农学植物生理学植物细胞跨膜离子运输.pptVIP

2.2.2 次级主动运输 （secondary active transport): 离子或中性分子依赖质子驱动力进行的逆电化学势的跨膜运输称为次级主动运输。 H+-ATPase 水解ATP将H+进行跨摸运输， 建立起跨摸的跨膜的H+浓度梯度和膜电势梯度，这种跨膜的H+浓度梯度和膜电势梯度合称为H+电化学势差力，以ΔμH表示： ao ∴ΔμH=RTln —— +ZF(Eo-Ei ) ai ∵H+的Z=1 ao ∴ΔμH=RTln —— +FΔE ai ΔμH就成为其它离子或分子进入细胞的驱动力 ao ai 次级主动运输需要膜上的传递体（transporter）完成，分不同的方式： 共向传递（symport）：H+与共向传递体（sympoter)结合的时，结合其它分子或离子（如糖，AA、C+、A-等)，经变构后，将其释放在膜内。 反向传递（antiport）：H+与反向传递体(antiport)结合的同时，传递体从膜内结合了其它分子或离子，传递体变构后，将H+释放到膜内的同时，其它离子分子运到膜外。 Hypothetical model for secondary active transport Two example of secondary active transport coupled to a primary proton gradient. Evidence for a glucose-proton symport. Extracellular space Channels symporter Ca Pumps H+ pumps antiporter Efflux carries An overview of the plasma membrane and tonoplast of plant cells. 2.3 主动运输与被动运输的区分 用Nernst方程可以检验离子的运输是主动的还是被动的。 例：用豌豆离体根进行24小时吸收后，此时，离子进出达稳定状态。用微电极测定表皮细胞的电位ΔE，平均值为-110mv，同时测得豌豆根组织的提取液中离子的浓度（实测浓度）， 根据Nernst方程计算该离子的浓度（预期浓度）。 实测浓度预期浓度 主动吸收 实测浓度=预期浓度 被动平衡 实测浓度预期浓度 主动排出 3.高等植物K+、Ca2+的跨膜运输机制进展 3.1 K+ 的跨膜运输机制 3.1.1 植物根组织对K+吸收的动力学 The transport of K+ into barley roots shows two different phases. 植物根组织对K+的吸收表现出两个动力学过程： 在K+浓度低于0.2-0.5mmol/L时， Km=0.021mmol/L； 当K+浓度高于0.5mmol/L时， km=16mmol/L. 热力学计算和电生理研究也表明植物细胞对K+吸收涉及到两个过程。 3.1.2 高亲和性 K+吸收机制 (1) H+-K+交换ATPase:认为高亲和性K+吸收是通过H+- ATPase与K+反向交换进行的。 实验证据： K+吸收伴随H+外流； K+可激活H+-ATPase. 相反证据： K+内流和H+外流没有时间上的对应关系，也没有确定的化学计量比。激活H+-ATPase的浓度是数十毫摩尔。 (2) K+-ATPase: 认为植物细胞也可能存在K+-ATPase. 动物、细菌和真菌中都证明有K+-ATPase。 在植物细胞中尚未获得确切证据。 (3) K+-H+同向共运转体 (4) Na+-K+ 同向共运转体 (5) 其它高亲和性K+吸收载体：HvHAK1基因， AtKUP1. 3.1.3 低高亲和性 K+吸收机制 低高亲和性K+吸收由K+离子通道介导。 有两方面的证据：K+吸收依赖于细胞跨膜电位。 可被K+通道抑制剂所抑制。 目前从拟南芥已克隆的K+通道有内向K+通道AKT1、AKT2、AKT3、KAT1、KST1等，外向K+通道KCO1.它们的表达具有组织特异性。如KAT1主要在保卫细胞中表达， AKT1主要在根组织表达。 Tissue -specific expression of plant in