl- 5-15 110
固定的阴离子** 0

  * 表中给出的Ca2 和Mg2 的浓度是游离存在于胞质溶胶中的浓度;Mg2 在细胞中的总浓度为2mM,Ca2 则是1-2mM.但它们大多是与蛋白质结合在一起的,Ca2 则存在于细胞器中。

  ** 指细胞内存在的带负电的有机分子,它们不能通过细胞质膜。

  ● 消耗能量 主动运输是消耗代谢能的运输方式,有三种不同的直接能量来源(表3-7)

表3-7 主动运输中能量来源

载体蛋白 功能 能量来源
直接能源
Na -K Na 的输出和K 的输入 ATP
细菌视紫红质 H 从细胞中主动输出 光能
磷酸化运输蛋白 细菌对葡萄糖的运输 磷酸烯醇式丙酮酸
间接能源
Na 、葡萄糖泵协同运输蛋白 Na 、葡萄糖同时进入细胞 Na 离子梯度
F1-F0 ATPase H 质子运输, H 质子梯度驱动

  ● 选择性和特异性 不同的运输泵转运不同的离子。

  参与主动运输的载体蛋白常被称为泵(pump),这是因为它们能利用能量做功。由于它们消耗的代谢能多数来自ATP,所以又称它们为某某ATPase.共有四种类型的运输ATPase, 或称运输泵:

  P型离子泵(P-type ion pump),或称P型ATPase .此类运输泵运输时需要磷酸化(P是phosphorylation的缩写),包括Na -K 泵、Ca2 离子泵。

  V型泵(V-type pump),或称V型ATPase,主要位于小泡的膜上( V代表vacuole或vesicle), 如溶酶体膜中的H 泵, 运输时需要ATP供能, 但不需要磷酸化。

  F型泵(F-type pump),或称F型ATPase.这种泵主要存在于细菌质膜、线粒体膜和叶绿体的膜中, 它们在能量转换中起重要作用, 是氧化磷酸化或光合磷酸化偶联因子(F即fector的缩写)。

  图3-62是上述三种运输泵的结构模式图

图3-62 P型、V型和F型运输泵的结构

  ABC运输蛋白(ATP-binding cassettle transportor), 这是一大类以ATP供能的运输蛋白, 已发现了100多种, 存在范围很广,包括细菌和人。 四种运输ATPase在结构、存在部位和功能上有什么不同?


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