1」举足轻重的膜转运蛋白 「每日一图Day-真姐的生物课堂


大家好，我是你们的老朋友真姐。
今天这节课为大家介绍我们细胞膜上的功臣之一——膜转运蛋白。
我们知道，磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架，它作为一个屏障将细胞与外界分开，由于它内部独特的疏水性质吴桥中学，使大多数水溶性的物质无法进出，但这一特性可以防止细胞内的成分外漏，同时也防止细胞外的物质随意进入细胞。
但细胞作为一个系统，要生存和生长，就必须与外界环境进行适宜的物质交换，所以细胞要创造条件允许营养物质进入，同时也要帮助代谢废物及时运出细胞。
要执行这样的功能就离不开细胞膜上的膜转运蛋白。

细胞膜绝大多数的功能是由膜蛋白完成的。不同的细胞膜含有不同的蛋白质，由此表现出不同膜的不同功能。

今天我们着重为大家介绍细胞膜上的转运蛋白：载体蛋白与通道蛋白。
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载体蛋白
★ 它是一种多跨膜蛋白，组成载体蛋白的多肽链，多次跨越脂双层，形成连续的跨膜通路，使特殊的亲水性溶质可以不直接接触脂双层内部的疏水区域而实现跨膜运输。
★ 它像一扇旋转门，先与待转运的特殊溶质结合，再经历一系列自身构象的改变，来帮助这些特殊的溶质跨膜转运。
★如同酶与底物结合具有专一性一样草莓团，载体蛋白也是专一性地结合待转运的物质，庄雯如这就使得生物膜能有选择性的运输物质，而且每种生物膜都有一套适合自己的特有的载体蛋白。比如，细胞膜上具有输入营养物质，糖、氨基酸和核苷酸的载体蛋白，线粒体内膜上具有输入丙酮酸和ADP以及输出ATP的载体蛋白。
★载体蛋白对物质的转运过程具有类似于酶与底物作用的动力学曲线斑彩石，也就是存在饱和现象。
★ 载体蛋白既可介导被动运输也可驱动主动转运。
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通道蛋白
★通道蛋白是一类直接穿越脂双层的亲水孔，特殊的无机离子或其他小分子可以通过这个亲水孔进行扩散，由载体蛋白进行的转运可以是主动的，也可以是被动的，而由通道蛋白进行的转运总是被动的。它包含三大类：离子通道、孔蛋白、水孔蛋白，目前所发现的大多数通道蛋白都是离子通道。
★离子通道对离子的选择性，取决于通道的直径、形状以及通道内带电荷氨基酸的分布，所以离子通道介导被动运输时江易珈，不需要与溶质结合，只要是大小和电荷适宜的离子就能通过。
★ 离子通道能以开放或关闭的构象存在，其开放或关闭，通常由细胞外刺激或胞内条件调控，即使在离子通道被特殊刺激打开时，该通道也不持续开放着，它们随机切换于开和关的构象之间，活跃的刺激，会增加通道处于开放状态所占的时间比例。
★离子通道具有三个显著的特征：①具有极高的转运速率，比已知任何一种载体蛋白的最快转运速率都要高1000倍以上，接近自由扩散的速率，驱动离子跨膜转运的动力来自溶质的浓度梯度和跨膜电位差两种力的合力，即跨膜的电化学梯度，运输的方向是顺电化学梯度进行；②离子通道没有饱和值，也就是通过的离子量没有上限，没有最大值；③离子通道并非连续性开放，而是门控的，即通道的开启或关闭，是受膜电位变化、化学信号或压力刺激的调控。根据激活信号的不同离子通道可分为电压门通道、配体门通道和应力激活通道。

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电压门通道
在电压门通道中，带电荷的蛋白质结构域会随跨膜电位梯度的改变而发生相应的移动，从而使离子通道开启或关闭（如图A）。
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配体门通道
在配体门通道中，细胞内、外的某些小分子配体与通道蛋白结合继而引起通道蛋白构象改变，从而使离子通道开放或关闭（如图B、C）。
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应力激活通道
应力激活通道是通道蛋白感应应力而改变构象，从而开启通道形成离子流，产生电信号，内耳听觉毛细胞正是依赖于这类通道才使我们能够听到声音（如图D）。
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水孔蛋白
★水分子尽管可以通过自由扩散缓慢穿过质双层，但对于某些组织来说，如肾小管的近曲小管对水的重吸收，从脑中排除额外的水，唾液和眼泪的形成，水分子就必须借助质膜上大量的水孔蛋白，才能实现快速跨膜转运成都列五中学。
★水孔蛋白对于细胞渗透压以及生理与病理的调节作用十分重要，比如人肾近曲小管对原尿中水的重吸收，通常一个正常成年人每天要产生150~180升的原尿，这些原尿中的水泰迪姐妹团，大部分通过近曲小管的水孔蛋白吸收，在人体内循环利用拔丝奶豆腐，最终只有约1升的尿液排出体外。
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孔蛋白
★孔蛋白存在于革兰氏阴性细菌的外膜以及线粒体和叶绿体的外膜上，与离子通道相比，孔蛋白的选择性很低，而且能通过较大的分子，如线粒体外膜上的孔蛋白可允许相对分子质量为5000的分子通过。
内容参考@翟中和《细胞生物学》@Bruce Alberts《Essential Cell Biology》@Bruce Alberts《Molecular Biology of The Cell》

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