載體蛋白和通道蛋白的區(qū)別,生理功能和特性

1、載體蛋白和通道蛋白的區(qū)別，生理功能和特性載體蛋白和通道蛋白許多學(xué)生把通道蛋白和載體蛋白混淆，他們是包含關(guān)系還是并列關(guān)系？如何理解物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)通過通道蛋白的是易化擴(kuò)散？它們的生理功能和特性如何？需要對(duì)它們進(jìn)行比較和拓展。01載體蛋白是幾乎所有類型的生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。每種載體蛋白能與特定的溶質(zhì)分子結(jié)合，通過一系列構(gòu)象的改變介導(dǎo)溶質(zhì)分子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。載體蛋白相當(dāng)于結(jié)合在細(xì)胞膜上的酶，有特異性結(jié)合位點(diǎn)，可與底物（溶質(zhì)）發(fā)生暫時(shí)的、可逆性的結(jié)合和分離，且一種特異性載體只轉(zhuǎn)運(yùn)一種類型的分子或離子；轉(zhuǎn)運(yùn)過程類似于酶與底物作用的飽和動(dòng)力學(xué)曲線，因此有人將載體蛋白稱為通透酶。絕大多數(shù)物質(zhì)無法自由通過生

2、物膜，許多水溶性分子（如離子、葡萄糖、氨基酸等）需要載體蛋白的幫助才能進(jìn)行跨膜運(yùn)輸。物質(zhì)的被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)易化擴(kuò)散和主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)都需要載體蛋白的協(xié)助，區(qū)別在于，被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)不需要ATP提供能量。易化擴(kuò)散示意圖高述度離子或分子低濃度離子說分子載體蛋白的運(yùn)輸具有專一性和飽和性。專一性指一種載體蛋白在細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)只能對(duì)應(yīng)地運(yùn)送唯一的一種或性質(zhì)非常相近的一類物質(zhì)；飽和性指細(xì)胞膜上的載體蛋白數(shù)量有限，在運(yùn)輸過程中當(dāng)所有載體蛋白都已承擔(dān)相應(yīng)的運(yùn)輸任務(wù)時(shí)，運(yùn)輸?shù)乃俣炔辉僖蚱渌麠l件而加快。02通道蛋白是一類跨越細(xì)胞膜雙分子層的蛋白質(zhì)，它所介導(dǎo)的被動(dòng)運(yùn)輸不需要溶質(zhì)分子與其結(jié)合，而是橫跨膜形成親水通道，允許大小適宜的分

3、子和帶電離子通過。這些通道可分為兩大類：離子通道和水通道。1.離子通道目前發(fā)現(xiàn)的通道蛋白已有100余種。離子通道有兩個(gè)顯著的特征：一是具有離子選擇性。離子通道對(duì)被轉(zhuǎn)運(yùn)的離子的大小和電荷都有高度的選擇性，而且轉(zhuǎn)運(yùn)速度高，可達(dá)106個(gè)離子/s,其速率是已知的任何一種載體蛋白的最快速率的1000倍以上。驅(qū)動(dòng)帶電荷的離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的凈驅(qū)動(dòng)力來自兩種力的合力，一種是溶質(zhì)的濃度梯度，另一種是跨膜電位差，這種凈驅(qū)動(dòng)力構(gòu)成離子跨膜的電化學(xué)梯度，這種梯度決定離子跨膜的被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆较?。第二個(gè)特征是離子通道是門控的，即離子通道的活性由通道的開或關(guān)兩種構(gòu)象所調(diào)節(jié)。并通過通道開關(guān)應(yīng)答各種信號(hào)。多數(shù)情況下，離子通道呈關(guān)閉狀

4、態(tài)，只有在膜電位變化、化學(xué)信號(hào)或壓力刺激后，才開啟形成跨膜的離子通道。因此離子通道又區(qū)分為電壓力通道，配體門通道和壓力激活通道。離子通道示意圖AI粗圧門控型Bg酗控型D壓力渺活型電壓門控性離子通道又稱電壓依賴性或電壓敏感性離子通道，因膜電位變化而開啟和關(guān)閉，以最容易通過的離子命名，如鉀、鈉、鈣、氯通道四種主要類型，各型又分若干亞型。配體門控性離子通道又稱化學(xué)門控性離子通道，由遞質(zhì)與通道蛋白質(zhì)受體分子上的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合而開啟，以遞質(zhì)受體命名，如乙酰膽堿受體通道、谷氨酸受體通道、門冬氨酸受體通道等非選擇性陽離子通道一系由配體作用于相應(yīng)受體而開放，同時(shí)允許鈉、鈣或鉀通過。機(jī)械門控性離子通道又稱機(jī)械敏感

5、性離子通道，是一類感受細(xì)胞膜表面應(yīng)力變化，實(shí)現(xiàn)胞外機(jī)械信號(hào)向胞內(nèi)轉(zhuǎn)導(dǎo)的通道，根據(jù)通透性分為離子選擇性和非離子選擇性通道，根據(jù)功能作用分為張力激活型和張力失活型離子通道。例如，含羞草和動(dòng)物內(nèi)耳毛細(xì)胞膜上有這樣的離子通道。2.水通道水是一種特別的物質(zhì)，水分子雖然不溶于脂，并且具有極性，但也很容易通過膜。長(zhǎng)期以來普遍認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)外的水分子是以簡(jiǎn)單擴(kuò)散的方式透過脂雙層膜的。后來發(fā)現(xiàn)某些細(xì)胞在低滲溶液中對(duì)水的通透性很高，這很難以簡(jiǎn)單擴(kuò)散來解釋。AB水分胯過ifl胞膽的逮徑A單個(gè)水分子謹(jǐn)過膜弟取井子層獷議或通過水通道例如，將紅細(xì)胞移入低滲溶液中，很快吸水膨脹而溶血，而水生動(dòng)物的卵母細(xì)胞在低滲溶液中不膨脹。因

6、此人們推測(cè)水的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)除了簡(jiǎn)單擴(kuò)散外還存在著某種特殊的機(jī)制，并提出了水通道的概念。匕水甘集流趣過*孔蛋白疇威的水睡道直到1988年美國的科學(xué)家阿格雷(P.Agre)成功將構(gòu)成水通道的蛋白質(zhì)分離出來，從而證實(shí)了水通道的存在。離子通道生理功能離子通道與神經(jīng)信息的傳遞、神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉方面的疾病密切相關(guān)。（1）提高細(xì)胞內(nèi)鈣濃度，從而觸發(fā)肌肉收縮、細(xì)胞興奮、腺體分泌、鈣依賴性離子通道開放和關(guān)閉、蛋白激酶的激活和基因表達(dá)的調(diào)節(jié)等一系列生理效應(yīng)。（2）在神經(jīng)、肌肉等興奮性細(xì)胞，鈉和鈣通道主要調(diào)控去極化，鉀主要調(diào)控復(fù)極化和維持靜息電位，從而決定細(xì)胞的興奮性、不應(yīng)性和傳導(dǎo)性。（3）調(diào)節(jié)血管平滑肌舒縮活動(dòng)，其中有

7、鉀、鈣、氯通道和某些非選擇性陽離子通道與參與。（4）參與突觸傳遞，乙酰膽堿受體就是一種離子通道。（5）維持細(xì)胞正常體積，在高滲環(huán)境中，離子通道和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)激活使鈉、氯和水分進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)而調(diào)節(jié)細(xì)胞體積增大。在低滲環(huán)境中，鈉、氯和水分流出細(xì)胞而調(diào)節(jié)細(xì)胞體積減少。離子通道特性（1）選擇性一種通道優(yōu)先讓某種離子通過，而另一些離子則不容易通過該種通道的特性。例如鈉通道開放時(shí)，鈉離子可通過，而鉀離子則不能通過。驅(qū)動(dòng)帶電荷的離子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的凈驅(qū)動(dòng)力來自兩種力的合力，一種是溶質(zhì)的濃度梯度，另一種是跨膜電位差，這種凈驅(qū)動(dòng)力構(gòu)成離子跨膜的電化學(xué)梯度，這種梯度決定離子跨膜的被動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆较颉＃?）開關(guān)性離子通道存在兩種狀態(tài)

8、，即開放和關(guān)閉狀態(tài)。多數(shù)情況時(shí)，離子通道是關(guān)閉的，只在一定的條件下開放。通道由關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)為開放的過程稱為激活，由開放轉(zhuǎn)為關(guān)閉狀態(tài)的過程稱為失活。通道的開放與激活過程有一定的速率，通常很快，以毫秒（ms）計(jì)算。（3）轉(zhuǎn)運(yùn)速率比載體蛋白高（4）無飽和性通道蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)示意圖03試題1：下列關(guān)于受體蛋白和通道蛋白的敘述中，錯(cuò)誤的是（）乙酰膽堿的受體可以存在于除神經(jīng)以外的其它細(xì)胞乙酰膽堿的受體能控制Na+的通透性通道蛋白在發(fā)揮作用時(shí)，其形狀會(huì)發(fā)生改變由通道蛋白參與的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)是細(xì)胞最重要的吸收或排出物質(zhì)的方式解析：乙酰膽堿的受體可以存在于除神經(jīng)以外的其它細(xì)胞，如肌肉細(xì)胞，A正確；乙酰膽堿的受體能控制Na+的通透性，引起突觸后膜的電位變化，B正確；通道蛋白在發(fā)揮作用時(shí)，其形狀會(huì)發(fā)生改變，使物質(zhì)分子通過，C正確；通道蛋白運(yùn)輸物質(zhì)的方式為易化擴(kuò)散，不是細(xì)胞最重要的吸收或排出物質(zhì)的方式，主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)才是，D錯(cuò)誤。故答案為D。試題2：1988年，阿格雷成功地分離了存在于細(xì)胞膜上一種膜蛋白，該膜蛋白具有水通道的功能.離子通道是細(xì)胞膜上的另一種通道，細(xì)胞通過電位變化發(fā)出信號(hào)，控制離子通道的瞬間開放.離子通道是由蛋白質(zhì)復(fù)合物構(gòu)成，一種離子通道只允許一種離子通過.下列說法正確的是()離子通道運(yùn)輸離子具有選擇性水通道運(yùn)輸水分時(shí)需要消耗能量水通道的基本組成單位是核苷酸離