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植物细胞跨膜离子运输

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细胞生物学 名词解释 第五章 物质的跨膜运输

细胞生物学 名词解释 第五章 物质的跨膜运输
钙泵作用
维持细胞内较低的Ca2+浓度
钙泵作用机制
原理与钠钾泵相似，Ca2+泵含有10个α螺旋，Ca2+泵处于非磷酸化状态时，2个α螺旋中断形成胞质侧结合2个Ca2+的空穴，ATP在胞质侧与其结合位点结合，水解使相邻结构域Asp磷酸化，导致跨膜螺旋重排，破坏了Ca2+结合位点并释放Ca2+到膜的另一侧。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
膜转运蛋白分为两类：载体蛋白和通道蛋白
载体蛋白
多次跨膜蛋白，能与特定的溶质分子结合，通过改变构象介导跨膜转运，有专一性，介导被动运输，也可以介导主动运输
通道蛋白
3种类型：离子通道、孔蛋白、水孔蛋白
形成选择性和门控性跨膜通道。
离子通道
亲水性跨膜通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过
离子通道的特征：转运速率高，没有饱和值，并非连续性开放而是门控（可开/关控制其活性）、选择性。
胞吐作用
exocytosis
细胞内合成的生物分子（蛋白质和脂质等）和代谢物以分泌泡的形式与质膜融合，将内容物释放到细胞表面或胞外的过程。分为组成型和调节性胞吐途径
胞吞作用
endocytosis
通过质膜内陷形成膜泡，将细胞外或细胞质膜表面的物质包裹到膜泡内并转运到细胞内以维持细胞正常的代谢活动。（胞饮和吞噬作用）。
细胞生物学
第五章物质的跨膜运输
简单扩散、被动运输（协助扩散）、主动运输、胞吞胞吐中文英Fra bibliotek/备注解释
被动运输
指溶质顺着电化学梯度或浓度梯度，在膜转运蛋白协助下的跨膜转运方式，又叫协助扩散。不需要能量。
简单扩散
小分子的热运动使分子以扩散的方式，从膜的一侧沿浓度梯度降低的方向进入另一侧，也叫自由扩散(无需能量和转运蛋白协助)

植物中atp蛋白运输

植物中atp蛋白运输

植物中atp蛋白运输
植物中的ATP蛋白运输是指植物细胞内部通过ATP驱动的蛋白
通道或泵将物质从一个区域转运到另一个区域的过程。

这些蛋白通
道或泵能够利用细胞内的ATP分子的能量将物质跨越细胞膜，完成
细胞内物质运输的功能。

植物细胞中最常见的ATP驱动蛋白运输系统包括ABC转运蛋白
和离子泵。

ABC转运蛋白是一类跨膜蛋白，它们能够利用ATP的能
量将物质从细胞内转运到细胞外，或者从细胞外转运到细胞内。

这
些蛋白在植物细胞中扮演着重要的角色，例如在植物的根部吸收营
养物质和在叶片中排出代谢废物等方面发挥作用。

另一方面，离子泵是通过ATP酶活性将离子跨越细胞膜的蛋白
通道，它们在植物细胞中起着维持离子平衡和调节细胞内外环境的
重要作用。

比如，质子泵能够利用ATP的能量将质子从细胞内排出，维持细胞内的酸碱平衡。

总的来说，植物中的ATP蛋白运输系统对于维持细胞内外物质
平衡、细胞代谢和生长发育等过程至关重要。

这些蛋白通道和泵的
运作机制及其在植物生物学中的作用，是植物生理学和分子生物学领域的重要研究课题。

植物细胞跨膜离子运输机制

植物细胞跨膜离子运输机制

离子的选择性：
K+ channel、Ca2+ channel、Cl- channel, etc.
运输离子方向：K+inward、K+outward,etc.
离子通道开放与关闭的调控机制： 电压门控通道(voltage-gated ion channel)、 调节因子调控的通道等。 AKT1
P
AKT1: 6个跨膜区，一个通道孔部区域； S4区为电压敏感区； C端为磷酸化调控区。
Whole-cell recording of K+ currents in akt1-1 root protoplasts. Inward currents were absent but outward currents were the same as in wild-type root protoplasts
4.关闭膜内侧蛋白质空口的同时打开膜外侧的蛋白质空口
而将M+释放出去,并将结合的Pi水解释放回膜的内侧。 5. ATP酶又恢复至原先的构象，开始下一个循环。
由于这种转运造成了膜内外正、负电荷的不 一致,所以形成了跨膜的电位差,故这种现象称 为致电(electrogenesis)。
因为这种转运是逆电化学势梯度而进行的主 动转运,所以也将ATP酶称为一种致电泵 (electrogenic pump)。 H+是最主要的通过这种方式转运的离子，所以 可以将转运H+的ATP酶称为H+-ATPase或H+ 泵。
Three families Shaker family 9 members
TPK family (Tandem-Pore K+ channel) 5 members
Kir-like family (K+ inward rectifier)

植物生理题期末

植物生理题期末

1、将一植物细胞放入0.1mol.L-1的蔗糖溶液中，水分交换达到平衡时该细胞的Ψw值（）（2010年真题）A、等于0.1MPaB、大于0.1MPaC、等于0 MPaD、小于0 MPa2、下列学说中，不属于解释气孔运动机制的是（）（2010年真题）A、K+积累学说B、压力流动学说C、淀粉-糖互变学说D、苹果酸代谢学说3．能够促使保卫细胞膜上外向K+通道开放而导致气孔关闭的植物激素是（）（2009年真题）A．CTK B．IAA C．GA D．ABA4．干种子的吸水力取决于种子的（）（2009年真题）A．重力势B．压力势C．衬质势D．渗透势5．某植物制造100g 干物质消耗了75kg 水，其蒸腾系数为（）（08年真题）A．750 B．75 C．7．5 D．0．756．把一发生初始质壁分离的植物细胞放入纯水中，细胞的体积、水势、渗透势、压力势如何变化? （08年真题）7．简述环境因索对蒸腾作用的影响。

（09年真题）8.植物体内水分的形式和种类？它们与代谢，抗逆有何关系？（2013年南农年真题）1、确定植物必需元素的标准是什么？根据该标准已确定必需元素有哪些？（2010年真题）2、论述植物细胞的离子跨膜运输机制（2009年真题）3、下列元素缺乏时，导致植物幼叶首先出现病症的元素是（）（2008年真题）A．N B．P C.Ca D．K4．植物细胞中质子泵利用ATP 水解释放的能量，逆电化学势梯度跨膜转运H+，这一过程称为（）（2008年真题）A．初级主动运输B．次级主动运输C．同向共运输D．反向共运输5．植物叶片中进行亚硝酸还原的主要部位是（）（2008年真题）A．线粒体B．细胞基质C．液泡D．叶绿体6 平衡溶液（2014年真题）7.油菜缺少元素，会导致花而不实; 元素是叶绿素分子中唯一的金属元素。

（2014年真题）8.白天和夜晚硝酸还原酶速度是否相同?为什么? （2014年真题）答案：通常白天硝酸还原速度显著较夜间为快，这是因为：(1)光合作用可直接为硝酸、亚硝酸还原和氨的同化提供还原力NAD(P)H、Fdred和ATP。

植物生理学B植物细胞跨膜离子运输

植物生理学B植物细胞跨膜离子运输
植物生理学B - 植物细胞跨膜离
子运输
汇报人：可编辑
20ห้องสมุดไป่ตู้4-01-11
目录
• 植物细胞跨膜离子运输概述 • 植物细胞跨膜离子运输机制 • 植物细胞跨膜离子运输的影响因素 • 植物细胞跨膜离子运输与植物生长和发育 • 植物细胞跨膜离子运输的研究方法 • 未来展望与研究方向
01
植物细胞跨膜离子运输概述
长发育和环境适应过程。
植物对环境的适应性
03
植物通过调节离子运输来适应环境变化，如盐碱、干旱等。
02
植物细胞跨膜离子运输机制
主动运
主动运输是指细胞通过消耗能量，逆浓度梯度 或电位梯度跨膜运输物质的过程。
主动运输涉及载体蛋白的参与，载体蛋白在膜 上形成特定的通道，通过与被运输物质结合， 实现逆浓度或电位梯度的物质转运。
被动运输
顺浓度梯度进行，不需要消耗能量。包括简单扩 散和协助扩散。
3
载体蛋白
协助物质跨膜运输的膜蛋白，具有专一性。
植物细胞跨膜离子运输的重要性
维持细胞内外的渗透平衡
01
离子平衡是植物细胞正常代谢的基础，通过跨膜运输维持细胞
内外离子浓度的相对稳定。
参与信号转导
02
植物细胞内的离子浓度变化可以作为信号分子，参与植物的生
生长素
生长素可以促进植物细胞跨膜离子运输，尤其对钾离子的吸 收有显著促进作用。它通过调节离子通道的活性来影响离子 运输。
脱落酸
脱落酸可以抑制植物细胞跨膜离子运输，尤其是在缺水或盐 分过高的环境中，脱落酸的作用更加明显。它通过调节离子 泵的活性来影响离子运输。
04
植物细胞跨膜离子运输与植物生长和发育
主动运输对于维持细胞内稳态和正常生理功能 具有重要意义，如维持细胞液的渗透压、pH值 等。

生物选考 物质的跨膜运输

生物选考 物质的跨膜运输

物质的跨膜运输通道蛋白20世纪中叶，科学家提出在细胞膜上存在通道蛋白。

1976年，德国科学家内尔和萨克曼创造了研究单个离子通道的生理学特征的膜片钳法，在神经元上首次发现了离子通道。

直到1998年，美国科学家麦金农解析了钾离子通道蛋白的立体结构。

目前发现的通道蛋白已有100余种，普遍存在于各种类型真核细胞的质膜及其他类型的膜上。

通道蛋白与载体蛋白之间的主要不同在于他们以不同的方式辨别溶质：通道蛋白主要根据溶质的大小和电荷进行辨别，载体蛋白只容许与载体蛋白上结合部位相适应的溶质分子通过。

离子通道绝大多数通道蛋白是离子通道。

与载体蛋白相比，离子通道具有3个显著特征：具有极高的转运速率没有饱和值并非连续开放而是门控的：电压门通道、配体门通道、应力激活通道。

水通道1950年，科学家在用氢的同位素标记的水分子进行研究时，发现水分子在通过细胞膜时的速率高于通过人工膜，推断细胞中存在特殊的输送水分子的通道；1988年，美国科学家阿格雷成功将构成水通道的蛋白质分离出来，证实水通道蛋白的存在；2000年，阿格雷与其他研究人员一起公布了世界上第一张水通道蛋白的高清晰度照片。

水通道蛋白是由4个亚基组成的四聚体，每个亚基都有6个跨膜α螺旋组成，相对分子质量为28000。

每个亚基单独形成一个供水分子运动的中央孔，孔的直径稍大于水分子直径，只容许水而不容许离子或其他小分子溶质通过。

水通道蛋白又称水孔蛋白，英文简写AQP，广泛存在于动物、植物和微生物中，种类很多，仅人体内就有11种。

水通道蛋白功能AQP-1近曲肾小管水分重吸收；腓中水平衡；中枢神经系统脑脊髓液分泌AQP-2肾集液管中水通透力（突变产生肾源性糖尿病）AQP-3肾集液管中水的保持AQP-4中枢神经系统中脑脊髓液的重吸收；脑水肿的调节AQP-5唾液腺、泪腺和肺泡上皮细胞的液体分泌γ-TIP植物液泡水的摄入，调节膨压水孔蛋白应与孔蛋白进行区分，孔蛋白是存在于革兰氏阴性细菌的外膜、线粒体或叶绿体的外膜上非选择性的通道蛋白,它们允许较大的分子通过。

高一生物主动运输知识点

高一生物主动运输知识点主动运输是植物体内的物质运输方式之一，它指的是植物通过自身的能量消耗，将物质从低浓度区域运输至高浓度区域。

主动运输在植物生长和代谢过程中起着重要的作用，下面将介绍主动运输的知识点。

一、主动运输的定义与原理主动运输是植物体内的物质运输方式之一，它是指植物通过自身的能量消耗，将物质从低浓度区域运输至高浓度区域的过程。

主动运输依赖于植物细胞膜上的载体蛋白，通过运输蛋白的改变构象，将物质跨越细胞膜，实现物质的吸收和运输。

二、主动运输的种类1. 主动吸收：植物根系通过主动运输机制，将水分和无机盐等物质从土壤中吸收至根部。

这一过程以使用ATP为能量源，通过植物细胞膜上的离子泵和载体蛋白，将物质从低浓度区域运输至高浓度区域。

2. 主动运输：通过主动运输机制，植物体将有机物质由源部运输至库部。

这一过程需要消耗能量并依赖于细胞膜上的载体蛋白。

葡萄糖是主要的运输物质，在源部产生后，通过载体蛋白跨越细胞膜并进入筛管细胞，最终被运输至库部进行储存。

三、载体蛋白与主动运输载体蛋白在主动运输中起着关键的作用，它们通过改变构象，在细胞膜上形成通道，使物质能够跨越细胞膜。

载体蛋白可以分为两类：载体蛋白和离子泵。

1. 载体蛋白：载体蛋白广泛存在于植物细胞膜上，可以运输不同种类的物质。

例如，载体蛋白GLUT在植物细胞膜上广泛分布，负责葡萄糖的跨膜运输。

2. 离子泵：离子泵是一类能够将离子跨膜运输的载体蛋白。

例如，质子泵能够将H+离子从细胞内向外排放，形成负电位差，从而促进阳离子的吸收。

四、原生质流的形成与运输原生质流是植物主动运输的一种形式，它是一种由载体蛋白和有机物质组成的流动物质。

原生质流通常发生在筛管细胞中，其中的载体蛋白起到关键的作用。

原生质流的形成需要经历以下过程：1. 葡萄糖进入筛管细胞：葡萄糖在源部（例如叶片）产生后，通过载体蛋白进入筛管细胞内。

这一过程需要能量消耗。

2. 水分的吸入：由于葡萄糖的主动运输导致细胞内浓度增加，进而形成渗透压差。

细胞的跨膜物质运输的方式及特点

细胞的跨膜物质运输的方式及特点细胞膜是细胞与外界环境的屏障,也是细胞内外物质交换的通道。

细胞需要通过膜来获取营养物质和排出代谢产物,因此物质的跨膜运输对于细胞的生存和代谢活动至关重要。

细胞跨膜物质运输主要有以下几种方式及特点:1. 简单扩散简单扩散是最基本的跨膜运输方式,不需要消耗细胞能量。

小分子和无电荷的极性分子可以通过这种方式自由地穿过细胞膜,从高浓度区域向低浓度区域扩散,直至两侧浓度达到平衡。

扩散速率取决于浓度差和膜的通透性。

2. 促进扩散对于一些无法直接穿过膜的极性分子或离子,细胞膜上存在特殊的蛋白质载体,可以将这些物质结合并转运到细胞内外。

这种过程称为促进扩散,也不需要消耗细胞能量,但有一定的专一性和饱和性。

3. 主动转运主动转运是指细胞利用ATP等能量源,通过膜上的转运蛋白将物质从低浓度区域转移到高浓度区域的过程。

这种过程违背了浓度梯度,需要消耗能量。

主动转运具有高度的专一性和饱和性。

4. 胞吞作用和胞吐作用胞吞作用是细胞通过膜的凹陷将外界的固体颗粒或液滴包裹进入细胞内的过程。

胞吐作用则是细胞将不需要的物质包裹成小泡,排出细胞外的过程。

这两种作用都需要消耗细胞能量。

细胞跨膜物质运输的特点可总结为:1)选择性:细胞膜对不同物质具有不同的通透性。

2)调节性:细胞可以根据需要调节物质的进出。

3)方向性:物质运输有特定的方向,可以与浓度梯度相同或相反。

4)能量依赖性:部分运输过程需要消耗细胞能量。

细胞通过多种方式有序地进行跨膜物质运输,从而维持细胞内环境的稳态,满足细胞的生存和代谢需求。

物质跨膜运输的方式


A. 主动吸水
B. 主动运输
C. 自由扩散和主动运输
D. 自由扩散
2、紫色胡萝卜块根细胞的液泡中含有已呈紫红色的花青素。将
块根切成小块放人清水中，水的颜色无明显变化。若进行加
温，随着水温的增高，水的颜色逐渐变红。其原因是
A.细胞壁在加温中受到破坏
B.水温增高，花青素的溶解度加大
C.加温使细胞膜失去了选择透过性
1、自由扩散：物质通过简单的扩散作用 进出细胞。如：水、氧气、二氧化碳、 甘油、乙醇、苯等 特点：从高浓度到低浓度扩散
4
2021/6/19
5
问题探讨
2021/6/19
氧气，二氧化碳 氮气，苯
水，甘油，乙醇
氨基酸，葡萄糖 核苷酸
氢离子，钠离子
钾离子，钙离子
氯离子，镁离子
6
碳酸氢根
2021/6/19
项目
自由扩散 协助扩散 主动运输
细胞膜两侧物 质浓度差
是否需要载体
由高浓度到 低浓度
不需要
由高浓度到 低浓度
需要
由低浓度到 高浓度
需要
是否消耗细胞 内的能量
代表例子
不消耗
不消耗
氧气、水、 二氧化碳、 苯等通过 细胞膜
葡萄糖通 过红细胞 膜
消耗
葡萄糖、氨基 酸通过小肠上 皮细胞膜；离 子通过细胞膜
2021/6/19
拓展1：
细胞膜的主动吸收是活细胞的特性，它 证明细胞能选择地透过一些物质；而死细 胞的细胞膜没有选择透过性，则失去主动 吸收功能。
证明实验： 1、水洗青菜，水不变色；煮青菜汤，汤是绿色。
2、用红墨水对种子的胚乳和胚的部分染色， 胚乳部分染上红色，而胚的部分仍是乳白色。

细胞膜运输方式归纳

细胞膜运输方式归纳细胞膜是细胞的外部边界，起到保护细胞内部结构和调控物质进出的作用。

细胞膜运输是指通过细胞膜实现物质在细胞内外之间的转运过程。

细胞膜运输方式多种多样，可以总结为主动转运、被动转运和胞吞作用。

一、主动转运主动转运是细胞膜运输中的一种重要方式，它需要消耗细胞内的能量，将物质从低浓度区域转运到高浓度区域。

主动转运主要通过离子泵和载体蛋白实现。

1. 离子泵离子泵是细胞膜上的跨膜蛋白，能够将离子从低浓度区域转运到高浓度区域。

其中最为常见的是钠钾泵。

钠钾泵通过耗费ATP的能量，将细胞内的钠离子排出，同时将细胞外的钾离子吸入，维持了细胞内外钠离子和钾离子的浓度差。

2. 载体蛋白载体蛋白是细胞膜上的一种跨膜蛋白，它能够与特定的物质结合，使物质通过细胞膜转运。

载体蛋白可以分为通道蛋白和载体蛋白两类。

通道蛋白形成一个通道，物质通过蛋白通道直接进出细胞；载体蛋白则通过构象变化将物质从一侧转运到另一侧。

二、被动转运被动转运是细胞膜运输中的一种 passively方式，不需要消耗细胞内的能量，物质沿浓度梯度自然地从高浓度区域转运到低浓度区域。

被动转运主要包括扩散、渗透和载体蛋白介导的转运。

1. 扩散扩散是指物质在浓度梯度作用下自由移动的过程。

物质的扩散速率与浓度梯度成正比，与分子大小和溶剂的温度有关。

细胞膜的磷脂双层具有一定的通透性，小分子物质如氧气、二氧化碳等可以通过扩散进出细胞。

2. 渗透渗透是指溶质通过半透膜从高浓度溶液移动到低浓度溶液的过程。

渗透有两种情况，一种是液体渗透，即水分子通过细胞膜的水通道蛋白（如水蛋白）进出细胞；另一种是溶质渗透，即溶质通过细胞膜的载体蛋白进出细胞。

三、胞吞作用胞吞作用是一种细胞膜运输方式，细胞通过改变细胞膜的形状将大分子物质或其他细胞完整地包围进入细胞内部。

胞吞作用分为胞吞和胞噬两种形式。

1. 胞吞胞吞是指细胞通过细胞膜的变形将固体颗粒或大分子物质包围进入细胞内部。

细胞内的囊泡与细胞膜融合形成胞吞泡，胞吞泡内的物质被逐渐降解消化。

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第四章植物细胞跨膜离子运输第一节生物膜的化学组成与生物膜的主要理化特性第二节细胞膜结构中的跨膜运输蛋白第三节植物细胞的离子跨膜运输机制第四节高等植物K+、Ca+的跨膜运输机制研究进展[主要内容]：介绍植物细胞膜的化学组成和理化特性，膜上运输蛋白的类型、离子跨膜运输机制及K+、Ca+跨膜运输机制研究进展。

[教学要求]：要求学生了解细胞离子跨膜运输的意义，生物膜的理化特性，掌握膜上运输蛋白的类型、特性及离子跨膜运输的机理，了解K+、Ca+的跨膜运输机制研究进展。

[教学重点]：离子跨膜运输蛋白的种类、特性，离子跨膜运输机理。

[教学难点]：[授课时数]：3学时引言(3 min）高等植物的生长发育有赖于构成植物个体的活细胞不断从土壤、大气、水体等环境中吸收利用各种矿质元素。

在植物细胞水平上对营养元素的吸收利用过程是植物不断吸收营养元素的基础。

植物细胞质膜是细胞与环境之间的空间界限，活细胞对各种营养元素的吸收就是这些元素的跨膜运输过程。

植物所必需的各种矿质元素大部分是以带电离子的形式被吸收的，因此本章的主要内容是“植物细胞跨膜离子运输”。

植物细胞与动物微生物细胞跨膜离子运输机制有许多相似之处，也有不同之处，但作为物质运动的一种形式，都遵循物理化学的基本规律。

以下先介绍离子跨膜运输的基本知识，在此基础上讨论各种离子的运输过程。

第一节生物膜的化学组成和物理化学性质（8分）细胞最外层是质膜，它是外界物质进入的屏障，质膜控制着细胞与环境的物质交流，维持了细胞内环境的相对稳定。

质膜是由双磷脂层与蛋白质构成。

磷脂结构：胆碱、磷酸、甘油、脂肪酸（饱和，不饱和）。

与磷脂相联的蛋白质分两类：内在蛋白（Integral）、外在蛋白（Peripheral）内在蛋白插入双层脂中，常常是跨膜的。

外在蛋白通过非共价键，如氢键，附着在膜上。

所以磷脂表现出亲水和亲脂的性质。

为研究生物膜对溶质的通透性，常用人工双层脂膜和生物膜进行比较研究：结果表明：对于非极性（O2）和极性小分子（如H2O、CO2、甘油）二者的通透性类似。

对于离子和大的极性分子（如糖）二者表现出较大差异。

天然生物膜比人工膜通透性大得多。

说明：天然生物膜中的蛋白质有利于这些溶质运输。

生物膜中促进溶质运输的蛋白质。

称为运输蛋白（transport proteins）。

二者没有差异的小分子显然可通过双层脂运输。

第二节.细胞膜结构中的离子跨膜运输蛋白（30 min 重点内容）研究已发现膜上有大量与运输有关的蛋白质。

一般将其分为三种类型：通道蛋白（channel）；载体（carrier）；离子泵（ion pump）通道蛋白是细胞膜上的一类内在蛋白，一般由几个亚基构成选择性孔道，孔的大小及孔内表面电荷等性质决定它转运溶质的性质。

离子通道的构象会随环境条件的改变而发生变化，处于某些构象时，中间形成孔道，允许溶质通过，由大小和电荷决定……。

当受到细胞内部或外界环境的刺激时，通道以某种方式关闭。

根据孔开闭的机制将通道分为两类：一类是膜电势控制的通道，可对跨膜电势梯度发生反应，另一类则对外界刺激（如光照，激素等）发生反应的通道。

图3—5是一个假想的K+离子通道模型：在这里，K+顺电化学势梯度（逆浓度梯度）从外转移到细胞内。

感受蛋白可对细胞内外由光照激素等引起的刺激做出反应，并通过某种未知方式将感受的信号传膜上的阀门由此做出开关的决定。

在植物细胞质膜上已鉴定出K+、Ca+、Cl-等离子的通道。

气孔保卫细胞质膜上内、外向的K+通道如图。

近年膜片钳技术的应用大大推动了离子通道的研究。

Patch clamp PC技术是指使用微电极从一小片细胞膜上获取电子信息的技术。

载体蛋白：也是膜上的内在蛋白。

由载体蛋白转运的物质，首先与载体蛋白的活性部位结合，结合后载体蛋白产生构象变化，将被转运物质暴露于膜的另一侧，并释放出去。

载体蛋白对溶质的运输具有高度特异性；但同一族的分子或离子可具有共同的载体，如K+的载体可运输Rb+，Na+，表现出同族离子充争性抑制。

（图）通过动力学分析，可以区分溶质是经通道还是经载体运输的：通道进行的运输仅是沿通道的扩散，不易达到饱。

而载体进行的运输依赖于溶质与载体特殊部位的结合，因结合位点数量有限，所以载体运输有饱和现象。

通过载体的运输可以是被动的（顺电化学势梯度）也可以是主动的（逆电化学势梯度），离子泵（ion pump) :具有ATP 水解酶功能并能利用ATP水解释放能量逆电化学势梯度运转离子的膜运输蛋白.分为: 致电泵(electrogenic pump)电中性泵(electroneutral pump).已知在植物细胞中存在的泵有： H+-ATPase, Ca2+-ATPase, 此外在液泡膜上还发现H+-PPase 和 ATP-binding cassette 转运器 (ABC transpoter)拟南芥中各种跨膜运输蛋白一览表质膜H+-ATPase(P型H+-ATPase)是植物细胞中最主要最普遍的致电泵第三节植物细胞离子跨膜运输机制（重点 1.5学时）一被动运输（吸收）被动运输 (passive transport): 不需要代谢提供能量的顺着电化学势梯度的转运离子的过程.简单扩散 (simple diffusion ) 通过膜或通道的扩散。

易化扩散 (Facilitated diffusion）通过载体的扩散。

不管是简单扩散还是易化扩散，都是顺电化学势方向进行的。

对于分子来讲，运输的方向是从高浓度向低浓度进行，而对于带电的离子来讲，则不单决定于离子的浓度，而且决定于还决定于膜两侧的电势。

如下图的情况：设B相为细胞内，有不可扩散阴离子，同时有数量相等的阳离子（假设为K+）平衡其电荷，将其放到KCL溶液中，K+将如何运动？Cl-Non-permeable假设细胞内钾离子浓度为a i ，膜电势为E i ，电化学势μi ；细胞外钾离子浓度为a o, 膜电势为E o, 电化学势为为μo根据电化学势公式：膜内外电化学势差为： Δμ=μ0-μi=μ0+RTlna o + ZFE o -μ0- RTlna i -ZFE i=RTlnai ao+ ZF(E o -E i ) RTln aiao为化学势梯度ZF （E o -E i ）或ZF ΔE 为电势梯度。

R ：气体分散 T ：绝对温度 Z ：离子电荷数 F ：法拉弟常数当Δμ>0时，ΔE>ZF RT ln ao ai，离子从外向内扩散, 表现为细胞吸收离子。

当Δμ<0时，ΔE <ZF RT ln aoai，离子从外向内扩散，表现为细胞释放离子。

在扩散达平衡时：Δμ=0ΔE =ZF RT ln aoai这就是著名的模斯特（Nernst ）方程，它表明了膜电势差和膜内外离子活度（浓度）的关系：即膜电势差与膜内外离子活度比的对数成正比。

aoai 对于一个单价离子，在25℃时， ΔE =59logaoai 可见当膜内、外浓度差10倍时，膜电位差相当于59mv 。

离子的扩散，平衡时都应符合Nernst 方程。

由于细胞膜内外正负离子分布的不均一性， 所有细胞都具有膜电位，用微电极可容易地测量出活细胞跨膜电位。

细胞膜电位产生和维持的原因：膜对不同离子的选择透性及致电泵作用。

跨膜电位有方向性。

表述活细胞的膜电位时，一般用膜内侧对于膜外侧电位来表示。

活细胞跨膜电位一般为负值。

而习惯上所说的膜电位高低是指膜电位的绝对值。

细胞在静息状态下测得的膜电位称为静息膜电位，当某种刺激发生时，膜电位发生去极化或超极化。

超极化状态细胞生理状态较活跃。

课堂讨论题：在正常情况下, 植物细胞膜外侧环境中钾离子浓度为1-10mmol/L,而膜内侧的为100mmol/L 左右, 即细胞质内带电荷的钾离子浓度远高于膜外侧; 但据膜两侧钾离子浓度差由能斯特方程计算出的跨膜电位却是内负外正,解释为什么?二主动运输：利用代谢能量逆电化学势梯度跨膜转运矿质的过程称为主动运输。

主动运输需要ATP供能。

1主动运输机制：原初主动运输:直接偶联着ATP水解将溶质进行跨膜运输的过程。

在植物细胞中存在的泵有：H+-ATPase, Ca2+-ATPase, 此外在液泡膜上还发现H+-PPase和ATP-binding cassette (ABC)可直接利用代谢能进行溶质跨膜运输。

H+-ATPase介导的H+跨膜运输对细胞吸收和转运其它溶质起着极其重要作用。

，它是膜上的一种插（膜）入蛋白，其水解A TP部分在质膜细胞质一侧, 此酶可水解ATP，释放能量，同时把细胞质中的H+向膜外泵出。

这个过程的可能机制如图（多媒体图）。

H+-ATP酶：1970年Hodge等用离体质膜小泡证实了高等植物根细胞膜上存在ATP酶，它可水解ATP为ADP和磷酸并释放能量。

现已对质膜H+—A TP酶有较详尽研究：它由单条肽链构成(fig 6.16)，其分子量约100,000，以二聚体形式发挥功能。

底物ATP-mg 最适PH6.5，最适温度30-40℃，受K+激活，专—抑制剂：VO4-3，已烯雌酚（DES）一种双萜葡萄糖苷（真菌毒素）：壳校孢菌素（FC）促进其活性。

ATP酶逆电化学势梯度运输阳离子到膜外去的可能机制：①ATP与H+结合，并被磷酸化，②磷酸化导致酶构象改变，将离子暴露于外侧，释放Pi后恢复构象。

质膜ATP—H+酶是植物生命活动过程的主宰酶，对许多植物生命活动过程起重要调控作用。

如前一章讲到的气孔运动，以后讲到的生长素的作用等。

液泡膜上也存在H+—ATPase，其催化部分在细胞质一侧，在水解ATP过程中，将H+泵入液泡，使液泡电势通常比细胞质高20-30mV，PH则低，约5.5。

液泡膜ATPase称V-ATPase，在结构和功能上都与P-ATPase不同：①它是由至少10个亚基构成的复合物(fig 6.18)，分子量750KD；②对钒酸不敏感，而受NO3抑制；③不受K+激活，可被Cl-刺激；④每水解1分子ATP可运输两个H+进入液泡；⑤转运H+时不与Pi结合。

H+—PPase：为80KD的多肽，催化P.Pi水解，利用释放的能量将H+从胞质泵进液泡。

ATP—binding cassette（ABC）—transporters：它可利用ATP水解产生的能量直接将有机物大分子跨膜运输，完全不依赖H+梯度。

Ca+ATP-ase；其作用是利用A TP水解释放能量，将Ca+从细胞质转运到细胞壁中或液泡中，Ca +是胞内第二信使，其浓度微小波动会显著影响细胞生命活动，植物细胞通过Ca +—ATPase 活性调节保持Ca +的一定水平。

Ca +—A TPase 底物Ca +—ATP ，PH 在7.0~7.5之间，受多种因素调节。

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。