ATP驅(qū)動泵

?以ATP水解釋放能量作為能源進行主動運輸?shù)妮d體蛋白家族，稱為ATP驅(qū)動泵（ATP poweredpumps）。

1、P－型離子泵（磷酸化） 2、V－型質(zhì)子泵（膜泡等）

3、F－型質(zhì)子泵（F亞基） 4、ABC超家族——轉(zhuǎn)運小分子

P－型離子泵（P－class ion pump）

都有2個α亞基——催化；部分具有2個β亞基——調(diào)節(jié)；伴隨α 的磷酸化和去磷酸化

（一）鈉鉀泵

細胞內(nèi)低Na+高K+的離子環(huán)境動物細胞一般要消耗1/3（神經(jīng)細胞消耗2/3）的總ATP來維持這種環(huán)境。Na+、K+的輸入和輸出通過鈉鉀泵來完成的。表5－1 典型哺乳類細胞內(nèi)外離子濃度比較The Nobel Prize in Chemistry 1997

1、Na+-K+ pump的分子結(jié)構(gòu)：

實際上就是Na+-K+ ATP酶；由2個α亞基、2個β亞基組成的四聚體；分布于動物細胞的質(zhì)膜上。α亞基是多次跨膜蛋白，具有ATP酶活性和Na+、K+結(jié)合位點；β亞基是糖基化的多肽（折疊、調(diào)節(jié)）

2、Na+- K+泵的工作方式

在膜內(nèi)側(cè)，3 Na+與酶結(jié)合，激活A(yù)TP酶活性，使ATP分解，酶自身被磷酸化；

酶構(gòu)象發(fā)生改變，與Na+結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜外側(cè)；

向胞外釋放3 Na+并與2 K+結(jié)合，K+與酶結(jié)合后促使酶去磷酸化；

酶的構(gòu)象恢復(fù)原狀，于是與K+結(jié)合的部位轉(zhuǎn)向膜內(nèi)側(cè)；

向胞內(nèi)釋放K+，并又重新與Na+結(jié)合。

1000次/秒高速運轉(zhuǎn)?？偟慕Y(jié)果是每一消耗一個ATP；輸出3個Na+ ，輸入 2個K+ 。

使細胞外帶正電荷。

3、Na+-K+泵的作用

①維持細胞的滲透平衡,保持細胞的體積；

②維持低Na+高K+的細胞內(nèi)環(huán)境，為協(xié)同運輸提供驅(qū)動力；

③維持細胞的靜息電位

4、Na+-K+泵的影響因子：

烏本苷（ouabain）、毛地黃（digitalis）可抑制Na+-K+泵活性；

(二) 鈣泵等其他P—型離子泵

1、鈣泵（Ca2+pump）又稱為Ca2+-ATPase，跨膜蛋白，進化上與Na+-K+泵的α亞基同源。

作用：維持細胞內(nèi)較低的Ca2+濃度（胞內(nèi)濃度10-7M，胞外10-3M）。

分布：質(zhì)膜、細胞器膜（肌細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜）。

作用機制：原理與鈉鉀泵相似，每分解一個ATP，泵出2個Ca2+，將Ca2+輸出細胞或泵入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中儲存起來。

Ca2+- ATP酶工作過程

2、P型質(zhì)子泵

分布：植物細胞、真菌和細菌的質(zhì)膜上沒有 Na+-K+泵，只有質(zhì)子泵（H+- ATPase）

P型質(zhì)子泵的功能： 將H+泵出細胞，建立跨膜的H+電化學(xué)梯度（相當(dāng)于動物細胞膜上的Na+電化學(xué)梯度），從而驅(qū)動一些溶質(zhì)的轉(zhuǎn)運。轉(zhuǎn)運溶質(zhì)（細菌培養(yǎng)環(huán)境酸化、對糖和氨基酸攝?。?； H+-K+泵：將H+泵出細胞，K+泵入細胞，哺乳動物胃酸分泌；

①P-type：利用ATP 自磷酸化導(dǎo)致的構(gòu)象改變來轉(zhuǎn)移H+ 。如植物細胞膜上的H+泵、動物胃表皮細胞的H+-K+泵（分泌胃酸）?！拔杆帷?/p>

②V-type：位于溶酶體膜、內(nèi)體、植物液泡膜上，由許多亞基構(gòu)成，水解ATP產(chǎn)生能量，將H+泵入細胞器，但不發(fā)生自磷酸化。

V－型H+泵和F－型H+泵

V－型H+泵：膜泡質(zhì)子泵（vacuolar proton pump），分布于動物細胞胞內(nèi)體、溶酶體膜、破骨細胞、某些腎小管細胞質(zhì)膜、植物酵母真菌細胞液泡膜上。

F－型H+泵

（F－class proton pump）位于細菌質(zhì)膜，線粒體內(nèi)膜和葉綠體的類囊體膜上。

特點：不形成磷酸化中間體；

功能：V－型泵維持細胞質(zhì)基質(zhì)的pH中性和細胞器內(nèi)的酸性；

F－型泵利用H+順濃度梯度運動，將釋放的能量合成ATP。

ABC超家族

定義：

最早發(fā)現(xiàn)于細菌，是一龐大的蛋白家族，都有兩個高度保守的ATP結(jié)合區(qū)（ATP binding cassette），故名。

特點：

1.一種ABC轉(zhuǎn)運器只轉(zhuǎn)運一種或一類底物，不同成員可轉(zhuǎn)運離子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、蛋白質(zhì)；

2.可催化脂雙層的脂類在兩層之間翻轉(zhuǎn)。

舉例：

ABC轉(zhuǎn)運器與病原體對藥物的抗性有關(guān)。MDR （multidrug resistance protein ）是第一個被發(fā)現(xiàn)的真核細胞ABC轉(zhuǎn)運器，是多藥抗性蛋白，約40%患者的癌細胞內(nèi)該基因過度表達。（下圖所示）

磁力驅(qū)動泵是一種無泄漏泵。

指以磁力耦合器隔離傳動，一般為旋轉(zhuǎn)工作泵。

磁力耦合器的一半(內(nèi)磁鐵)裝于泵軸上，并以非鐵磁性材料制成的隔離罩密封在泵體內(nèi);另一半(外磁鐵)裝于電機軸上，在隔離罩外以磁力帶動內(nèi)磁鐵旋轉(zhuǎn)驅(qū)動泵工作。故無泄漏。

其軸承以自潤滑材料制造，并以被送液體進行潤滑。

適于輸送不含顆粒的有毒有害、易燃易爆、強腐蝕性和貴重的液體。

采用獨立的潤滑系統(tǒng)，且與被送液體隔離的結(jié)構(gòu)，適于輸送含顆粒、漿狀的物料及高溫液體(450℃)。

磁力齒輪泵是一種通過磁力傳動器來實現(xiàn)無接觸力矩傳遞從而以靜密封取代動密封，使泵達到完全無泄漏的容積式齒輪泵。磁力齒輪泵適用于石油、化工、制藥、冶煉、電鍍、環(huán)保、食品、國防等行業(yè)，是輸送易燃、易爆、揮發(fā)、有毒、稀有貴重液體和各種腐蝕性液體的理想設(shè)備。適用于各行業(yè)工藝流程中輸送不含固體顆粒和纖維的有一定潤滑性的流體。對于有腐蝕性或?qū)πl(wèi)生要求比較高的場合可以選用不銹鋼材質(zhì)齒輪泵。

磁力齒輪泵主要由齒輪泵頭、磁力傳動器、電動機、連接底板等幾部分零件組成。磁力傳動器由外磁轉(zhuǎn)子、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子和不導(dǎo)磁的隔離套組成;當(dāng)電動機帶動外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁場能穿透空氣隙和非磁性物質(zhì)，帶動與主動齒輪相連的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子作同步旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)動力的無接觸同步傳遞，將容易泄露的動密封結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為零泄漏的靜密封結(jié)構(gòu)。由于泵軸、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子被泵體、隔離套完全封閉，從而徹底解決了"跑、冒、滴、漏"問題，消除了石油化工等行業(yè)易燃、易爆、有毒、有害介質(zhì)通過泵密封泄漏的安全隱患。

磁力泵結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、體積小、噪音低、運行可靠、使用維修方便?？蓮V泛應(yīng)用于化工、制藥、石油、電鍍、食品、科研機構(gòu)、國防工業(yè)等單位抽送酸、堿液、油類、稀有貴重液、毒液、揮發(fā)性液體，以及循環(huán)水設(shè)備配套、過濾機配套。特別是易漏、易燃、易爆液體的抽送，選用此泵則更為理想。