结构推理 以Na+-K+泵为例说明细胞膜的主动转运过程及其生物学意义。
【正确答案】Na+-K+-ATP酶由大、小两个亚基组成。大亚基分子量为12 000,是一个多次跨膜的膜整合蛋白,具有ATP酶活性,为催化亚单位。其中,大亚基在其胞质面有一个ATP结合点和三个高亲和Na+结合点,在膜的外表面有两个高亲和K+结合点和一个乌本苷结合点。Na+-K+泵的作用过程中通过ATP驱动的泵构型改变来完成的。首先由Na+结合到胞质面的结合点,结合后刺激ATP水解,使泵磷酸化,引起蛋白质构型改变,暴露Na+结合点面向细胞外,使Na+释放至细胞外;与此同时也将K+结合点朝向细胞外表面,结合胞外K+后引起泵去磷酸化,导致蛋白的构型再次变化,将K+结合点朝向细胞质面,随即释放K+至胞质溶胶内,蛋白构型又恢复原状。Na+-K+泵每秒钟可发生1 000次构象变化,每个循环消耗一个ATP分子,泵出3个Na+和泵进2个K+。 几乎所有动物细胞膜都含有Na+-K+泵,即Na+-K+-ATP酶,它们驱动一种对向运输,主动地逆电化学梯度把Na+泵出细胞外,把K+摄入细胞内。由Na+-K+泵的活动对维持细胞内低钠高钾的特殊离子梯度至关重要,不仅能产生和维持膜电位,而且还能控制细胞的体积,并为细胞主动转运葡萄糖和氨基酸进入细胞创造条件。Na+-K+泵除在产生和维持膜电位方面起重要作用外,还可以维持渗透平衡,控制细胞内溶质的浓度,改变渗透压使细胞膨胀或皱缩。 使细胞膨胀或皱缩。
【答案解析】