8.2 主动运输在线视频

好 同学们

这节课我们来学习细胞的主动运输

对于细胞所需的营养物质

细胞会不断的摄取

并在胞内积累较高的浓度

那么细胞摄取这些物质

就需要克服所谓的电化学势

而这种运输的过程就需要消耗能量

这种逆浓度梯度转运的运输方式

叫做主动运输

表中给出了四大类

转运蛋白常见的种类

由于需要消耗能量 也就是ATP

所以这些蛋白都具有ATP酶的活性

钠钾ATP酶是一种典型的

介导主动运输的载体蛋白

在动物细胞当中

该主动运输系统主要用于建立和维持

细胞内的钠离子和钾离子浓度

产生跨膜电位

这种电位对于神经元的电信号传递

是非常重要的

产生的钠离子梯度在许多细胞中

是可以用于驱动溶质的逆浓度梯度

进行共转运的

而钠钾ATP酶是一个膜整体蛋白

包括两个跨膜亚基

它每水解一分子ATP

就会转运两个钾离子进入细胞

转运三个钠离子出细胞

而细胞中许多生物过程的活化

是需要钾离子的

但是是可以被钠离子抑制的

这种初级转运系统建立的钠钾梯度

也是许多二级转运过程的一个驱动力

比如说氨基酸 糖 核酸的转运

都是可以利用这种初级转运

所建立起来的跨膜离子电势

来进行转运啊的

那么该反应所投入的能量占了

一个静息的人所消耗的总能量的25%

由此也可见

这一离子转运ATP酶的重要性

ATP水解

与钠钾离子的转运偶联的机制模型

如图所示

胞内3个钠离子与转运蛋白结合

ATP酶水解磷酸化转运蛋白

会使其构象发生变化

释放3个钠离子

并结合胞外的两个钾离子

转运蛋白在去磷酸化时期

构象又恢复原来的状态

从而将两个钾离子释放到胞内

所以这一个过程

最终的结果就是消耗了一分子的ATP

使三个钠离子排出了胞外

而两个钾离子进入了胞内

丹麦科学家Jens Skou

因为钠钾ATP酶的发现

获得了1997年的诺贝尔奖

像钠钾ATP酶这种直接消耗ATP

进行溶质转运的过程

是属于初级主动运输

而利用钠离子

或者是氢离子的初级转运

形成的离子梯度作为驱动力的

进行的其它的溶质的转运

这叫做次级主动运输

比如说各种燃料分子的氧化

可以驱动质子向胞外转运

从而建立起跨膜的一个质子梯度

而乳糖转运到大肠杆菌细胞内

则是利用这种质子梯度的

次级主动运输

当代谢的产能反应被CN-所阻断时

这种质子梯度就会消失

而半乳糖苷转运体则通过被动转运

使胞内外的乳糖浓度达到平衡

图中的虚线所表示的

就是周围介质中的乳糖浓度

在肠的上皮细胞当中

葡萄糖和某些氨基酸

是通过使用质膜上的钠钾ATP酶

所建立起来的钠离子梯度

与钠离子同向转运而积累的

那葡萄糖与钠离子进行的共转运

是越过顶膜进入到上皮细胞

进入细胞中的葡萄糖转移到基底表面

再通过基底表面上的葡萄糖转运体2

被转运进血液

而钠钾ATP酶则继续将钠离子泵出

来维持钠离子梯度

葡萄糖转运的过程所需的能量

有两个来源

一个是化学势

一个是跨膜电位

那利用电化学势的计算公式

我们就可以算出

上皮细胞中的葡萄糖浓度

大约可以达到肠腔内的30000倍

这张图总结了各种溶质转运的类型

同学们可以直观地理解

这些转运过程的特点

好 本节课就上到这里