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細(xì)胞生物學(xué):主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)

發(fā)布時(shí)間:2014-12-29 共3頁(yè)

  主動(dòng)運(yùn)輸(active transport)

  主動(dòng)運(yùn)輸涉及物質(zhì)輸入和輸出細(xì)胞和細(xì)胞器,并且能夠逆濃度梯度或電化學(xué)梯度。

  ■ 主動(dòng)運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)

  主動(dòng)運(yùn)輸具有四個(gè)基本的特點(diǎn):①逆梯度運(yùn)輸;②依賴于膜運(yùn)輸?shù)鞍祝虎坌枰x能,并對(duì)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(xué)梯度

  細(xì)胞靠主動(dòng)運(yùn)輸建立和維持各種離子在細(xì)胞內(nèi)的不同濃度(表3-5),這些離子的濃度差異對(duì)于細(xì)胞的生存和行使功能至關(guān)重要。

  表3-5 典型動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)外離子濃度的比較

成份 細(xì)胞內(nèi)濃度(mM) 細(xì)胞外濃度(mM)
陽(yáng)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** 0

  * 表中給出的Ca2+和Mg2+的濃度是游離存在于胞質(zhì)溶膠中的濃度;Mg2+在細(xì)胞中的總濃度為2mM,Ca2+則是1-2mM.但它們多是與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起的,Ca2+則存在于細(xì)胞器中。

  ** 指細(xì)胞內(nèi)存在的帶負(fù)電的有機(jī)分子,它們不能通過(guò)細(xì)胞質(zhì)膜。

  ● 消耗能量 主動(dòng)運(yùn)輸是消耗代謝能的運(yùn)輸方式,有三種不同的直接能量來(lái)源(表3-7)

表3-7 主動(dòng)運(yùn)輸中能量來(lái)源

載體蛋白 功能 能量來(lái)源
直接能源
Na+-K+ Na+的輸出和K+的輸入 ATP
細(xì)菌視紫紅質(zhì) H+從細(xì)胞中主動(dòng)輸出 光能
磷酸化運(yùn)輸?shù)鞍?/TD> 細(xì)菌對(duì)葡萄糖的運(yùn)輸 磷酸烯醇式丙酮酸
間接能源
Na+、葡萄糖泵協(xié)同運(yùn)輸?shù)鞍?/TD> Na+、葡萄糖同時(shí)進(jìn)入細(xì)胞 Na+離子梯度
F1-F0 ATPase H+質(zhì)子運(yùn)輸, H+質(zhì)子梯度驅(qū)動(dòng)

  ● 選擇性和特異性 不同的運(yùn)輸泵轉(zhuǎn)運(yùn)不同的離子。

  參與主動(dòng)運(yùn)輸?shù)妮d體蛋白常被稱為泵(pump),這是因?yàn)樗鼈兡芾媚芰孔龉ΑS捎谒鼈兿牡拇x能多數(shù)來(lái)自ATP,所以又稱它們?yōu)槟衬矨TPase.共有四種類型的運(yùn)輸ATPase, 或稱運(yùn)輸泵:

  P型離子泵(P-type ion pump),或稱P型ATPase .此類運(yùn)輸泵運(yùn)輸時(shí)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(yùn)輸時(shí)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(xì)菌質(zhì)膜、線粒體膜和葉綠體的膜中, 它們?cè)谀芰哭D(zhuǎn)換中起重要作用, 是氧化磷酸化或光合磷酸化偶聯(lián)因子(F即fector的縮寫)。

  圖3-62是上述三種運(yùn)輸泵的結(jié)構(gòu)模式圖

圖3-62 P型、V型和F型運(yùn)輸泵的結(jié)構(gòu)

  ABC運(yùn)輸?shù)鞍祝ˋTP-binding cassettle transportor), 這是一類以ATP供能的運(yùn)輸?shù)鞍祝?已發(fā)現(xiàn)了100多種, 存在范圍很廣,包括細(xì)菌和人。 四種運(yùn)輸ATPase在結(jié)構(gòu)、存在部位和功能上有什么不同?

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