ATP驱动泵与主动运输.docx

ATP驱动泵与主动运输在3中能量来源形式的主动运输中，最常见的是ATP驱动泵。以ATP水解释放能量作为能源进行主动运输的载体蛋白家族，称为ATP驱动泵。根据泵蛋白的结构和功能特性，ATP驱动泵可分为4类：P型泵、V型质子泵、F型质子泵和ABC超家族。P－型离子泵（P－class ion pump）都有2个α亚基——催化；部分具有2个β亚基——调节；伴随α 的磷酸化和去磷酸化（一）钠钾泵细胞内低Na+高K+的离子环境动物细胞一般要消耗1/3（神经细胞消耗2/3）的总ATP来维持这种环境。Na+、K+的输入和输出通过钠钾泵来完成的。表5－1 典型哺乳类细胞内外离子浓度比较The Nobel Prize in Chemistry 19971、Na+-K+ pump的分子结构：实际上就是Na+-K+ ATP酶；由2个α亚基、2个β亚基组成的四聚体；分布于动物细胞的质膜上。α亚基是多次跨膜蛋白，具有ATP酶活性和Na+、K+结合位点；β亚基是糖基化的多肽（折叠、调节）2、Na+- K+泵的工作方式在膜内侧，3 Na+与酶结合，激活ATP酶活性，使ATP分解，酶自身被磷酸化；酶构象发生改变，与Na+结合的部位转向膜外侧；向胞外释放3 Na+并与2 K+结合，K+与酶结合后促使酶去磷酸化；酶的构象恢复原状，于是与K+结合的部位转向膜内侧；向胞内释放K+，并又重新与Na+结合。1000次/秒高速运转。总的结果是每一消耗一个ATP；输出3个Na+ ，输入 2个K+ 。使细胞外带正电荷。3、Na+-K+泵的作用①维持细胞的渗透平衡,保持细胞的体积；②维持低Na+高K+的细胞内环境，为协同运输提供驱动力；③维持细胞的静息电位4、Na+-K+泵的影响因子：乌本苷（ouabain）、毛地黄（digitalis）可抑制Na+-K+泵活性；(二) 钙泵等其他P—型离子泵1、钙泵（Ca2+pump）又称为Ca2+-ATPase，跨膜蛋白，进化上与Na+-K+泵的α亚基同源。作用：维持细胞内较低的Ca2+浓度（胞内浓度10-7M，胞外10-3M）。分布：质膜、细胞器膜（肌细胞内质网膜）。作用机制：原理与钠钾泵相似，每分解一个ATP，泵出2个Ca2+，将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存起来。Ca2+- ATP酶工作过程2、P型质子泵分布：植物细胞、真菌和细菌的质膜上没有 Na+-K+泵，只有质子泵（H+- ATPase）P型质子泵的功能： 将H+泵出细胞，建立跨膜的H+电化学梯度（相当于动物细胞膜上的Na+电化学梯度），从而驱动一些溶质的转运。转运溶质（细菌培养环境酸化、对糖和氨基酸摄取）； H+-K+泵：将H+泵出细胞，K+泵入细胞，哺乳动物胃酸分泌；①P-type：利用ATP 自磷酸化导致的构象改变来转移H+ 。如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）。“胃酸”②V-type：位于溶酶体膜、内体、植物液泡膜上，由许多亚基构成，水解ATP产生能量，将H+泵入细胞器，但不发生自磷酸化。V－型H+泵和F－型H+泵V－型H+泵：膜泡质子泵（vacuolar proton pump），分布于动物细胞胞内体、溶酶体膜、破骨细胞、某些肾小管细胞质膜、植物酵母真菌细胞液泡膜上。F－型H+泵（F－class proton pump）位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上。特点：不形成磷酸化中间体；功能：V－型泵维持细胞质基质的pH中性和细胞器内的酸性；F－型泵利用H+顺浓度梯度运动，将释放的能量合成ATP。ABC超家族定义：最早发现于细菌，是一庞大的蛋白家族，都有两个高度保守的ATP结合区（ATP binding cassette），故名。特点：1.一种ABC转运器只转运一种或一类底物，不同成员可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、蛋白质；2.可催化脂双层的脂类在两层之间翻转。举例：ABC转运器与病原体对药物的抗性有关。MDR （multidrug resistance protein ）是第一个被发现的真核细胞ABC转运器，是多药抗性蛋白，约40%患者的癌细胞内该基因过度表达