植物钾吸收与转运蛋白的关系

植物钾吸收与转运蛋白的关系

植物的长期发展通过改变k的浓度（1）来获得k营养。尤其是Epstein等的开创性工作,他假定K+吸收可以用经典的酶动力学描述。并将K+吸收分为2个机制:机制Ⅰ指K+吸收服从Michaelis-Menten动力学,并在低外部K+浓度(0.001~0.2mmol/L)下起作用(高亲和力);机制Ⅱ在高的外部K+浓度(1~10mmol/L,低亲和力)。高亲和力吸收为主动机制,因为吸收是逆K+电化学势梯度,可能与K+∶H+或K+∶Na+的协同运输相关,低亲和力吸收为经由K+选择性通道的被动运输。K+运输的生理学和生物物理学的研究极大地增加了我们对植物K+营养的理解。然而在一个复杂的器官中(如根)尝试阐明单个K+运输体的运输机制却有种种限制。随着分子生物学理论与技术的发展,对编码K+通道、相关亚基和高亲和力转运体的K+运输基因的克隆和特性鉴定,给研究K+营养开创了一个崭新领域。1k通道和低亲和力k的吸收1.1离子通道与膜电压K+内向通道K+in具有2项主要功能:1)为低亲和力K+吸收提供一条途径,吸收由H+泵建立的膜电压驱动;2)调节膜传导性和感受细胞内外K+浓度梯度而影响膜电压的控制。Wegner等的研究认为,有2个外向离子通道负责木质部的装载卸载及长距离信号。根的营养吸收在到达地上部前需要运输到木质部。木质部薄壁细胞包含3个阳离子通道:KORC为K+外向整流通道;NORC为非选择性外向整流阳离子通道;KIRC为K+内向整流通道。KORC调节K+从木质部薄壁细胞释放到导管中;NORC除了作为盐分释放到木质部的通道外,还负责电信号和水信号的传导;KIRC调节K+从木质部到周围薄壁细胞的重新吸收。1.2植物k+通道基因迄今已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离到多种K+通道基因。它们具有不同的特性和作用。根和茎中皮层、根毛及木质部、韧皮部的K+通道特别与K+吸收运输相关联。植物中第一个鉴定的K+运输基因为KAT1和AKT1。它们用来自拟南芥各种组织的cDNA库,通过缺乏K+运输体的酵母突变体功能互补的方法克隆得到。KAT1和AKT1cDNAs恢复了酵母突变体在低钾(KAT1为200μmol/L)中生长的能力。KAT1基因编码K+通道的功能也可以从KAT1在非洲爪蟾属光滑卵母细胞上的表达得到证实。用KAT1的mRNA注射的卵母细胞表现出较大的内向K+电流。KAT1对K+具有高度的选择性。对表达KAT1的酵母细胞的膜片钳分析表明KAT1为超极化激活的内向K+通道。拟南芥中克隆的AKT1基因能够弥补酵母突变体的K+运输能力。AKT1编码的蛋白运输K+的能力也在转移互补酵母到无钾介质的试验中得到证实。根中低亲和力K+吸收被认为通过K+内向整流通道进行。通过膜片钳分析和Km值判断,在玉米和拟南芥的根皮层,小麦根表皮中有这类通道存在,使K+沿着一个方向向内的K+电化学势梯度进入根内。KAT1被认为是提供一种低亲和力K吸收进入保卫细胞的途径,因而在气孔开放和关闭中伴演着重要角色。类似的K+通道基因KST1从马铃薯中克隆出来。KST1mRNA原位杂交表明其主要位于保卫细胞,因此可能是KAT1在马铃薯中的一个功能性同源体。与KAT1不同,AKT1主要在根中表达,特别是在成熟根表皮、皮层和内皮层,这些部位有较大的K+内流发生。AKT1负责从土壤中通过顶端根细胞以低亲和力方式吸收K+。实验还表明,野生苗可从10μmol/L那样稀的外部溶液中经由AKT1被动吸收K+。从拟南芥中分离出与先前识别的KAT1和AKT1基因高度同源的cDNA(AKT2)。AKT2在叶组织中而不是在根组织中高度表达。拟南芥中K+通道功能的多样性可能是由于多个编码K+通道的基因存在。LKT1从蕃茄根毛特化的cDNA库中克隆出来RNA印迹分析表明,LKT1的mRNA在根毛中强烈表达。LKT1通道是AKT家族的一个成员。ZMK1和ZMK2是从玉米胚芽鞘中分离的K+通道基因。它们分别在皮层和脉管系统表达。两者在卵母细胞中的表达表明,ZMK1通过外部酸化激活K+内向整流通道,而ZMK2依电压独立性及质子禁止性通道方式调节K+电流。AKT3为从拟南芥cDNA库中分离出的K+通道基因,它主要在韧皮组织表达。用卵母细胞中的异源表达和电压钳分别研究其生理学功能和电特性,发现它只受膜势的微弱调节。外部酸化通过减少单通道传导性而减少了宏观电流。AKT3通道可能参与了韧皮部装载卸载过程中的K+运输。通过RNA凝胶分析和PCR技术,从拟南芥中鉴定的2个基因AKT2和AKT3在源和库的韧皮组织中均有存在。植物胁迫激素ABA能增加AKT2转录的数量,显示AKT2对于干旱可能有某些反应。Buschmann等从K+饥饿的小麦(Triticumaestivum)根中分离出TaAKT1cDNA。具有与拟南芥AKT1氨基酸顺序76%的相似性,并具有植物内向整流K+通道的结构特征。因为有5个锚蛋白重复序列是植物内向整流K+通道AKT子家族独有的特征,所以称小麦中这个基因为TaAKT1。K+饥饿诱导TaAKT1的表达增加,膜片钳分析也表明K+饥饿的小麦根中K+in电流增加。因此,TaAKT1通道介导小麦根中诱导的K+内向电流。植物K+通道类型的差异表现在它们的电压、Ca2+和pH依赖性方面。这些特性主要由通道孔区表现出来。Hoth将KST1(内向整流、酸性激活)与AKT3(弱电压依赖性、质子阻塞)相拼接,AKT3的第216-287氨基酸与KST1的217-289氨基酸同源区相交换,结果所嫁接的基因对外部pH和Ca2+调节的电压依赖性整流特性由孔区决定。Dietrich等研究了不同物种之间离子通道的差异,比较了马铃薯、烟草和大豆的保卫细胞钾离子通道阳离子选择性和动力学。指出这些通道具有的共同特征包括电压依赖性、选择性和单通道传导性;它们在超极化时激活。马铃薯中通道密度比其它2种高,但其激活和失活动力学较其它2种慢。在不同的单价阳离子之间,这些通道对K+具有高度的选择性。外部Ca2+浓度≥1mmol/L时阻塞大豆保卫细胞内向整流通道,但对于其它2种植物保卫细胞离子通道只在Ca2+更高浓度和更负的膜势才有影响。正如对于Ca2+敏感性的差异一样,3个物种中的原生质体对于外部pH改变的反应也显著不同。然而质子既不改变大豆中通道的开放频率也不改变其动力学参数。另外2种中质子却强烈影响电压依赖性。这些方面的差异反映了气孔特性方面的物种变异。这给在研究K+从土壤中吸收及体内运输相关的K+通道方面的基因型差异以启发。2高亲和力旋转体和高亲和力k吸收机制2.1k+吸收转运体高亲和力K+吸收基因的克隆标志着植物K+营养研究的巨大突破。HKT1也通过酵母CY162菌株功能性互补克隆得到,所用材料为K+饥饿的小麦根中分离的cDNA库。所推断的氨基酸顺序可预测一个58.9KD的蛋白,具有12个跨膜域。HKT1在酵母细胞中表达的K+吸收动力学表明它是一个高亲和力转运体。在非洲爪蟾属卵母细胞中的异源表达表明,HKT1mRNA在外部存在K+时引起较大的内向电流。HKT1mRNA的定位表明,它均匀地分布在整个根皮层,它可能作为一个根原生质膜高亲和力转运体。HKT1也在茎和叶的维管组织中低丰度表达。Fairbairn从桉树中分离出2个cDNAs,转运体基因EcHKT1和EcHKT2,它们在叶、茎和根中表达。这些编码K+转运体的多肽与小麦HKT1同源,具有重要的生理学功能。拟南芥根毛的延长需要特殊的K+转运。根毛在根部生毛细胞上突发后,尖端开始生长和出现极化的细胞质组织,TRH1调节拟南芥根中K+的运输以及特化K+运输,这种特化运输对根毛延长是必需的。从拟南芥和大麦中又发现新的植物K+吸收转运体基因家族ATKT、HAK1,AtKUP。ATKUP1和ATKUP2能够补充K运输缺陷的E.coli三倍突变体。充分表达AtKUP1的转基因拟南芥悬浮细胞在外部微摩尔浓度时Rb+吸收增加,并具有一确定的Km,表明AtKUP1在体内表现一个高亲和力钾吸收行为。RNA凝胶印迹分析表明,AtKUP家族中各成员有独特的表达方式,其中AtKUP3转录水平在K饥饿条件下受到强烈诱导。人们推测植物包含多个K转运体执行高亲和力吸收,而AtKUP家族可能是重要成员,负责高和低亲和力K营养并吸收进入各种类型植物细胞中。Fu称AtKUP1为拟南芥中双亲和钾离子转运体。当从拟南芥中分离得到的功能性K+运输体的cDNA在一酵母突变体中表达时,AtKUP1在低和高K+范围都强烈地增加K+吸收能力。动力学分析表明,AtKUP1调节的K+吸收显示“双相”模式,类似于在植物根中观察到的。从高亲和阶段到低亲和的转变发生在100~200μmol/L外部K+浓度点。AtKUP1调节的K+吸收被K+通道阻塞剂TEA、Cs+和Ba2+禁止。AtKUP1主要在根中表达,它可能从土壤中吸收K+。因此拟南芥根中AtKUP1基因产物可能在广泛变化的土壤K+浓度情况下充当K+转运体的角色。2.2植物高亲水运输的机制拟南芥高亲和力K+吸收的力能学强烈地暗示这是一个逆着K+电化学势梯度的主动过程。有人设想这种高亲和力K+转运体可能是类似于E.Coli中的K+-ATP酶。也许这个转运体是一个由H+-ATP酶提供能量的K+∶H+协同运输系统。但也可能以K+∶Na+共同转运形式。Maathuis和Sanders运用膜片钳分析研究拟南芥根原生质膜中高亲和力钾吸收机制,发现在0~400μmol/L内,K+吸收与ATP或Na+相耦合,外界pH降低刺激K+的吸收,显示K+内流与质子运输相关联,K+运输从质子电化学势梯度中获得能量,并认为K+∶H+运输比率为1∶1。Schaehtman和Schroeder对酵母的研究认为HKT1调节86Rb+吸收的速率可通过降低外部pH(从8到6~7)而增加。这些结果与植物高亲和力K+运输以K+∶H+协同运输的结论相吻合。然而Rubio等的研究认为高亲和力转运机制远未解决。他认为HKT1调节的K+内流受微摩尔水平的Na+刺激。明显的表现是在卵母细胞中HKT1在缺乏Na+时不能调节K+的吸收而且HKT1调节的运输不受外部pH改变的影响。他认为HKT1以K+∶Na+协同运输的形式参与K+的吸收。高亲和K+吸收通过K+/Na+耦合机制获得所需的能量在水藻中观察到。通过有无Na+存在时Rb+流和K+电生理学运输试验,证明陆生植物K+的吸收与Na+不具有生理学相关性或者Na+禁止高亲和K+吸收;然而在某些水生被子植物和水藻中这种第二运输获取能量机制起着重要作用。3k+运输基因早期的K+吸收模型认为在微摩尔范围K+浓度时,K+吸收进入根为协同运输;高浓度即毫摩尔浓度时为通道运输。这种两段论模式容易使人误解为低浓度下只有高亲和力系统运作而高浓度时只有低亲和系统运作。第二个方面是吸收动力学的饱和与线性组份之异议;第三个方面是复杂的吸收动力学是由一单一运输体还是多个运输体导致或者二者均有表现。在低亲和力KAT1,AKT1和高亲和力HKT1的K+运输基因尚未克隆和定性之前,人们就普遍认为K+复杂的吸收动力学是由于植物中存在不同的K+转运体。同时也有人认为复杂的K+吸收动力学也可能是改变一个单一的运输体的性质所引起的。K+运输基因的分子研究很难清楚地区分多个转运体与单个转运体吸收动力学。Chilcott等(1995)详细地分析了非洲爪蟾属卵母细胞中KAT1调节的K+运输,表明通过一单个运输蛋白能够产生复杂的运输动力学。此动力学过程可分解为一个可饱和的组分和一个线性一级组分。表达KAT1的酵母突变体CY162的单向K+(86Rb+)内流示踪也产生了复杂的浓度依赖性K+运输动力学。酵母中KAT1的K+内流动力学在高的K+浓度时并不很好地与Michaelis-Menten动力学参数相吻合,K+浓度超过1mmol/L时内流动力学也有线性组分。在根的研究中,确切的生理学证据表明可饱和组分和线性组分是由于不同的转运体造成的。然而,InmaculadaGarrido等人所做的试验并没有观察到任何线性组分的存在。2个K+运输系统均可达到饱和,即2个系统均服从Michaelis-Menten饱和动力学。同时,试验还丰富了经典的双系统论。研究了从微摩尔到毫摩尔浓度外界K+情况下向日葵苗根K+吸收的时间历程:当H+外排系统所创造的驱动力(△pHi,o)还不足以允许系统I和系统II正常运作时,没有K+吸收;此后,当△pHi,o增加到一定值,高亲和力系统I先开始运作,并且不依赖于外界K+浓度大小;当系统I达到最大速率进入饱和吸收并且外界K+浓度足够满足(一般认为在1mmol/L以上)系统II的运作时,系统II才开始,而且外界K+浓度越高开始得越早。当连续的H+外流造成pHo下降且△pHi,o增加,系统II也能在低于1mmol/L时吸收K+。因此,在任何外界K+浓度,2个系统要开始工作必须要先由H+外排系统建立的△pHi,o达到一定值。当外界K+浓度和△pHi,o能够激励系统II运作时,吸收是双相可饱和模式。4k+运输体基因虽然克隆得到了低亲和力KAT1、AKT1、KST1、AKT2和高亲和力HKT1的K+运输体基因,但这些运输体怎样调节细胞K+水平却不很清楚。4.1k-k吸收系统的调整4.1.1深度k+咀嚼和高亲水的转运蛋白合成K+对它本身的吸收行为表现为饥饿诱导和反馈抑制。K+饥饿时高亲和力K+吸收系统会导致K+吸收进入根的K+增加。同时由于不断增加的内部K+浓度所引起的反馈抑制也在植物和酵母中存在。对于大麦和玉米苗在低钾浓度范围(1~100μmol/L)的大量研究表明,一旦幼苗K+饥饿,吸收动力学参数(Km和Vmax)即改变。当生长在充足的K+条件下的大麦苗饥饿24h(短期),K+运输Km立即减小4倍,表明高亲和力K+运输体对K+亲和力增加。如果饥饿延长至7d(长期),K+吸收的Vmax渐增。短期K+饥饿使得高亲和力系统的生化控制系统发挥作用,引起K+转运体活性的增加;而在深度的K+饥饿下,会有更多的转运蛋白合成,导致K+吸收Vmax的增加。几乎没有生理学证据支持短期K+饥饿期间有新的高亲和力转运体合成。首先因为K+饥饿引起的吸收反应似乎太快(在处理的22min内),其次是,吸收速率的增加在缺乏DNA、RNA或蛋白合成的情况下也会发生。在深度K+饥饿情况下转运体的合成是可能的。Glass进一步阐明了根高亲和力转运系统控制K+水平的机制。他认为在大麦根中,随着内部K+浓度的不断增加,K+吸收的Km增加,而且这种向较低亲和力系统迁移的趋势表明K+转运蛋白通过变构控制K+吸收。他的这一模型认为,随细胞质K+增加,K+逐渐结合在K+转运体的面向细胞质面的4个变构位点上,当所有4个位点都完全被K+占据时,引起构造改变,减少了转运体对K+的亲和力。Tie-BangWang等研究了控制K+供应给大麦和小麦根对于HKT1转录水平的影响。他观察到在无K+介质中头4h有HKT1表达的快速上调现象。并且根中HKT1表达的增加领先于根或茎中K+浓度可检测的改变。Northernblots定量分析证实无K+后4hHKT1表达水平已增加到1.5~2倍。HKT1的表达直到12h还继续增加,到24hHKT1mRNA的表达与12h峰值相比稍微下降。大麦HAK1cDNA在酵母中的表达和AtKUP1基因在拟南芥中的表达表明它们调节高亲和力Rb+吸收。HAK1和AtKUP3mRNA水平也因K+供应的撤消而增加,显示这些基因成员可在K+供应被剥夺时引起K+内流增加。高亲和力转运系统在微摩尔范围内K+吸收有明显的Km值,而且高亲和力K+吸收速率对植物K+状态极为敏感,当根中K+含量增加时,K+吸收的Vmax值下降而Km值增加。相反,当外部K+供应受到干扰时,高亲和K+吸收快速上调。高亲和力K+吸收在分子水平的明显的复杂性,使得研究各个运输因子受K+诱导的时间历程显得非常重要。以便确定植物不同时间和发育阶段各个基因的相对重要性。4.1.2k+通道活性对植物光合过程的调节有人认为低亲和力转运系统似乎对植物K+状态不甚敏感。低亲和力系统在大麦、黑麦草和玉米中对K+状态不敏感,在向日葵和拟南芥中K+吸收和K+通道活性因K+饥饿而轻微增加。在油菜中,供应不同浓度K+时,AKT1基因有明显的高水平表达,当撤去K+时没有改变AKT1的表达水平。AKT1在油菜中可能是结构性地表达。Maathuis和Sanders研究了拟南芥根中低亲和力单通道活性,K+从高到低的改变导致内向整流通道活性的增加。进一步的试验发现,无论短期或长期K+饥饿,AKT1基因的表达都没有增加。也就是说,因应K+浓度的改变,是通道活性而不是基因表达受到调节。植物K+通道活性调节的分子机制可由哺乳动物K+通道β亚基的克隆得到启示,即K+通道β亚基可以通过阻塞通道孔而引起通道失活。从植物中克隆到的β亚基同源体暗示这种哺乳动物中发生的通道调节方式也可能发生在植物中。油菜中的AKT1基因水平未受外部K+浓度的影响,使人认为AKT1是一个K+吸收的结构性组分。但是,K+饥饿的小麦苗中时间依赖性内向整流K+通道电流的数值和发生频率增加,原因是K+从介质中撤去后根中编码K+通道的TaAKT1mRNA水平上调,TaAKT1表达增加。AKT1在酵母中的表达及在拟南芥根中的自然表达已证明,AKT1能调节微摩尔范围的高亲和力K+吸收,这些和小麦根中TaAKT1mRNA及K+in的饥饿诱导都说明K+in通道有可能既是结构性的也是可诱导的。4.2植物k+通道活性的调节水胁迫并不显著影响玉米根皮层的内向或外向整流K+传导性。但水胁迫显著减少了根中柱细胞的外向电流而对内向电流很少影响。水胁迫导致的进入中柱的K+减少表明K+通道活性的调整是对水胁迫时能够在干旱土壤中生存的一种重要的适应方式。因为K+在根中的积累能维持水势,有利于水的吸收和根生长所需的细胞膨压。ABA可以2种方式调节K+通道:1)通道表达或(和)通道蛋白整合入原生质膜;2)调节通道活性。ABA也减少根中柱细胞外向电流。因此植物适应环境胁迫机制中,K+通道的调节或许是物质传导和信号传导调节的重要途径。其它激素、光和化学物质如Al3+、Ca2+都可以不同方式调节K+通道。YongweiCao等研究了表达水平导致的K+通道KAT1的调整。他提出几个假定来解释K+通道不同表达水平带来的生物物理特性的差异。过分表达使得转录后修饰反应如RNA编辑、磷酸化、通道-通道反应达到饱和。ATP和其它细胞因子调节KAT1激活。通道分子可以在高聚集密度下相互作用。通道的群生在原生质膜上形成一个极性位点,这种极性位点在植物运输过程中是需要的。KAT1可能发生转录后修饰或显著的结构改变,即使较小的结构改变也能够较大地影响植物K+通道的单通道传导性参数。研究短期和长期KAT1、AKT1及HKT1等基因表达的调节和K+运输活性,弄清调节K+吸收的变构模型,从植物中克隆β亚基等工作为我们研究K+通道活性的的调节打开了新视野。有助于理解K+通道和高亲和力K+运输体在K+获取和植物营养中的作用。5跨原生质膜的k-s-pcr特性植物原生质膜质子泵ATP酶(H+-ATP酶)通过从细胞中泵出质子,因而创造一个跨原生质膜的pH差和电势差。第二运载体则依赖这种由H+-ATP酶创建的质子驱动力。5.1第4种是活性植物原生质膜的k+-atp酶直接运输和转化作用较早所研究的原生质膜H+-ATP酶的一个关键特性就是K+的特殊刺激。因此这个酶被称为“K+-刺激的ATP酶”,早期研究认为K+的刺激反映酶对阳离子的实际运输。ATP酶活性的K+刺激表明它与K+吸收有某些相关。在大麦、小麦、燕麦和玉米的一项研究中,膜组分中ATP酶活性的K+刺激与K+吸收进入其根的速率相关。燕麦和玉米的研究还表明,原生质膜ATP酶活性的K+刺激的复杂动力学过程与K+吸收进入根组织的动力学过程相似。植物原生质膜H+-ATP酶的反应机制动力学研究表明,K+刺激ATP水解活性可能与2个单独反应步骤有关。K+加速了E1P(酶的磷酸化形式)到E2P的转化及无机磷Pi从E2P中的释放。ATP酶水解活性的K+刺激与K+运输关系及K+在酶反应机制中的作用使人认为:K+是被植物原生质膜H+-ATP酶直接运输,类似于动物细胞胃液H+,K+-ATP酶;并认为K+将与质子相交换,从细胞外到细胞质,而且这个运输过程将与K+对Pi的释放和E1P到E2P的转化相结合。然而,原生质膜H+-ATP酶充当H+/K+交换泵的概念被其它的观察所质疑。ATP水解活性的钾离子刺激与动物细胞中直接运输此离子的ATP酶相比时显得相对微弱。原生质膜H+-ATP酶的活性或质子转运不需要钾的必须参与。因此Donald等认为,植物原生质膜H+-ATP酶只充当基本的质子泵,而所观察到的K+对于酶的反应表示这个阳离子作为一种效应剂在起作用。用原位含H+-ATP酶的膜囊泡很难区分K+的刺激是直接的还是间接的。非直接刺激来自2方面:K+通道和H+/K+运输体因运输K+而消耗膜势和pH梯度,从而刺激H+-ATP酶;由于K+的屏蔽作用,减少了膜上负电荷与阴离子Mg-ATP之间的静电斥力,导致酶活性增加。然而在控制条件下,在纯化的H+-ATPase制剂中能观察到K+的直接刺激。Shu-ITu等研究玉米根液泡膜和原生质膜质子运输H+-ATPase催化ATP水解和质子运输的耦合情况。结果表明,ATP水解与H+运输并非直接耦联:1)酶催化的ATP水解与H+运输的温度反应不同。在10℃至45℃,2种酶均增加ATP水解的速率,然而质子运输在20℃至30℃时保持恒定,至40℃时探测不到质子运输;2)原生质膜H+-ATP酶催化的ATP水解受钒酸盐抑制剂的影响远大于质子运输所受的影响。液泡膜H+-ATP酶介导的质子运输对硝酸盐的敏感性比ATP水解对硝酸盐的敏感性大得多,在某硝酸盐浓度质子运输受抑制80%而ATP水解几乎不受影响。5.2h+-atp酶和k+的非直接激活InmaculadaGarrido等对向日葵苗的根研究从以下几个方面证实H+外排系统与K+吸收系统并非直接耦合:1)在微摩尔到毫摩尔浓度K+范围,H+外流量相似,而K+吸收动力学曲线却有大的改变。表明H+外排系统和K+吸收系统并非直接耦合;2)K+吸收在各浓度都表现延迟H+外排60min;3)缬氨霉素和DCCD对这2个系统的影响也证实二者非直接耦联。缬氨霉素为K+载体,它引起的大量突然的K+外流并没导致H+外流的立刻改变,DCCD抑制原生质膜H+-ATP酶的H+运输,它对H+外流的抑制并没有造成K+内流的突然停止。关于H+-ATP酶和K+的关系,曾经提出几个假设:1)K+能够直接由原生质膜H+-ATP酶本身运输,类似动物细胞中H+,K+-ATP酶;2)H+-ATP酶为K+运输提供驱动力,这是通过其它载体的第二运输过程,其中H+-ATP酶保持活性或其介导的H+运输显然并不需要K+的存在;3)K+通过与H+-ATP酶密切相关的特殊通道运输。人们倾向认为上述2)和3)可能为正确途径。运输方式依赖于外部K+浓度。H+-ATP酶水解ATP与运输质子的非直接耦联以及H+外排与K+内流的非直接耦联,表明H+-ATP酶对于K+吸收的影响是间接的。研究证明,原生质膜H+-ATP酶没有通过使ATP水解与K+吸收化学上直接联系起来。这个酶给细胞通过第二机制吸收K+提供了驱动力,如K+通道、H+/K+协同运输体。但通过其它ATP酶的直接的K+运输(如K+