【正确答案】①质子泵的工作过程。细胞对离子的吸收和运输是由质膜上的H+-ATP酶推动的。ATP驱动质膜上的H+-ATP酶将细胞内侧的H+泵向细胞外侧,使细胞外侧的H+浓度增加,在膜内外产生质子浓度梯度和膜电位梯度,合称为电化学势梯度。这时膜外的阳离子利用这种跨膜的电化学势梯度经过膜上的通道蛋白,进入细胞内,膜外的H+顺着浓度梯度扩散到质膜内的同时,会携带离子或分子经质膜上的载体蛋白发生同向运输和反向运输。质子泵是一种利用能量逆化学梯度转运H+的主动运输过程,是初级主动运输,由初级主动运输建立的跨膜电化学势梯度,又促进了细胞对其他矿质元素的吸收,矿质元素以这种方式进入细胞的过程是一种间接利用能量的方式,为次级主动运输。
②质子泵的工作原理。位于质膜上的H+-ATP酶(一种内在蛋白,横跨整个膜,有与阳离子、ATP和Pi结合的部位)形成的孔道,首先开口于膜的内侧,并与质膜内的阳离子(M+)和ATP结合,当这些物质被结合以后,ATP中的一个磷酸基转移到蛋白质分子的天冬氨酸残基上(磷酸化后,H+-ATP酶处于高能态),蛋白质的构象发生变化,关闭膜内侧的蛋白孔口,同时打开膜外侧的蛋白孔口,将阳离子(M+)暴露于质膜的外侧,同时对阳离子(M+)的亲和力降低,将阳离子(M+)释放到膜外侧,蛋白质恢复原来的构象(低能态构象),磷酸基团离开蛋白质释放回膜内侧,开始下一轮循环。由于这种转运造成膜内外正、负电荷的不一致,形成跨膜的电势差,又因为这种转运是逆电化学势梯度进行的主动转运,所以也将ATP酶称为生电质子泵。
【答案解析】