表的内容
- 为了维持生命，许多物质需要在细胞内、细胞外和细胞间运输。
- 在某些情况下，这可以通过不使用能量的被动运输来实现。
- 然而，在许多情况下，细胞需要运输与浓度梯度相反的物质。在这些情况下，需要主动传输。
- 主动转运机制需要使用细胞的能量，通常以三磷酸腺苷(ATP)的形式。
- 如果一种物质必须逆其浓度梯度进入细胞，也就是说，如果该物质在细胞内的浓度必须大于其在细胞外液体中的浓度，细胞就必须利用能量将该物质移动。
- 主动转运使用特定的转运蛋白，称为泵，使用代谢能量(ATP)移动离子或分子的浓度梯度。
- 例如，在脊椎动物和无脊椎动物中，钠离子在血液中的浓度大约是细胞内的10到20倍。钾离子的浓度则相反，一般在细胞内要高出20到40倍。细胞内如此低的钠浓度是由钠-钾泵维持的。
- 对于不同类型的离子或分子有不同类型的泵，如钙泵、质子泵等。
主动运输的特点
- 在主动运输过程中，分子从低浓度区域移动到高浓度区域。
- 这与扩散相反，这些分子是逆着浓度梯度流动的。
- 主动运输之所以被称为“主动”，是因为这种类型的运输需要能量来移动分子。ATP是主动运输中最常见的能量来源。
- 当分子逆其浓度梯度运动时，主动转运不可能在没有帮助的情况下发生。
- 它需要一个跨膜蛋白或蛋白质复合物，称为转运体，协调整个过程，以及像ATP这样的能量来源。
- 每一种运输蛋白的设计目的是将特定的离子或营养物质运输到细胞内，它会在细胞膜的一侧结合底物分子，然后改变形状并在另一侧释放底物。
- 这些蛋白质通常被称为“泵”，因为它们利用能量将分子泵过细胞膜。
主动运输的类型
主要的主动运输
- 主活动传输也称为直接活动传输或单端口。
- 它涉及使用能量(通常是ATP)直接泵送溶质穿过膜，以对抗其电化学梯度。
- 通过主活性转运通过细胞膜的物质包括金属离子，如Na+、K+、Mg2+和Ca2+。
- 这些带电粒子需要离子泵或离子通道穿过细胞膜并分布到全身各处。
- 根据转运机制以及遗传和结构同源性，我们认为atp依赖的离子泵有四类:
- p class泵
- f级泵
- V-class泵
- ABC总科
P-， F-和v -类只输运离子，而ABC超家族也输运小分子。
- 大多数进行这种转运的酶是跨膜atp酶。
- 研究最多的主要活性转运例子是质膜的Na+，K+- atp酶。其他常见的主要主动转运的例子有线粒体的氧化还原H+梯度产生系统，光合类囊体膜的光驱动H+梯度产生系统，以及在胃上皮内层发现的atp驱动的酸(H+)泵。
继发性主动转运
- 在二级主动转运中，也被称为耦合转运或共转运，能量被用来运输分子穿过膜;然而，与初级主动转运相比，ATP没有直接耦合;相反，它依赖于离子进出电池所产生的电化学电位差。
- 二级主动转运使多个分子通过膜，为一个分子的上坡运动提供动力。一个分子有助于建立所需的梯度，以允许许多化学物质进出细胞。
- 产生一种溶质向上输送的能量是由另一种溶质沿其浓度梯度向下运动的势能得到的。
- 质子泵浦穿过细胞膜所产生的能量常被用作二次主动运输的能量来源。
- 在人体中，钠(Na+)是一种常见的通过质膜的共运输离子，其电化学梯度随后被用来为第二个离子或分子的主动运输提供动力。在细菌和小酵母细胞中，一种常见的共运输离子是氢。
- /钙换热器SGLT2
航空公司蛋白质主动运输
- 一个重要的膜适应主动运输是存在特定的载体蛋白或泵，以促进运动。
- 这些蛋白质或转运体有三种类型:uniporters, symporters, and antiporters。
- 一个uniporter携带特定的离子或分子。
- 一个同向转运携带两个不同的离子或分子，都在同一个方向上。
- 一个逆向转运也携带两种不同的离子或分子，但方向不同。
- 所有这些转运体也可以运输小的，不带电的有机分子，如葡萄糖。
- 这三种载体蛋白在促进扩散过程中也被发现，但它们在这个过程中不需要ATP。
- 一些主动运输泵的例子是钠+- k+atp酶，携带钠离子和钾离子，以及H+- k+atp酶，它携带氢和钾离子。这两种都是反转运体载体蛋白。另外两种载体蛋白泵是Ca２＋腺苷三磷酸酶和H+atp酶，分别只携带钙离子和氢离子。
主动输运的意义
- 电化学梯度驱动的溶质通过生物膜的主动转运(即二次主动转运)在细胞的基本过程中起着核心作用，如营养吸收、有毒化合物的排泄和信号转导。
- 主动转运是单细胞生物摄取营养物质(如某些糖类、大多数氨基酸、有机酸和许多无机离子)最常用的方法之一。
- 二级主动运输涉及多种分子的运输，如离子、营养物质、维生素和高等生物中的渗透物质。
- 主动转运允许有效吸收对细胞功能至关重要的物质(和某些在结构上类似它们的药物)，并选择性地消除废物和外来化学物质，包括许多药物。
参考文献
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