細胞生物學：主動運輸（activetransport）
發布時間：2014-12-29 共3頁
主動運輸（active transport）
主動運輸涉及物質輸入和輸出細胞和細胞器，并且能夠逆濃度梯度或電化學梯度。
■ 主動運輸的特點
主動運輸具有四個基本的特點：①逆梯度運輸；②依賴于膜運輸蛋白；③需要代謝能，并對代謝毒性敏感；
④具有選擇性和特異性。
● 建立濃度梯度或電化學梯度
細胞靠主動運輸建立和維持各種離子在細胞內的不同濃度（表3-5），這些離子的濃度差異對于細胞的生存和行使功能至關重要。
表3-5 典型動物細胞內外離子濃度的比較
| 成份 | 細胞內濃度（mM） | 細胞外濃度（mM） |
| 陽離子 | ||
| Na+ | 5-15 | 145 |
| K+ | 140 | 5 |
| Mg2+* | 0.5 | 1-2 |
| Ca2+* | 10-7 | 1-2 |
| 陰離子 | ||
| Cl- | 5-15 | 110 |
| 固定的陰離子** | 高 | 0 |
* 表中給出的Ca2+和Mg2+的濃度是游離存在于胞質溶膠中的濃度；Mg2+在細胞中的總濃度為2mM，Ca2+則是1-2mM.但它們多是與蛋白質結合在一起的，Ca2+則存在于細胞器中。
** 指細胞內存在的帶負電的有機分子，它們不能通過細胞質膜。
● 消耗能量 主動運輸是消耗代謝能的運輸方式，有三種不同的直接能量來源（表3-7）
表3-7 主動運輸中能量來源
| 載體蛋白 | 功能 | 能量來源 |
| 直接能源 | ||
| Na+-K+泵 | Na+的輸出和K+的輸入 | ATP |
| 細菌視紫紅質 | H+從細胞中主動輸出 | 光能 |
| 磷酸化運輸蛋白 | 細菌對葡萄糖的運輸 | 磷酸烯醇式丙酮酸 |
| 間接能源 | ||
| Na+、葡萄糖泵協同運輸蛋白 | Na+、葡萄糖同時進入細胞 | Na+離子梯度 |
| F1-F0 ATPase | H+質子運輸， | H+質子梯度驅動 |
● 選擇性和特異性 不同的運輸泵轉運不同的離子。
參與主動運輸的載體蛋白常被稱為泵（pump），這是因為它們能利用能量做功。由于它們消耗的代謝能多數來自ATP，所以又稱它們為某某ATPase.共有四種類型的運輸ATPase， 或稱運輸泵：
P型離子泵（P-type ion pump），或稱P型ATPase .此類運輸泵運輸時需要磷酸化（P是phosphorylation的縮寫），包括Na+-K+泵、Ca2+離子泵。
V型泵（V-type pump），或稱V型ATPase，主要位于小泡的膜上（ V代表vacuole或vesicle）， 如溶酶體膜中的H+泵， 運輸時需要ATP供能， 但不需要磷酸化。
F型泵（F-type pump），或稱F型ATPase.這種泵主要存在于細菌質膜、線粒體膜和葉綠體的膜中， 它們在能量轉換中起重要作用， 是氧化磷酸化或光合磷酸化偶聯因子（F即fector的縮寫）。
圖3-62是上述三種運輸泵的結構模式圖
圖3-62 P型、V型和F型運輸泵的結構
ABC運輸蛋白（ATP-binding cassettle transportor）， 這是一類以ATP供能的運輸蛋白， 已發現了100多種， 存在范圍很廣，包括細菌和人。 四種運輸ATPase在結構、存在部位和功能上有什么不同？
