物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸(2)(編輯修改稿)
2025-05-27 22:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 亞基和 2個(gè) β 亞基組成的四聚體。 β 亞基是糖基化的多肽，不直接參與離子跨膜運(yùn)動(dòng)，但幫助在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新合成的 α 亞基進(jìn)行折疊。 Na+— K+泵的工作模式是： 在細(xì)胞內(nèi)側(cè) α 亞基與 Na+結(jié)合促進(jìn)ATP水解， α 亞基上的一個(gè)天門冬氨酸殘基磷酸化引起 α 亞基構(gòu)象發(fā)生變化，將 Na+泵出細(xì)胞，同時(shí)細(xì)胞外的 K+與 α 亞基的另一位點(diǎn)結(jié)合，使其去磷酸化， α 亞基構(gòu)象再度發(fā)生變化，將 K+泵進(jìn)細(xì)胞，完成整個(gè)循環(huán)。每個(gè)循環(huán)消耗一個(gè) ATP分子，泵出 3個(gè) Na+和泵進(jìn) 2個(gè) K+。 Na+/K+ ATPase的結(jié)構(gòu) Na+K+泵存在于動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜上， 一般要消耗 1/3的總 ATP(神經(jīng)元?jiǎng)t需 2/3)來 維持細(xì)胞內(nèi)低 Na+高 K+的離子環(huán)境，這種環(huán)境 對(duì)于細(xì)胞的正常生命活動(dòng)、神經(jīng)沖動(dòng)的傳播、細(xì)胞的滲透平衡及恒定細(xì)胞的體積都是非常必要的。 由于質(zhì)膜對(duì)水的可透性，水會(huì)從低溶質(zhì)濃度一側(cè) (高水濃度 )向高溶質(zhì)濃度一側(cè) (低水濃度 )運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為滲透。水分子運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力等于跨膜水壓的差異，稱為滲透壓。動(dòng)物細(xì)胞借助 Na+— K+泵維持滲透平衡。 (二 ) 鈣泵與其他 P型離子泵：鈣泵分布在所有真核細(xì)胞的質(zhì)膜和某些細(xì)胞器膜上， Ca2+泵又稱 Ca2+— ATP酶，是由 1000個(gè)氨基酸殘基組成的多肽構(gòu)成的跨膜蛋白，與 Na+— K+泵的 α 亞基同源。 Ca2+泵工作與ATP的水解相偶聯(lián)，每消耗一分子 ATP從細(xì)胞基質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)出兩個(gè) Ca2+ 。鈣泵主要將 Ca2+輸出細(xì)胞或泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中儲(chǔ)存起來，以維持細(xì)胞內(nèi)低濃度的游離 Ca2+。鈣泵在肌細(xì)胞的肌質(zhì)網(wǎng)內(nèi)儲(chǔ)存 Ca2+，對(duì)調(diào)節(jié)肌細(xì)胞的收縮運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要。植物細(xì)胞、真菌 (包括酵母 )和細(xì)菌細(xì)胞其質(zhì)膜上沒有 Na+— K+泵，而是具有 H+泵，將 H+泵出細(xì)胞，建立和維持跨膜的 H+電化學(xué)梯度，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)溶質(zhì)攝入細(xì)胞。 Ca2+ ATPase的結(jié)構(gòu)和功能位點(diǎn) 二、 V型質(zhì)子泵和 F型質(zhì)子泵 V型質(zhì)子泵 (膜泡質(zhì)子泵 )廣泛存在于動(dòng)物細(xì)胞胞內(nèi)體、溶酶體膜、某些細(xì)胞的質(zhì)膜或某些真菌、植物的細(xì)胞液泡膜上。 F型質(zhì)子泵 (H+ATP合成酶 )存在于細(xì)菌質(zhì)膜、線粒體內(nèi)膜和葉綠體類囊體膜上。兩者彼此相似，在功能上都是只轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)子，并且在轉(zhuǎn)運(yùn) H+過程中泵蛋白不形成磷酸化的中間體。 V型質(zhì)子泵是利用 ATP水解供能從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中逆 H+電化學(xué)梯度泵出 H+進(jìn)入細(xì)胞器。 F型質(zhì)子泵以相反方式發(fā)揮生理作用，即 H+順濃度梯度運(yùn)動(dòng)，將所釋放的能量與 ATP合成耦聯(lián)起來。 V型質(zhì)子泵和 F型質(zhì)子泵 三、 ABC超家族 ABC超家族含有幾百種不同的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，廣泛分布在從細(xì)菌到人類各種生物體中，也是一類 ATP驅(qū)動(dòng)泵，它們有共同的進(jìn)化起源。每種 ABC蛋白對(duì)于單一底物或相關(guān)底物的基團(tuán)是有特異性的。 ABC蛋白在肝、小腸和腎等器官的細(xì)胞質(zhì)膜上分布豐富，可將天然毒物和代謝廢物排出體外。 所有 (幾百種 )ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白都共享 4個(gè)“核心”結(jié)構(gòu)域 ABC超家族 2個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域 (T)，形成運(yùn)輸特異底物的跨膜通道。 2個(gè)胞質(zhì)側(cè)ATP結(jié)合域 (A) 四、協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn) 協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)是一類由 Na+K+泵 (或 H+泵 )與載體蛋白協(xié)同作用，靠間接消耗 ATP所完成的主動(dòng)運(yùn)輸方式。 物質(zhì)跨膜運(yùn)動(dòng)所需要的直接動(dòng)力來自膜兩側(cè)離子的電化學(xué)梯度，而維持這種離子電化學(xué)梯度則是通過 Na+K+泵 (或 H+泵 )消耗 ATP所實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)物細(xì)胞是利用膜兩側(cè)的 Na+電化學(xué)梯度來驅(qū)動(dòng)的，而植物細(xì)胞和細(xì)菌常利用 H+電化學(xué)梯度來驅(qū)動(dòng)。根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸方向與離子順電化學(xué)梯度的轉(zhuǎn)移方向的關(guān)系， 協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)又可分為同向轉(zhuǎn)運(yùn)和反向轉(zhuǎn)運(yùn)。 葡萄糖 葡萄糖 葡萄糖 細(xì)胞核 緊密連接 Na+驅(qū)動(dòng)的葡萄糖同向轉(zhuǎn)運(yùn)載體 小腸絨毛 小腸上皮細(xì)胞 吸收葡萄糖示意
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