【正文】 約有250個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，離子通過通道進入微電極，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(x236。nh224。o)輸出接口； B.通道開閉時的電流輸出記錄圖，示僅通過一個離子通道時的膜電流情況，只有在通道開時才能測到電流。,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(z224。itǐ)轉(zhuǎn)運的物質(zhì)首先與載體(z224。itǐ)蛋白的結(jié)合部位結(jié)合,結(jié)合后載體(z224。itǐ)蛋白產(chǎn)生構(gòu)象變化,將被轉(zhuǎn)運物質(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)助擴散簡化(jiǎnhu224。)模型 通過載體進行被動轉(zhuǎn)運的示意圖。,第十三頁，共五十一頁。,溶質(zhì)是經(jīng)通道蛋白還是經(jīng)載體(z224。itǐ)蛋白轉(zhuǎn)運,二者區(qū)別：,轉(zhuǎn)運載體結(jié)合位點的飽和，使呈現(xiàn)速率達飽和狀態(tài)（Vmax）在理論上，通過通道(tōngd224。o)的擴散速率是與運轉(zhuǎn)溶質(zhì)或離子的濃度成正比的，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)運是一種簡單的擴散過程,沒有飽和現(xiàn)象,經(jīng)載體的轉(zhuǎn)運,結(jié)合部位數(shù)量有限, 有飽和現(xiàn)象。 ②經(jīng)通道轉(zhuǎn)運溶質(zhì)是被動吸收，由載體進行(j236。nx237。ng)的轉(zhuǎn)運可以是被動吸收(順電化學(xué)勢梯度)，也可以是主動吸收,圖 經(jīng)通道或載體轉(zhuǎn)運(zhuǎn y249。n)的動力學(xué)分析,細(xì)胞液和液泡(y232。p224。o)中的離子濃度可以通過主動運輸（實箭頭）和被動運輸（虛線箭頭）進行控制。,－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，橫跨整個膜，也是一種特殊的離子載體。質(zhì)膜ATP酶催化反應(yīng)如下: 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)運的離子，所以將轉(zhuǎn)運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)運陽離子造成了膜內(nèi)外正、負(fù)電荷的不一致,形成(x237。ngch233。ng)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入細(xì)胞的驅(qū)動力。,第十六頁，共五十一頁。,ATP酶運送陽離子假設(shè)： ATP酶上有一個與陽離子M+相結(jié)合的部位,還有一個與ATP的Pi結(jié)合的部位。 當(dāng)未與Pi結(jié)合時,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)象發(fā)生了變化,將M+暴露于膜的外側(cè),同時對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(zh232。y224。ng)ATP酶又恢復(fù)至原先的低能態(tài)構(gòu)象,開始下一個循環(huán)。 H+、K+、Na+ 或Ca2+ 以上述方式轉(zhuǎn)運,ATP酶逆電化學(xué)勢梯度運送陽離子到膜外去的假設(shè)步驟 （A）通過ATP進行(j236。nx237。ng)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)運的離子，所以我們可以將轉(zhuǎn)運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(xi224。nxi224。ng)稱為致電,又因為這種轉(zhuǎn)運是逆電化學(xué)勢梯度而進行的主動轉(zhuǎn)運,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(shēnɡ ɡāo) 使細(xì)胞壁的pH值降低 使細(xì)胞質(zhì)相對于細(xì)胞壁表現(xiàn)電負(fù)性,H+ATPase在礦質(zhì)轉(zhuǎn)運(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H+時不與ATP末端Pi結(jié)合 ②每水解一分子ATP運送兩個H+進入液泡 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)運的離子。 質(zhì)外體中通常(tōngch225。ng)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(xiǎnzh249。)影響許多酶的活性,植物細(xì)胞可以通過調(diào)節(jié)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(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,也產(chǎn)生膜電位(ΔE),即膜內(nèi)呈負(fù)電(f249。di224。n)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)越膜進入細(xì)胞以及由ATPase合成ATP的驅(qū)動力(見第四章光合磷酸化)。 共轉(zhuǎn)運把H+伴隨其他物質(zhì)通過同一傳遞體進行轉(zhuǎn)運稱為共轉(zhuǎn)運或協(xié)同轉(zhuǎn)運。 H+ATPase“泵”出H+的過程,稱為初級共運轉(zhuǎn)（primary cotansport）也稱原初主動運轉(zhuǎn)(primary active transport) ΔμH+作為驅(qū)動力的離子運轉(zhuǎn)稱為次級共運轉(zhuǎn)(secondary cotransport)。 具有水合層的無機離子不能通過疏水的膜脂層，若要進出細(xì)胞膜,除ΔμH+外,還須通過傳遞體transporter)才能完成。這些