ATP驱动泵

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ATP驱动泵(ATP poweredpumps)是指以ATP水解释放能量作为能源进行主动运输的载体蛋白家族。[1] 
中文名
ATP驱动泵
外文名
ATP poweredpumps
能    源
ATP
性    质
ATP驱动泵的分类
1、P-型离子泵(磷酸化) 2、V-型质子泵(膜泡等)
3、F-型质子泵(F亚基) 4、ABC超家族——转运小分子
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 1997
1、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。(下图所示)[2]   
参考资料
词条标签:
科技产品 科学