ATP水解产生的能量 (2)电化学势梯度与膜电位 不带电的分子发生运动时总是自浓度高向浓度低的区域自发进行。受化学势梯度或浓度梯 度的影响。对于带电粒子来说,它们的运动不仅受化学势梯度的影响,同时还受体系中不 同区域间电势梯度的影响。 化学势梯度和电势梯度两者合称电化学势梯度。 膜电位是指细胞膜内外两侧的电位差 (3)膜电势差和膜内外高子浓度的关系 电势梯度与化学势梯度的关系符合楞斯特( Nernst)方程。 (4)道南(杜南)平衡 对活细胞来说,细胞内往往含有许多带负电荷的不能扩散到细胞外的大分子物质(如蛋白 质Rˉ等),因此在扩散达到平衡时,就可能会出现一些离子在膜两侧的分布不均匀,可以 使某些高子递浓度梯度进行运输而在细胞内积系,这种情况是简单扩散所不能解释的,应 该以杜南平衡来说明。 细胞内的可扩散负离子和正离子浓度的乘积,等于细胞外正负离子浓度的乘积时的平衡, 称为杜南平衡。 这样的平衡,不需要代谢能量,在细胞内可积累比外界溶液大许多倍的离子,为被动吸收。 (二)细胞膜转运蛋白与离子跨膜运输 镶嵌在生物膜中执行高子跨膜运输的功能蛋白它们统称为离子运输蛋白或离子运载体(ion transporter)。根据跨膜高子运输蛋白的结构及离子运输的方式,将跨膜高子运输蛋自分为 三类: 高子通道( ion channe) 高子载体(i Ion carrier 高子泵( Ion pump) 很多高子都能够快速地穿过细胞膜,这正是由于细胞膜中存在上面所说的高子通道、高子 载体和高子泵的缘故。 1.高子通道 离子通道是由细胞膜内在蛋白构成的进行离子跨膜运输的孔道。它是由多肽链中的一些 疏水性区段在膜的脂质双层结构中形成的跨膜孔道结构。孔的大小及孔内表面电荷等性质决 定了它对转运通道溶质的选择性 据孔开闭的机制可将通道分为两类:一类可对跨膜电势梯度发生反应,另一类则对外界剌 激(如光照、激素等)发生反应。 现已知道原生质膜中有K、Cl、Ca2通道。 可选择性地运输钾离子的通道被称为钾离子通道,包括: 内向钾高子通道:只允许钾高子自胞外向胞内运输。外向钾高子通道 2.高子载体 离子载体又称透过酶( permease或 penetrate)或运输( transport enzyme)是细胞膜 中一类能与高子进行特异结合,并通过构象变化将离子进行跨膜运输的蛋白质。 3.离子泵 离子泵是一些具有ATP水解醇功能的载体蛋白(ATP酶)。实际上,离子泵是载体的一种, 只不过它需要水解ATP提供能量,而且又是逆电化学势梯度进行离子跨膜转运的载体 据离子泵活动对膜电位的影响将其分为 致电离子泵( (electrogenic pump):可导致净电荷的跨膜运动 中性高子泵 electroneutral pump不改变膜两侧的电荷分布 在高等植物细胞中质膜上的十-ATP酶是最普遍、且最重要的致电泵。如果这些日+-ATP酶 停止工作,则其他大部分离子跨膜运输过程都将会受阻。因此,将植物细胞膜上的丑-ATP 酶称做“主宰酶”( masterenzyme)¾ ATP 水解产生的能量 （2）电化学势梯度与膜电位 不带电的分子发生运动时总是自浓度高向浓度低的区域自发进行。受化学势梯度或浓度梯 度的影响。对于带电粒子来说，它们的运动不仅受化学势梯度的影响，同时还受体系中不 同区域间电势梯度的影响。 化学势梯度和电势梯度两者合称电化学势梯度。 膜电位是指细胞膜内外两侧的电位差。 （3）膜电势差和膜内外离子浓度的关系 电势梯度与化学势梯度的关系符合楞斯特(Nernst)方程。 （4）道南（杜南）平衡 对活细胞来说，细胞内往往含有许多带负电荷的不能扩散到细胞外的大分子物质（如蛋白 质 R－等），因此在扩散达到平衡时，就可能会出现一些离子在膜两侧的分布不均匀，可以 使某些离子逆浓度梯度进行运输而在细胞内积累，这种情况是简单扩散所不能解释的，应 该以杜南平衡来说明。 细胞内的可扩散负离子和正离子浓度的乘积，等于细胞外正负离子浓度的乘积时的平衡， 称为杜南平衡。 这样的平衡，不需要代谢能量，在细胞内可积累比外界溶液大许多倍的离子，为被动吸收。 （二）细胞膜转运蛋白与离子跨膜运输 镶嵌在生物膜中执行离子跨膜运输的功能蛋白，它们统称为离子运输蛋白或离子运载体（ion transporter）。根据跨膜离子运输蛋白的结构及离子运输的方式，将跨膜离子运输蛋白分为 三类 ： 离子通道（ion channel） 离子载体（ion carrier） 离子泵（ion pump） 很多离子都能够快速地穿过细胞膜，这正是由于细胞膜中存在上面所说的离子通道、离子 载体和离子泵的缘故。 1．离子通道 离子通道是由细胞膜内在蛋白构成的进行离子跨膜运输的孔道。它是由多肽链中的一些 疏水性区段在膜的脂质双层结构中形成的跨膜孔道结构。孔的大小及孔内表面电荷等性质决 定了它对转运通道溶质的选择性。 据孔开闭的机制可将通道分为两类:一类可对跨膜电势梯度发生反应，另一类则对外界剌 激（如光照、激素等）发生反应。 现已知道原生质膜中有K+ 、Cl- 、Ｃa2+通道。 可选择性地运输钾离子的通道被称为钾离子通道，包括： 内向钾离子通道：只允许钾离子自胞外向胞内运输。外向钾离子通道 2．离子载体 离子载体又称透过酶（permease 或 penetrase） 或运输酶（transport enzyme）是细胞膜 中一类能与离子进行特异结合，并通过构象变化将离子进行跨膜运输的蛋白质。 3．离子泵 离子泵是一些具有 ATP 水解酶功能的载体蛋白（ATP 酶）。实际上，离子泵是载体的一种， 只不过它需要水解 ATP 提供能量，而且又是逆电化学势梯度进行离子跨膜转运的载体。 据离子泵活动对膜电位的影响将其分为： 致电离子泵(electrogenic pump):可导致净电荷的跨膜运动。 中性离子泵(electroneutral pump):不改变膜两侧的电荷分布 在高等植物细胞中质膜上的H＋-ATP酶是最普遍、且最重要的致电泵。如果这些H＋-ATP酶 停止工作，则其他大部分离子跨膜运输过程都将会受阻。因此，将植物细胞膜上的H＋ -ATP 酶称做“主宰酶” （masterenzyme）