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離子泵（膜運輸?shù)鞍字唬?/span>

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離子泵

膜運輸?shù)鞍字?/div>

離子泵是膜運輸?shù)鞍?/a>之一。也看作一類特殊的載體蛋白，能驅使特定的離子逆電化學梯度穿過質膜，同時消耗ATP形成的能源，屬于主動運輸。離子泵本質是受外能驅動的可逆性ATP酶。外能可以是電化學梯度能、光能等。被活化的離子泵水解ATP，與水解產物磷酸根結合后自身發(fā)生變構，從而將離子由低濃度轉運到高濃度處，這樣ATP的化學能轉變成離子的電化學梯度能。目前已知的離子泵有多種，每種離子泵只轉運專一的離子。細胞內離子泵主要有鈉鉀泵、鈣泵和質子泵。

基本信息

中文名	離子泵
外文名	ion pump
所屬	膜運輸?shù)鞍?/div>
主要類型	鈉鉀泵、鈣泵和質子泵
運輸形式	主動運輸

假說

離子泵假說是解釋質膜上主動運輸機制的例子之一。它認為，某些離子的運輸之所以能逆濃度梯度的方向進行，是由于依靠了鑲嵌在質膜脂質雙分子層上的一種內在蛋白的分子構象變化來實現(xiàn)的。即可看作一類特殊的載體蛋白，能驅使特定的離子逆電化學梯度穿過質膜的過程，同時消耗ATP形成的能源，屬于主動運輸。

離子泵

NaK泵

Na-K泵存在于動、植物細胞質膜上，它有大小兩個亞基，大亞基催化ATP水解，小亞基是一個糖蛋白。大亞基以親Na+態(tài)結合Na+后，觸發(fā)水解ATP。每水解一個ATP釋放的能量輸送3個Na+到胞外，同時攝取2個K+入胞，造成跨膜梯度和電位差，這對神經沖動傳導尤其重要，Na+-K+泵造成的膜電位差約占整個神經膜電壓的80%。若將純化的Na+-K+泵裝配在紅細胞膜囊泡（血影）上，人為地增大膜兩邊的Na+、K+梯度到一定程度，當梯度所持有的能量大于ATP水解的化學能時，Na+、K+會反向順濃差流過Na+-K+泵，同時合成ATP。這種可逆現(xiàn)象是離子泵的普遍性質。

Ca2泵

Ca2+泵分布在動、植物細胞質膜、線粒體內膜、內質網(wǎng)樣囊膜（SER-like organelle）、動物肌肉細胞肌質網(wǎng)膜上，是由1000個氨基酸的多肽鏈形成的跨膜蛋白，它是Ca2+激活的ATP酶，每水解一個ATP轉運兩個Ca2+到細胞外，形成鈣離子梯度。通常細胞質游離Ca2+濃度很低，約10-7～10-8摩爾/升，細胞間液Ca2+濃度較高，約5×10-3摩爾/升。胞外的Ca2+即使很少量涌入胞內都會引起胞質游離Ca2+濃度顯著變化，導致一系列生理反應。鈣流能迅速地將細胞外信號傳入細胞內，因此Ca2+是一種十分重要的信號物質。線粒體內腔、肌質網(wǎng)、內質網(wǎng)樣囊腔中含高濃度的Ca2+，濃度大于10-5摩爾/升，名為“鈣庫”。在一定的信號作用下Ca2+從鈣庫釋放到細胞質，起到調節(jié)細胞運動、肌肉收縮、生長、分化等諸多生理功能。

質子泵

質子泵即H+泵包括H+-ATP泵和H+焦磷酸泵。

1、H+-ATP泵

在植物細胞原生質膜和液泡膜上都存在著由ATP酶驅動的H+泵，它們的主要功能是調節(jié)原生質體的pH從而驅動對陰陽離子的吸收。由線粒體生成的ATP供質膜質子泵需要，ATP釋放的能量建立跨膜的質子梯度和電位差，質子梯度活化離子通道或反向運輸器或同向運輸器，調節(jié)離子或不帶電溶質的進出。液泡膜上的質子泵將H+泵入液泡，質外體、胞質溶膠和液泡的pH就有差異，分別是5.5、7.3~7.6、4.5~5.9。

2、H+-焦磷酸泵

H+-焦磷酸泵是位于液泡膜上的H+泵，它利用焦磷酸（PPi）中的自由能量（而不是利用ATP），主動把H+泵入液泡內，造成膜內外電化學勢梯度，從而導致養(yǎng)分的主動跨膜運輸。

濺射抽氣機理

如圖5所示，在每個陽極筒內發(fā)生的物理過程，可分解成六個步驟展開說明。

圖5：濺射離子泵抽氣機理示意圖

1)圖中A表示在低壓下，當陰極和陽極間加上高壓時，引起場致發(fā)射。

2)圖中B表示在電、磁場作用下電子作螺旋運動。

3)圖中C表示電子與氣體分子碰撞產生正離子和二次電子，引起雪崩效應。

4)圖中D表示正離子轟擊鈦陰極，濺散出鈦原子落在陽極筒上，形成新鮮鈦膜，也有的落在陰板外圍區(qū)(β區(qū))。

5)圖中E表示活性氣體與新鮮鈦膜反應形成化合物，化學吸附在陽極筒內壁。隋性氣體被電離，離子在電場作用下轟擊陰極過程中被排出。其排除方式為：(1)離子直接打入陰極表面內或β區(qū)(如圖中a)；斜射的離子切入陰極表面，離子和鈦一起被掀掉，埋葬在β區(qū)(圖中b)；(2)離子沒打入陰極內，從陰極得一電子恢復為中性原子或分子，反射到陽極內表面被埋掉(圖中c)，這叫“荷能中性粒子反射”。

6)圖中F表示對于氫，由于其質量小，氫離子轟擊鈦板的濺射產額甚低，氫離子 H2+ 或 H+ 打到鈦板上與電子復合變成H原子，然后擴散入鈦的晶格內，形成TiH固溶體而被排出。常溫下這種固溶體中H2的濃度為0.05%，當溫度高于250oC以上時，便又開始分解放出氫。鈦大量吸氫后。由于放熱反應鈦板溫度上升，達到250oC以后，除重新釋放氫之外并導致鈦板晶格膨脹造成龜裂。通常需加大鈦板的散熱能力來改善濺射離子泵對氫的排除能力。要提高對氫的抽速，需保持鈦板表面清潔，選用晶格常數(shù)較大的β-Ti或鈦合金作為陰極板，或引入與氫可比擬的氬含量。因氬的濺散產額高，可提高對氫的抽速。

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