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‘顺’浓度梯度的‘主动运输’!

2012-09-03 07:49阅读:
葡萄糖和氨基酸的跨膜运输方式探讨
针对这个问题,不妨进行两方面的界定:
1,协助扩散与主动运输的区分标准是不是浓度梯度
协助扩散和主动运输都属于载体介导的跨膜运输方式,它们之间的关键区别在于实现跨膜转运是否需要能量。协助扩散的动力来自于浓度梯度,故不需要能量。而主动运输因为一般是逆浓度梯度或电化学梯度进行跨膜转运,所以需要能量,其运输过程所需能量来源有三种:ATP直接供能、ATP间接供能和光能驱动。由此可见,葡萄糖和氨基酸这两种分子的跨膜运输方式是主动运输还是自由扩散,其衡量标准不是浓度梯度,而是要看其是否需要能量。从根本上讲,这两种运输方式的差异在于载体的类型不同。
2,在不同功能的细胞中同一物质的跨膜运输的方式是不是相同
对不同功能的细胞而言,其细胞膜上的载体蛋白会有明显的差异。那么同一物质的跨膜运输方式是不是相同的呢?下面以葡萄糖和氨基酸在不同细胞中跨膜运输的情况为例来进行说明。
从当前的人体生理研究成果来看,葡萄糖和氨基酸的跨膜运输分属两类。一类是钠离子协同的继发性主动运输,实例有小肠纹状缘(小肠上皮细胞顶面)和肾小管刷状缘(肾小管上皮细胞顶面)对葡萄糖及氨基酸的转运。另一类是载体介导的易化扩散,即协助扩散,实例包括全身组织细胞对葡萄糖和氨基酸的摄取,以及小肠上皮细胞内和肾小管上皮细胞内的葡萄糖与氨基酸向细胞间隙的转运。可见葡萄糖和氨基酸物质的跨膜运输方式到底属于哪一种,不能笼统地去讲,要依具体情况而定。
补充:
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葡萄糖与钠离子的协同运输(《细胞生物学》王金发2003)
钠驱动的葡萄糖载体蛋白有两个结合位点,可分别与细胞外的钠离子、葡萄糖结合。当钠离子、葡萄糖分别与该载体结合后,载体蛋白则借助钠钾泵建立的电位梯度,将钠离子和葡萄糖同时运输到细胞内。从某种意义上说,钠离子和葡萄糖运输到细胞内都属“载体协助的被动转运”。钠、钾离子经过离子通道的情况属于通道蛋白介导的促进扩散(促进扩散又称易化扩散)。葡萄糖进入红细胞属于载体蛋白介导的促进扩散,也就是所谓的协助扩散。
‘顺’浓度梯度的‘主动运输’!
——基团转运(基团转位或基团运输)
最近互动平台关于主动运输的方向性问题讨论比较突出,值得关注!到底有没有顺浓度梯度的主动运输呢!
1、生物化学 下册 王镜岩等主编 2002年8月第3版,P54-55。
基团运输
、、、磷酸化的能源是由PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)提供的,因此他也是一种主动运输。

2、微生物学 黄秀梨主编,2003年7月第2版,P87-90。
物质主要通过单纯扩散、易化扩散、主动转运和基团转位进入微生物细胞。、、、

3、引自中大讲义:
细菌中的主动运输
在细菌中发现一些特殊的主动运输方式,如磷酸化运输、运输ATP酶、细菌的视紫红质等,这些运输方式的能量来源各不相同。
磷酸化运输(phosphorylating transport)
又称为基团转运。其机理是通过对被转运到细胞内的分子进行共价修饰(主要是进行磷酸化)使其在细胞中始终维持'较低'的浓度, 从而保证这种物质不断地沿浓度梯度从细胞外向细胞内转运(3-68)
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3-68细菌细胞中糖的磷酸化运输
请简述细菌细胞中葡萄糖的磷酸化运输机理。请简述细菌细胞中葡萄糖的磷酸化运输机理(答案)
答:细菌细胞中葡萄糖的磷酸化运输过程是:首先将供体磷酸烯醇式丙酮酸的磷酸基团转移到细胞质的酶I(E-I),然后将磷酸基团转移给HPr蛋白,起始步骤对于各种糖的运输都是相同的。第二步要根据被转运的糖而定,如运输的是葡萄糖,HPr蛋白要将磷酸基转给酶Ⅲ(E-),再转给位于质膜中的酶Ⅱ(E-),但对于甘露糖的转运则不需酶Ⅲ的参与,所以可直接将磷酸基团转给位于质膜中的酶Ⅱ(E-);最后由酶Ⅱ将磷酸基团转给被运输的糖。酶Ⅱ和酶Ⅲ对于不同的糖具有特异性。 该运输方式中,被转运进到细胞中的糖浓度,从形式上看没有提高,但实质上是提高了,只不过通过磷酸化作用进行了修饰。
4、请从起始条件、运输方式、产生的结果等三个方面进行主动运输和被动运输的比较。(答案)
答:将比较结果列于表Q3-1:
Q3-1 被动运输与主动运输在起始条件、运输方式和产生的结果的比较
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5、如何理解'被动运输是减少细胞与周围环境的差别,而主动运输则是努力创造差别,维持生命的活力'?(答案)
答:主要是从创造差异对细胞生命活动的意义方面来理解这一说法。主动运输涉及物质输入和输出细胞和细胞器,并且能够逆浓度梯度或电化学梯度。这种运输对于维持细胞和细胞器的正常功能来说起三个重要作用: 保证了细胞或细胞器从周围环境中或表面摄取必需的营养物质,即使这些营养物质在周围环境中或表面的浓度很低; 能够将细胞内的各种物质,如分泌物、代谢废物以及一些离子排到细胞外,即使这些物质在细胞外的浓度比细胞内的浓度高得多; ③能够维持一些无机离子在细胞内恒定和最适的浓度,特别是K+Ca2+H+的浓度。概括地说,主动运输主要是维持细胞内环境的稳定,以及在各种不同生理条件下细胞内环境的快速调整, 这对细胞的生命活动来说是非常重要的。
6、 主动运输的特点
主动运输具有四个基本的特点:①逆梯度运输;②依赖于膜运输蛋白;③需要代谢能,并对代谢毒性敏感;④具有选择性和特异性。
建立浓度梯度或电化学梯度
细胞靠主动运输建立和维持各种离子在细胞内的不同浓度(3-5),这些离子的浓度差异对于细胞的生存和行使功能至关重要。
消耗能量 主动运输是消耗代谢能的运输方式,有三种不同的直接能量来源(表3-7

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