
【机】 chemical-ion pump
chemistry
【化】 chemistry
【医】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
【化】 ion pump
化学离子泵(Chemical Ion Pump)是生物膜上具有主动转运功能的跨膜蛋白复合体,通过消耗能量实现离子逆浓度梯度的定向运输。该术语在生物化学与细胞生物学领域具有明确的专业定义,其英文对应词为"ion transporter"或"ion motive ATPase"。
从作用机制角度,化学离子泵利用三磷酸腺苷(ATP)水解产生的能量,改变蛋白质构象从而完成离子跨膜运输。典型代表包括钠钾泵(Na⁺/K⁺-ATPase)和质子泵(H⁺-ATPase),其转运过程遵循化学计量公式: $$ text{3Na}^+{细胞内} + text{2K}^+{细胞外} + text{ATP} rightarrow text{3Na}^+{细胞外} + text{2K}^+{细胞内} + text{ADP} + P_i $$ (来源:Alberts《细胞分子生物学》第7版)
该生物结构在维持细胞膜电位、神经冲动传导及营养物质吸收中起关键作用。牛津大学出版社《生物学术语词典》特别指出,离子泵的异常运作与囊性纤维化、心律失常等疾病存在病理关联(来源:牛津大学出版社术语库)。
最新研究数据显示,人类基因组中包含超过400种编码离子转运蛋白的基因,其中30%与遗传性疾病相关(来源:Nature Reviews Molecular Cell Biology)。这种跨膜运输机制的能量转换效率可达70%-80%,显著高于人工机械泵系统(来源:Science Direct生物物理学专题)。
离子泵(化学离子泵)是生物体内一类重要的膜转运蛋白,其功能和工作机制可通过以下要点详细说明:
离子泵属于膜运输蛋白中的载体蛋白,能够通过水解ATP获得能量,将特定离子逆浓度梯度(或电化学梯度)跨膜运输。其本质是具有ATP酶活性的蛋白质,例如钠钾泵、钙泵、质子泵等。
离子泵通过维持细胞内外离子平衡,参与细胞信号传导、能量转换(如线粒体ATP合成)、渗透压调节等关键生理过程。若功能异常(如钠泵失效),可能导致细胞水肿或电信号紊乱。
注:真空设备领域的“离子泵”(如、7所述)属于物理仪器,与生物化学中的离子泵机制不同,此处不再展开。
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