離子泵(ion pump)
膜運輸?shù)鞍字弧R部醋饕活愄厥獾妮d體蛋白,能驅(qū)使特定的離子逆電化學(xué)梯度穿過質(zhì)膜,同時消耗ATP形成的能源,屬于主動運輸。離子泵本質(zhì)是受外能驅(qū)動的可逆性ATP酶。外能可以是電化學(xué)梯度能、光能等。被活化的離子泵水解ATP,與水解產(chǎn)物磷酸根結(jié)合后自身發(fā)生變構(gòu),從而將離子由低濃度轉(zhuǎn)運到高濃度處,這樣ATP的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成離子的電化學(xué)梯度能。目前已知的離子泵有多種,每種離子泵只轉(zhuǎn)運專一的離子。
Na -K 泵 存在于動、植物細胞質(zhì)膜上,它有大小兩個亞基,大亞基催化ATP水解,小亞基是一個糖蛋白。大亞基以親Na 態(tài)結(jié)合Na 后,觸發(fā)水解ATP。每水解一個ATP釋放的能量輸送3個Na 到胞外,同時攝取2個K 入胞,造成跨膜梯度和電位差,這對神經(jīng)沖動傳導(dǎo)尤其重要,Na -K 泵造成的膜電位差約占整個神經(jīng)膜電壓的80%。若將純化的Na -K 泵裝配在紅細胞膜囊泡(血影)上,人為地增大膜兩邊的Na 、K 梯度到一定程度,當梯度所持有的能量大于ATP水解的化學(xué)能時,Na 、K 會反向順濃差流過Na -K 泵,同時合成ATP。這種可逆現(xiàn)象是離子泵的普遍性質(zhì)。
Ca2 泵 分布在動、植物細胞質(zhì)膜、線粒體內(nèi)膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)樣囊膜(SER-like organelle)、動物肌肉細胞肌質(zhì)網(wǎng)膜上,是由1000個氨基酸的多肽鏈形成的跨膜蛋白,它是Ca2 激活的ATP酶,每水解一個ATP轉(zhuǎn)運兩個Ca2 到細胞外,形成鈣離子梯度。通常細胞質(zhì)游離Ca2 濃度很低,約10-7 ~10-8 摩爾/升,細胞間液Ca2 濃度較高,約5×10-3 摩爾/升。胞外的Ca2 即使很少量涌入胞內(nèi)都會引起胞質(zhì)游離Ca2 濃度顯著變化,導(dǎo)致一系列生理反應(yīng)。鈣流能迅速地將細胞外信號傳入細胞內(nèi),因此Ca2 是一種十分重要的信號物質(zhì)。線粒體內(nèi)腔、肌質(zhì)網(wǎng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)樣囊腔中含高濃度的Ca2 ,濃度大于10-5 摩爾/升,名為“鈣庫”。在一定的信號作用下Ca2 從鈣庫釋放到細胞質(zhì),調(diào)節(jié)細胞運動、肌肉收縮、生長、分化等諸多生理功能。
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