【文章內(nèi)容簡介】 是Cl Channel，對Ca 2+及Na+通道研究不多。 (1) 離子通道類型 三類： 1）電壓門通道(voltage gated channel) ：對跨膜電位發(fā)生反應(yīng)，與膜電位有關(guān)，在質(zhì)膜和液泡膜上都有分布。如Na+、K+、Ca2+的電壓門通道，由同一個(gè)遠(yuǎn)祖基因演化而來。,第二十六頁，共七十六頁。,2）配體門通道(ligand gated channel) 需與特異的細(xì)胞外信號(hào)(x236。nh224。o)配體結(jié)合，引起通道構(gòu)象改變，才能打開通道,又稱離子通道型受體. 分為陽離子通道，如乙酰膽堿受體；和陰離子通道，如γ－氨基丁酸受體。 在液泡膜上分布的有IP3激活型、環(huán)腺苷二磷酸核糖（cADPR）型。 3）牽張激活型通道 需一定的機(jī)械力如感受摩擦力、壓力、牽拉力、重力、剪切力等，定位于質(zhì)膜。目前比較明確的有兩類牽張激活型通道，一類對牽拉敏感，為2價(jià)或1價(jià)的陽離子通道，有Na+、K+、Ca2+，以Ca2+為主，幾乎存在于所有的細(xì)胞膜。另一類對剪切力敏感 ，僅發(fā)現(xiàn)于內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞。,第二十七頁，共七十六頁。,第二十八頁，共七十六頁。,(2)離子通道結(jié)構(gòu) 1）K+內(nèi)向通道 K+內(nèi)向通道由4條多肽鏈（AKT）構(gòu)成。每條多肽鏈有6個(gè)疏水區(qū)段(qū du224。n)（S1S6）構(gòu)成。 S5和S6是孔道的主要結(jié)構(gòu)。 S4含帶正電荷的Aa（Lys和Arg），構(gòu)成通道開關(guān)的控制結(jié)構(gòu)。,第二十九頁，共七十六頁。,K+ channel,第三十頁，共七十六頁。,鈉通道(tōngd224。o)（sodium channels）,第三十一頁，共七十六頁。,2) K+通道工作原理 跨膜電勢梯度或其它外界刺激如光、激素、Ca2+等可引起離子通道蛋白構(gòu)象發(fā)生改變，當(dāng)?shù)鞍滋幱谀承?gòu)象時(shí)，它的中間(zhōngjiān)會(huì)形成孔，以協(xié)助離子順著化學(xué)勢梯度運(yùn)輸，孔的大小及孔內(nèi)表面電荷的性質(zhì)決定了轉(zhuǎn)運(yùn)溶質(zhì)的選擇性。,第三十二頁，共七十六頁。,3) 通道運(yùn)輸特點(diǎn)： 1）順電化學(xué)勢運(yùn)輸，不需ATP； 2）效率高，可迅速開關(guān)， 106~108離子數(shù)/孔秒； 3）具選擇性； 4）需一定的刺激，如當(dāng)質(zhì)膜電位超極化時(shí)，K+ 的內(nèi)流通道打開，K+內(nèi)流；當(dāng)去極化時(shí)，K+外流的通道打開，K+流到胞外。 離子載體（ion carrier） 載體實(shí)為跨膜蛋白分子，其可有選擇地與質(zhì)膜一側(cè)的分子或離子結(jié)合，形成載體物質(zhì)復(fù)合物，通過載體蛋白構(gòu)象(ɡ242。u xi224。nɡ)的變化，將物質(zhì)釋放到膜的另一側(cè)。,第三十三頁，共七十六頁。,載體蛋白有3種類型： 單向運(yùn)輸(y249。nshū)體：能催化分子或離子單向跨膜運(yùn)輸， 如運(yùn)輸 Fe 2+、Zn 2+ 、Mn 2+ 、Cu 2+的載體。 同向運(yùn)輸體：是指與H+和另一些分子或離子 如NOPO4 K+、 Cl、 SO4 氨基酸等結(jié)合，向同一方向的運(yùn)輸。 反向運(yùn)輸體：是指與H+結(jié)合的同時(shí)，又與質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的分子或離子如Na、Ca結(jié)合，向相反方向的運(yùn)輸。 載體的作用方式與酶與底物的結(jié)合及對產(chǎn)物的釋放很相似，有飽和效應(yīng)，而與離子通道不同。 離子在離子載體的協(xié)助下，沿著電化學(xué)勢梯度，釋放被轉(zhuǎn)運(yùn)物，不需要代謝能。但經(jīng)載體運(yùn)輸有的需要能量，可歸到主動(dòng)運(yùn)輸一類。,第三十四頁，共七十六頁。,第三十五頁，共七十六頁。,離子載體運(yùn)輸特點(diǎn)： 1）沿著電化學(xué)勢梯度，釋放被轉(zhuǎn)運(yùn)物，不需要代謝能。 2）效率稍低，104~105離子(l237。zǐ)數(shù)/秒； 3）與離子通道不同，其有飽和效應(yīng)。 二、離子的主動(dòng)吸收 離子的主動(dòng)吸收：是指植物細(xì)胞利用呼吸釋放的代謝能，逆著電化學(xué)勢梯度吸收離子的過程。 是植物細(xì)胞吸收離子的主要方式，其特點(diǎn)是需代謝能，逆著化學(xué)勢梯度吸收離子。 因此凡是影響呼吸作用的因素，如缺氧、用呼吸抑制劑、解偶聯(lián)劑處理，均會(huì)影響細(xì)胞對離子的主動(dòng)吸收。,第三十六頁，共七十六頁。,（一）經(jīng)離子(l237。zǐ)泵 ATPase的運(yùn)輸 離子泵的結(jié)構(gòu)（以VATPase為例） 由7~10亞基組成，分為親水的V1亞基組和疏水的V0亞基組。 V1亞基組: V1面向胞質(zhì)側(cè)， 由A3B3共6個(gè)亞基組成，A亞基分子量70KD，B亞基60KD，A亞基具核苷酸結(jié)合區(qū)，為催化亞基，B為調(diào)節(jié)亞基（Barkla and Plantoja， 1996）。V1亞基組還存在C、E、F、G和H亞基，作用仍不清楚。 V0亞基組:V0區(qū)域由ac6共7個(gè)亞基組成，定位于液泡膜內(nèi)，起離子通道的作用。,第三十七頁，共七十六頁。,ATPase的作用方式： ATPase上有一個(gè)與陽離子（M+）相結(jié)合的部位，還有一個(gè)與ATP相結(jié)合的部位。ATPase對部分陽離子（M+）如Ca2+和H+等有較高的親和力，它在膜的內(nèi)側(cè)與M+結(jié)合。 當(dāng)ATPase水解ATP，酶蛋白被磷酸化后，ATPase酶的構(gòu)象發(fā)生了改變，將M+暴露于膜的外側(cè)，對M+親和力下降，而將M+釋放到膜外。ATPase去磷酸化，又恢復(fù)到原來的構(gòu)象，進(jìn)行下個(gè)循規(guī)環(huán)。 由于這種轉(zhuǎn)運(yùn)造成了膜內(nèi)外正負(fù)電荷分布不一致，而形成跨膜的電位差，該現(xiàn)象(xi224。nxi224。ng)稱電致，ATPase被稱為電致泵。 H+是最主要的通過這種方式轉(zhuǎn)運(yùn)的離子.,第三十八頁，共七十六頁。,離子(l237。zǐ)泵跨膜運(yùn)輸離子(l237。zǐ),第三十九頁，共七十六頁。,質(zhì)膜、液泡膜H+ATPase作用 質(zhì)膜H+ATPase，分子量為100KD，其底是ATP和Mg2+,最適pH為6.5，最適溫度30~40℃，K+能激活它的活性，VO43（釩酸根）和已烯雌酚是它專一性抑制劑。 其作用是將細(xì)胞內(nèi)的H+泵到細(xì)胞壁，使細(xì)胞壁酸化，pH可下降到5.0~5.5，同時(shí)保持細(xì)胞質(zhì)較高的電負(fù)性，促進(jìn)離子(l237。zǐ)吸收。 液泡膜H+ATPase其可將細(xì)胞質(zhì)的H+泵入液泡，使液泡的pH下降到5.5（檸檬果實(shí)液泡的pH更低為2.5），使液泡的電勢比細(xì)胞質(zhì)高20~30mV 。,第四十頁，共七十六頁。,液泡膜H+ATPase與質(zhì)膜不同 （1）為V ATPase，其轉(zhuǎn)運(yùn)H+時(shí)不需經(jīng)磷酸化作用而活化。（2）每水解1ATP，運(yùn)送2H+進(jìn)入液泡。（3）不受K+的激活，但可被Cl激活。（4）對VO43（釩酸根）不敏感，被NO3抑制。 質(zhì)膜、液泡膜Ca2+ ATPase（Ca2+泵）作用 其可將細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的Ca2+逆著電化學(xué)勢梯度，從細(xì)胞質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)到細(xì)胞壁或液泡中，來調(diào)節(jié)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的鈣離子濃度，Ca2+經(jīng)鈣調(diào)蛋白，調(diào)節(jié)酶的活性，影響細(xì)胞的代謝。 Ca2+ ATPase分子量100KD，有10跨膜有α螺旋結(jié)構(gòu)，1000氨基酸殘基組成(zǔ ch233。nɡ)。底物為Ca2+和ATP，最適pH為7.0~7.5，水解1ATP，向外運(yùn)輸2 Ca2+，同時(shí)1Mg2+進(jìn)入細(xì)胞。,第四十一頁，共七十六頁。,Model for mode of action for Ca 2+ ATPase Conformation change,第四十二頁，共七十六頁。,（二）共轉(zhuǎn)運(yùn) 質(zhì)膜H+ATPase利用ATP水解產(chǎn)生的能量，把細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的H+泵向膜外，當(dāng)質(zhì)膜外介質(zhì)中的H+增加的同時(shí)，也產(chǎn)生了膜電位，跨膜的H+梯度和膜電位兩者合稱H+電化學(xué)勢(△μH+)。通常將H+ATPase泵出H+的過程稱初級(jí)共運(yùn)轉(zhuǎn)。 在植物(zh237。w249。)細(xì)胞中，有許多離子可以H+電化學(xué)勢（△μH+）為驅(qū)動(dòng)力而通過質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞稱次級(jí)共運(yùn)輸。由于離子有水