ATP驱动泵

​以ATP水解释放能量作为能源进行主动运输的载体蛋白家族，称为ATP驱动泵（ATP poweredpumps）。

1、P－型离子泵（磷酸化） 2、V－型质子泵（膜泡等）

3、F－型质子泵（F亚基） 4、ABC超家族——转运小分子

P－型离子泵（P－class ion pump）

都有2个α亚基——催化；部分具有2个β亚基——调节；伴随α 的磷酸化和去磷酸化

（一）钠钾泵

细胞内低Na+高K+的离子环境动物细胞一般要消耗1/3（神经细胞消耗2/3）的总ATP来维持这种环境。Na+、K+的输入和输出通过钠钾泵来完成的。表5－1 典型哺乳类细胞内外离子浓度比较The Nobel Prize in Chemistry 1997

1、Na+-K+ pump的分子结构：

实际上就是Na+-K+ ATP酶；由2个α亚基、2个β亚基组成的四聚体；分布于动物细胞的质膜上。α亚基是多次跨膜蛋白，具有ATP酶活性和Na+、K+结合位点；β亚基是糖基化的多肽（折叠、调节）

2、Na+- K+泵的工作方式

在膜内侧，3 Na+与酶结合，激活ATP酶活性，使ATP分解，酶自身被磷酸化；

酶构象发生改变，与Na+结合的部位转向膜外侧；

向胞外释放3 Na+并与2 K+结合，K+与酶结合后促使酶去磷酸化；

酶的构象恢复原状，于是与K+结合的部位转向膜内侧；

向胞内释放K+，并又重新与Na+结合。

1000次/秒高速运转。总的结果是每一消耗一个ATP；输出3个Na+ ，输入 2个K+ 。

使细胞外带正电荷。

3、Na+-K+泵的作用

①维持细胞的渗透平衡,保持细胞的体积；

②维持低Na+高K+的细胞内环境，为协同运输提供驱动力；

③维持细胞的静息电位

4、Na+-K+泵的影响因子：

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

(二) 钙泵等其他P—型离子泵

1、钙泵（Ca2+pump）又称为Ca2+-ATPase，跨膜蛋白，进化上与Na+-K+泵的α亚基同源。

作用：维持细胞内较低的Ca2+浓度（胞内浓度10-7M，胞外10-3M）。

分布：质膜、细胞器膜（肌细胞内质网膜）。

作用机制：原理与钠钾泵相似，每分解一个ATP，泵出2个Ca2+，将Ca2+输出细胞或泵入内质网腔中储存起来。

Ca2+- ATP酶工作过程

2、P型质子泵

分布：植物细胞、真菌和细菌的质膜上没有 Na+-K+泵，只有质子泵（H+- ATPase）

P型质子泵的功能： 将H+泵出细胞，建立跨膜的H+电化学梯度（相当于动物细胞膜上的Na+电化学梯度），从而驱动一些溶质的转运。转运溶质（细菌培养环境酸化、对糖和氨基酸摄取）； H+-K+泵：将H+泵出细胞，K+泵入细胞，哺乳动物胃酸分泌；

①P-type：利用ATP 自磷酸化导致的构象改变来转移H+ 。如植物细胞膜上的H+泵、动物胃表皮细胞的H+-K+泵（分泌胃酸）。“胃酸”

②V-type：位于溶酶体膜、内体、植物液泡膜上，由许多亚基构成，水解ATP产生能量，将H+泵入细胞器，但不发生自磷酸化。

V－型H+泵和F－型H+泵

V－型H+泵：膜泡质子泵（vacuolar proton pump），分布于动物细胞胞内体、溶酶体膜、破骨细胞、某些肾小管细胞质膜、植物酵母真菌细胞液泡膜上。

F－型H+泵

（F－class proton pump）位于细菌质膜，线粒体内膜和叶绿体的类囊体膜上。

特点：不形成磷酸化中间体；

功能：V－型泵维持细胞质基质的pH中性和细胞器内的酸性；

F－型泵利用H+顺浓度梯度运动，将释放的能量合成ATP。

ABC超家族

定义：

最早发现于细菌，是一庞大的蛋白家族，都有两个高度保守的ATP结合区（ATP binding cassette），故名。

特点：

1.一种ABC转运器只转运一种或一类底物，不同成员可转运离子、氨基酸、核苷酸、多糖、多肽、蛋白质；

2.可催化脂双层的脂类在两层之间翻转。

举例：

ABC转运器与病原体对药物的抗性有关。MDR （multidrug resistance protein ）是第一个被发现的真核细胞ABC转运器，是多药抗性蛋白，约40%患者的癌细胞内该基因过度表达。（下图所示）

磁力驱动泵是一种无泄漏泵。

指以磁力耦合器隔离传动，一般为旋转工作泵。

磁力耦合器的一半(内磁铁)装于泵轴上，并以非铁磁性材料制成的隔离罩密封在泵体内;另一半(外磁铁)装于电机轴上，在隔离罩外以磁力带动内磁铁旋转驱动泵工作。故无泄漏。

其轴承以自润滑材料制造，并以被送液体进行润滑。

适于输送不含颗粒的有毒有害、易燃易爆、强腐蚀性和贵重的液体。

采用独立的润滑系统，且与被送液体隔离的结构，适于输送含颗粒、浆状的物料及高温液体(450℃)。

磁力齿轮泵是一种通过磁力传动器来实现无接触力矩传递从而以静密封取代动密封，使泵达到完全无泄漏的容积式齿轮泵。磁力齿轮泵适用于石油、化工、制药、冶炼、电镀、环保、食品、国防等行业，是输送易燃、易爆、挥发、有毒、稀有贵重液体和各种腐蚀性液体的理想设备。适用于各行业工艺流程中输送不含固体颗粒和纤维的有一定润滑性的流体。对于有腐蚀性或对卫生要求比较高的场合可以选用不锈钢材质齿轮泵。

磁力齿轮泵主要由齿轮泵头、磁力传动器、电动机、连接底板等几部分零件组成。磁力传动器由外磁转子、内磁转子和不导磁的隔离套组成;当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与主动齿轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触同步传递，将容易泄露的动密封结构转化为零泄漏的静密封结构。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了"跑、冒、滴、漏"问题，消除了石油化工等行业易燃、易爆、有毒、有害介质通过泵密封泄漏的安全隐患。

磁力泵结构紧凑、外形美观、体积小、噪音低、运行可靠、使用维修方便。可广泛应用于化工、制药、石油、电镀、食品、科研机构、国防工业等单位抽送酸、碱液、油类、稀有贵重液、毒液、挥发性液体，以及循环水设备配套、过滤机配套。特别是易漏、易燃、易爆液体的抽送，选用此泵则更为理想。