主动转运的能量来源

试题研究：高二期中考试中出现了一道主动转运的能量来源试题，也是属于情境试题，属于总结性知识考查，也正好是主动转运的小结。相关的内容参与刘泽羽老师发表在生物学教学上的文章《主动运输的能量来源》（2015年第10期）。

主动转运的特点是从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量。

主动转运所需的能量来源有三种类型，分别是ATP直接供能、ATP间接供能的协同运输和光能驱动。

一、 ATP直接供能的主动转运－以离子泵为例

离子泵是镶嵌在质膜脂质双分子层中具有运输功能的ATP酶，不同的ATP酶运输不同的离子，故称离子泵，如Na⁺-K⁺泵、Ca²⁺离子泵等。离子泵直接利用ATP作为能源。

Na⁺-K⁺泵

例如，Na⁺-K⁺泵：实际上是一种Na⁺-K⁺泵ATP酶，是跨膜蛋白。其工作原理是，在膜内侧，Na⁺与酶结合，激活ATP酶的活性，使ATP分解，高能磷酸根与酶结合，引起酶构象发生变化，于是与Na⁺结合的部位转向膜外侧，这种磷酸化的酶不利于与Na⁺结合，利于与K⁺结合，因而在膜外侧释放Na⁺，而与K⁺结合。相反，K⁺结合酶后使酶去磷酸化，酶的构象又恢复原状，于是K⁺的结合部位又转向膜内侧。这种去磷酸化的酶构象利于与Na⁺结合，不利于与K⁺结合，使K⁺在膜内被释放，而又与Na⁺结合。就这样，每水解一个ATP，运出3个Na⁺，运进2个K⁺。

质子泵是细胞内参与H⁺质子运输的一种运输蛋白，可分为3种类型。

链接：

 ATP－驱动泵

二、ATP间接供能的主动转运

这种形式又称伴随转运、协同转运，不直接消耗ATP，但是要间接利用ATP的能量。

例如，小肠上皮细胞从肠腔吸收葡萄糖、氨基酸就属于这种方式。其工作原理是，载体蛋白有两个结合位点，可分别与Na⁺、葡萄糖（氨基酸）结合。由于Na⁺泵需要ATP供能，并不断地将Na⁺输出细胞外，造成Na⁺浓度细胞外高于细胞内，由此产生了电位梯度。Na⁺和葡萄糖（氨基酸）分别与载体蛋白结合后，借助电位梯度的力量，使Na⁺和葡萄糖（氨基酸）结伴而行，进入膜内侧，再与载体蛋白脱离，Na⁺又被泵出细胞外。

根据物质运输方向和离子沿浓度梯度的转移方向，协同运输又分为同向协同和反向协同。上述葡萄糖、氨基酸的运输属于与Na⁺同向协同运输。

伴随转运链接：

对伴随转运的了解

三、光能驱动的主动转运

嗜盐厌氧菌的细胞质膜上存在一类能被光线激活的蛋白质，称为细菌视紫红质。该蛋白含有7个α螺旋，每个螺旋长3~4nm，在蛋白质的中部有几个能够吸收光的视黄醛基团，又称发色基团。当该基团被1个光量子激活时，就能引起整个分子的构象发生变化，导致2个H⁺从细胞内运送到细胞外。

试题：研究表明，主动转运根据能量的来源不同分为三种类型，如图中a、b、c所示，、代表跨膜的离子或小分子。

（1）图中细胞溶胶存在于________（填“P”或“Q”）侧，判断依据是_______________。

（2）主动转运的特点是_______________________。

（3）a类型中， Y离子转运所需的能量来源于（    ）

A．X离子转运时释放的能量         B．ATP直接提供能量

C．光能驱动                               D．细胞内物质合成时释放的能量

（4）下列生物中，最有可能采用c类型进行主动转运的是（  ）

A．噬菌体　　   B．细菌　　　   C．果蝇　　　   D．小鼠

答案：（1）Q　 糖蛋白位于细胞外侧   （2）载体蛋白、逆浓度梯度、能量（答全才给分）   （3）A    （4）B

解析：考查物质运输方式和细胞结构。（1）糖蛋白存在于细胞的外表面，则P是外表面，Q是内表面，所以细胞质基质存在于Q。（2）主动转运是指物质逆浓度梯度运输，需载体蛋白协助，消耗能量ATP。（3）Y离子与X离子通过同一个载体运输，可知Y离子转运所需的能量来源于X离子转运时释放的能量。（4）c类型运输消耗的能量来自光能，噬菌体属于病毒，不能独立进行生命活动，果蝇和小鼠属于动物，不能直接利用光能，最可能采用该类型进行主动转运的生物是细菌。