鉀离子是一种对于植物生长和发育必需的元素.docVIP

钾离子是一种对于植物生长和发育必需的元素,但目前对钾离子跨膜运输机制是如何被调控的还不为所知。中国农业大学武维华教授等人在2006年6月30日的《细胞》上说,蛋白激酶CIPK23在钾离子低浓度情况下可以调控钾离子运输。这一研究对于某些作物疾病的治疗具有指导意义。钾离子跨膜运输的调节机制正 钾离子是一种对于植物生长和发育必需的元素植物细胞离子跨膜运输机制被动运输 (passive transport): 不需要代谢提供能量的顺着电化学势梯度的转运离子的过程 .简单扩散 (simple diffusion ) 通过膜或通道的扩散 易化扩散 (Facilitated diffusion） 通过载体的扩散 ） The exchange of ions and solutes across membranes may involve simple diffusion, facilitated diffusion, or active transport.） 2 主动运输 (active transport)：利用代谢能量逆电化学势梯度转运离子的过程称为主动运输。 2.2.1 原初主动运输（primary active transport): 直接偶联着ATP水解将溶质进行跨膜运输过程。 Hypothetical steps in the transport of a cation against its chemical gradient by a electrogenic pump.质膜 +-ATPase (P-ATPase): 它是质膜上的一种插入蛋白，其水 解ATP部分在质膜细胞质一侧 质膜H+-ATPase建立的跨膜的 + 部分在质膜细胞质一侧, 质膜 建立的跨膜的H 部分在质膜细胞质一侧 建立的跨膜的 浓度梯度和电势梯度，为其它离子或分子的跨膜运输提供动力。 浓度梯度和电势梯度，为其它离子或分子的跨膜运输提供动力。 此外，它也具有除去胞质中过多的 维持其一定的pH的作用 的作用。 此外，它也具有除去胞质中过多的H+, 维持其一定的 的作用。 质膜H 质膜 +-ATPase (P-ATPase)是植物生命活动的主宰酶 是植物生命活动的主宰酶 （masterenzyme).由单条肽链构成，其分子量约100,000D, 10个跨膜区域；4由单条肽链构成，跨膜区域之间的亲水区有ATP结合位点天冬氨酸残基，此区 域高度保守。H+结合的位点可能在6-10跨膜区。1-3跨膜域可 能与天冬酰鞍-磷酸键水解有关.碳端区域是一自抑制域,通 过酶切除去或点突变都会使其活性大大提高. 过酶切除去或点突变都会使其活性大大提高. Membrane disposition of plasma membrane H+-ATPaes. D: aspartyl 专—抑制剂：VO4-3，已烯雌酚（DES） 抑制剂 底物是ATP Mg， 磷酸共价结合到天冬酰胺残基上。γ-磷酸共价结合到天冬酰胺残基上。 活性受pH调节，最适pH6.5 当胞质pH降低时，被激活，K+激活。 受各种信号如光、激素、病原菌激活。通过解除C-端抑制域抑制作用或影响其表达起作用。 抑制作用或影响其表达起作用。 由多基因家族基因编码，表达具有组织 Model for the activation of P-ATPase by phosphorylation and fusicoccin . Tissue-specific expression of genes for the plasma membrane H+-ATPase in Arabidopsis. (A) Stem cross-section of Arabidopsis expressing AHA3-c-Myc fusion protein. (B) AHA10 gene promoter is expressed in developing seed as shown by Gus staining. 液泡膜H+-ATPase (V型-ATPase)：催化部分在细胞质 一侧，在水解ATP过程中，将H+泵入液泡，建立跨液泡 膜的 H+浓度梯度和电势梯度。它是由至少10个亚基构成的复合物 ,分子量 750kD; 对钒酸不敏感，而受NO3抑制； 不受K+激活，可被Cl-刺激； V-ATPase modelCa+-ATPase；利用ATP水解释放能量，将Ca+从细胞质转运到细胞壁 中或液泡中。Ca2+是胞内第二信使，其浓度微小波动会 显著影响细胞生命活动，植物细胞通过Ca2+—ATPase活 性调节保持胞质游离Ca2+的一定水平。 在质膜、叶绿体膜、内质网膜、线粒体膜上均有Ca2+ATPase存在.