【正文】 中已鑒定出兩種K+通道,一種是允許K+外流的通道,另一種是吸收K+內(nèi)流的通道。一個(gè)表面積為4000 μm2的保衛(wèi)細(xì)胞膜約有250個(gè)K+通道。,第十一頁，共五十一頁。,圖34膜片鉗技術(shù)(j236。sh249。)測定離子通道示意圖,A.測定原理與裝置：a.測定原理圖，在玻璃微電極尖端截取的膜片上，如有開放的離子通道時(shí)，離子通過(tōnggu242。)通道進(jìn)入微電極，產(chǎn)生的電流經(jīng)放大器放大后，由監(jiān)視器顯示或由記錄儀記錄；b.測定裝置，示安裝玻璃微電極的裝置，有吸引接口和信號輸出接口； B.通道開閉時(shí)的電流輸出記錄圖，示僅通過一個(gè)離子通道時(shí)的膜電流情況，只有在通道開時(shí)才能測到電流。,第十二頁，共五十一頁。,2.離子載體（ion carrier）離子載體是一類能攜帶離子通過膜的內(nèi)在蛋白。 由載體轉(zhuǎn)運(yùn)(zhuǎn y249。n)的物質(zhì)首先與載體蛋白的結(jié)合部位結(jié)合,結(jié)合后載體蛋白產(chǎn)生構(gòu)象變化,將被轉(zhuǎn)運(yùn)(zhuǎn y249。n)物質(zhì)暴露于膜的另一側(cè),并釋放出去。 載體蛋白對被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的結(jié)合及釋放,與酶促反應(yīng)中酶與底物的結(jié)合及對產(chǎn)物的釋放情況相似。,圖 36 協(xié)助擴(kuò)散簡化模型 通過載體進(jìn)行被動(b232。id242。ng)轉(zhuǎn)運(yùn)的示意圖。,第十三頁，共五十一頁。,溶質(zhì)(r243。ngzh236。)是經(jīng)通道蛋白還是經(jīng)載體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn),二者區(qū)別：,轉(zhuǎn)運(yùn)載體結(jié)合位點(diǎn)的飽和，使呈現(xiàn)速率達(dá)飽和狀態(tài)（Vmax）在理論上，通過通道的擴(kuò)散速率是與運(yùn)轉(zhuǎn)溶質(zhì)或離子(l237。zǐ)的濃度成正比的，跨膜的電化學(xué)勢梯度差成正比。,第十四頁，共五十一頁。,①經(jīng)通道的轉(zhuǎn)運(yùn)是一種簡單的擴(kuò)散過程,沒有飽和現(xiàn)象,經(jīng)載體的轉(zhuǎn)運(yùn),結(jié)合部位數(shù)量有限, 有飽和現(xiàn)象。 ②經(jīng)通道轉(zhuǎn)運(yùn)溶質(zhì)是被動吸收，由載體進(jìn)行的轉(zhuǎn)運(yùn)可以(kěyǐ)是被動吸收(順電化學(xué)勢梯度)，也可以是主動吸收,圖 經(jīng)通道(tōngd224。o)或載體轉(zhuǎn)運(yùn)的動力學(xué)分析,細(xì)胞液和液泡中的離子濃度(n243。ngd249。)可以通過主動運(yùn)輸（實(shí)箭頭）和被動運(yùn)輸（虛線箭頭）進(jìn)行控制。,－利用呼吸釋放的能量，逆電化學(xué)勢梯度吸收礦質(zhì)，這種過程稱為主動吸收,第十五頁，共五十一頁。,二、主動(zhǔd242。ng)吸收(active absorption),(一)ATP酶 (ATPase)－ 催化ATP水解生成ADP與Pi的酶，是參與能量代謝的關(guān)鍵酶。 根細(xì)胞膜上的ATP酶，是膜上的插入蛋白，體積大，橫跨整個(gè)膜，也是一種特殊的離子載體。質(zhì)膜ATP酶催化反應(yīng)如下(rxi224。): ATP + H2O ATP酶 ADP + Pi ΔＧ＝－32kJmol1 1molATP水解釋放32kJ能量，釋放的能量用于轉(zhuǎn)運(yùn)離子。即把細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的陽離子（H+、K+、Na+ 、Ca2+）向膜外“泵”出。 H+是最主要的通過這種方式轉(zhuǎn)運(yùn)的離子，所以將轉(zhuǎn)運(yùn)H+的ATP酶稱為H+ATPase或H+泵。 由于ATPase這種逆電化學(xué)勢梯度主動轉(zhuǎn)運(yùn)陽離子造成了膜內(nèi)外正、負(fù)電荷的不一致,形成了跨膜的電位差,故這種現(xiàn)象稱為致電, ATP酶稱為一種致電泵(electrogenic pump)。 跨膜的H+梯度和膜電位具有的能量合稱為H+電化學(xué)勢差ΔμH+也是其它離子或分子越膜進(jìn)入細(xì)胞的驅(qū)動力。,第十六頁，共五十一頁。,ATP酶運(yùn)送陽離子假設(shè)： ATP酶上有一個(gè)與陽離子M+相結(jié)合的部位,還有一個(gè)與ATP的Pi結(jié)合的部位。 當(dāng)未與Pi結(jié)合時(shí),M+的結(jié)合部位對M+有高親合性,它在膜的內(nèi)側(cè)與M+結(jié)合,同時(shí)與ATP末端的Pi結(jié)合(稱為磷酸化),并釋放ADP。 當(dāng)磷酸化后,ATP酶處于高能態(tài),其構(gòu)象(ɡ242。u xi224。nɡ)發(fā)生了變化,將M+暴露于膜的外側(cè),同時(shí)對M+的親合力降低,而將M+釋放出去,并將結(jié)合的Pi水解釋放回膜的內(nèi)側(cè),這樣ATP酶又恢復(fù)至原先的低能態(tài)構(gòu)象,開始下一個(gè)循環(huán)。 H+、K+、Na+ 或Ca2+ 以上述方式轉(zhuǎn)運(yùn),ATP酶逆電化學(xué)勢梯度運(yùn)送陽離子到膜外去的假設(shè)步驟 （A）通過ATP進(jìn)行磷酸化； （B）磷酸化作用導(dǎo)致蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，使得陽離子暴露在細(xì)胞(x236。bāo)外，從蛋白質(zhì)上釋放陽離子； （C）、（D）磷酸鹽離子從蛋白質(zhì)釋放到細(xì)胞質(zhì)中的過程重新恢復(fù)了膜蛋白的最初構(gòu)象，使得新一輪泵循環(huán)開始。,第十七頁，共五十一頁。,H+是最主要的通過這種方式轉(zhuǎn)運(yùn)的離子，所以我們可以將轉(zhuǎn)運(yùn)H+的ATP酶稱為H+ATPase或H+泵。 由于ATPase這種逆電化學(xué)勢梯度主動轉(zhuǎn)運(yùn)陽離子造成了膜內(nèi)外正、負(fù)電荷的不一致,形成了跨膜的電位差,故這種現(xiàn)象稱為致電,又因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)運(yùn)是逆電化學(xué)勢梯度而進(jìn)行的主動轉(zhuǎn)運(yùn),所以也將ATP酶稱為一種致電泵。 質(zhì)膜H+ATPase是植物生命活動過程中的主宰酶(master enzyme),它對植物許多生命活動起著重要的調(diào)控(di224。o k242。nɡ)作用,液泡膜上也存在H+ATP酶, 水解ATP過程中,它將H+泵入液泡內(nèi)；葉綠體和線粒體膜上也存在有ATP酶，在光合、呼吸過程中起著重要作用。,使細(xì)胞質(zhì)的pH值升高 使細(xì)胞壁的pH值降低 使細(xì)胞質(zhì)相對(xiāngdu236。)于細(xì)胞壁表現(xiàn)電負(fù)性,H+ATPase在礦質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)(zhuǎn y249。n)中的作用,第十八頁，共五十一頁。,液泡膜H+ATPase與質(zhì)膜H+ATPase的區(qū)別: ①其轉(zhuǎn)運(yùn)H+時(shí)不與ATP末端Pi結(jié)合 ②每水解(shuǐjiě)一分子ATP運(yùn)送兩個(gè)H+進(jìn)入液泡 ③不依賴于K+的激活，可被Cl刺激 ④對釩酸鹽不敏感,被NO３－抑制。 Ca２+是另一種通過ATP酶轉(zhuǎn)運(yùn)的離子。 質(zhì)外體中通常含較高濃度的Ca２+,而細(xì)胞質(zhì)中Ca２+濃度則十分低(微摩數(shù)量級)。 Ca２+ATPase逆電化勢梯度將Ca２+從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到胞壁或液泡中。,細(xì)胞質(zhì)中Ca２+濃度很小的波動就會顯著影響許多酶的活性,植物細(xì)胞可以通過調(diào)節(jié)(ti225。oji233。)Ca２+ATPase的活性使細(xì)胞質(zhì)中Ca２+保持一定水平。,第十九頁，共五十一頁。,(二)共轉(zhuǎn)運(yùn)(zhuǎn y249。n) cotransport,質(zhì)膜ATPase水解ATP產(chǎn)生能量,把細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的H+向膜外“泵”出。膜外介質(zhì)中H+增加的同時(shí),也產(chǎn)生膜電位(ΔE),即膜內(nèi)呈負(fù)電性,而膜外呈正電性。 跨膜的H+梯度和膜電位具有的能量合稱為H+電化學(xué)勢差Δ μH+ .ΔμH+也是其它種溶質(zhì)越膜進(jìn)入細(xì)胞以及(yǐj237。)由ATPase合成ATP的驅(qū)動力(見第四章光合磷酸化)。 共轉(zhuǎn)運(yùn)把H+伴隨其他物質(zhì)通過同一傳遞體進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)稱為共轉(zhuǎn)運(yùn)或協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)。 H+ATPase“泵”出H+的過程,稱為初級共運(yùn)轉(zhuǎn)（primary cotansport）也稱原初主動運(yùn)轉(zhuǎn)(primary active transport) ΔμH+作為驅(qū)動力的離子運(yùn)轉(zhuǎn)稱為次級共運(yùn)轉(zhuǎn)(secondary cotransport)。 具有水合層的無機(jī)離子不能通過疏水的膜脂層，若要進(jìn)出細(xì)胞