单向传递体使离子沿着电化学势梯度下坡运输进入或排出细胞
2020-03-23 18:27

离子或营养物质在△H+的驱动下,以单向运转(uniport)、反向运转(antiport或counter transport)或同向运转(cotrans port或symport)的方式送入或运出细胞。上述溶质运转的过程,称为次级共运转系统(secondary cotran sport system)。

单向运转,又称易化扩散(facilitated diffusion),通过单向传递体(unipoter),使离子沿着电化学势梯度下坡运输进入或排出细胞。由于H+-ATPase的活动和其他的细胞代谢过程,增加了膜的负电位(△ψ),这样阳离子如K+、NH4+、Mg2+和Ca2+等可以通过单向传递体顺着电势梯度(△ψ),进入细胞。相反,阴离子可以被动运转到细胞外。单向运转机制见图5-9。单向传递体输送溶质很快,并且顺着电势梯度(△ψ)而不随H+的化学势,因此有人认为单向传递体为离子通道。

跨质膜的电势梯度不利于中性分子如蔗糖的吸收,同时也排斥阴离子的进入。对于阴离子和蔗糖的吸收,细胞需要利用由质子泵产生的跨质膜的pH梯度(H+的化学势)。质子驱动力适合于H+的被动再吸收,质膜外的H+与载体结合或通过离子通道可以迅速返回细胞质中。与此同时,这些载体与阴离子结合并将其运入细胞质中,这种离子运载方式称为同向运输(图5-13)。实验证明,质膜中存在多种H+/阴离子同向传递体,以保证阴离子吸收的专一性。此外,质膜还存在H+/蔗糖或K+/氨基酸同向传递体。在同向运转中,H+顺其电化学势梯度进入细胞时,阴离子或中性分子被主动运转进入细胞。

被动的H+吸收还可以同时带动阳离子排出细胞。如图5-13所示,载体与质膜外侧的H+结合,同时又与膜内侧的Na+结合。然后将它们向相反方向传递。这种离子运转方式称为反向运转。质膜上存在的H+/阳离子反向传递体负责着各种阳离子的排出。例如,Na+的反向运转对于生长在盐碱地根细胞清除细胞质中的Na+起到非常重要的作用。阳离子的反向运转是需能的主动运转。