载体蛋白和通道蛋白的区别

载体蛋白和通道蛋白的区别2003年诺贝尔化学奖授予美国科学家阿尔格雷和麦金农，他们因离子通道研究而获奖；不仅如此，教本必修3 稳态与环境在第18页讨论了休息潜力和动作电位的离子基础，他说：“休息时膜主要对k透明，因此会发生k泄漏，这是停电事件发生和维持的主要原因。”受到刺激后，细胞膜对Na的通透性增加，Na内部流动性提高，兴奋部位膜的内部阳离子浓度比外部高，出现内部和外部负数。上述k流出和Na内部流动实际上是通过膜的离子通道实现的。另外，在“物质交叉膜运输方法”一节中，提到帮助扩散和主动运输都要依靠膜的载体蛋白，教材也是必须的。通道蛋白和载体蛋白都与相关物质的transmembrane运输有关，区别是什么？为了回答这个问题，我们从刚运输的蛋白质开始吧。细胞膜上普遍存在无机离子和水溶性小分子的transmembrane transport protein。膜转运体分为两类。一类叫做载体蛋白(carrier proteis)，可以介导被动运输，也可以介导逆浓度或电化学梯度的主动运输。另一类是通道蛋白(channel proprotein)，只能介导通过浓度或化学梯度的手动运输(支持扩散)。1载体蛋白载体蛋白是一种多膜横向蛋白质分子，几乎在所有种类的生物膜上广泛传播。每个载体蛋白可以与特定溶质分子结合，通过一系列结构变化介导溶质分子transmembrane运输，相关模型如下图所示。图1显示了载体蛋白通过构思介导溶质(葡萄糖)的手动输送的虚拟模型在这张图中，膜的载体蛋白以两种结构状态存在。换句话说，在状态a中，溶质结合部位刚刚暴露在外部。在状态b中，相同的溶质结合部位刚刚暴露在内部。这个模型认为两种结构状态的变化是随机发生的。如果溶质浓度在膜外高，则状态A状态B的转移比状态B状态A的转移频繁，因此溶质进入浓度梯度细胞。也就是说，物质往哪个方向运输取决于它刚在两侧的浓度有多差。除了被动运输外，载体蛋白还介导逆浓度梯度的主动运输。运输过程是沿着被运输物质的自由能增加的方向进行的，因此除非过程自动进行，否则需要提供能量。一些离子，如Na、k等，在细胞内外有相当大的差异，细胞能保持这种恒定离子梯度差异，是相关载体蛋白(如Na、k-ATP酶等)介导的活性运输的结果。载体蛋白对应于细胞膜上结合的酶，具有基质(溶质)、暂时、可逆的结合和可分离的特定结合部位，特定载体只携带一种类型的分子或离子。运输过程类似于酶和基质的饱和动力学曲线。可以被基质类似物竞争抑制，也可以被标记的特定成分(抑制剂)非竞争抑制，也可以因对PH的依赖等原因，将载体蛋白称为透明酶。与酶不同，载体蛋白可以改变过程的平衡点，以自由能量减少的方向提高物质的横向运输速度。另外，与酶不同，载体对运输的溶质不做任何共价修饰1。双通道蛋白质通道蛋白是一种横跨细胞膜双分子层的蛋白质，介导的手动输送不需要溶质分子及其结合，而是通过膜形成亲水通道，使大小合适的分子和带电离子通过。通道蛋白可能是单体蛋白，也可能是通过疏水的氨基酸链重新排列形成水通道的达薇蛋白。一些通道蛋白在革兰氏阴性细菌的外膜、线粒体或叶绿体的外膜上形成非选择性通道。大多数通道蛋白形成了多个带有可选开关的transmembrane通道。此通道可分为离子通道和水通道两类。2.1离子通道目前发现了100多种通道蛋白。离子通道有两个重要特性。第一，离子选择性。离子通道对携带的离子大小和电荷有很高的选择性，传输速度可以达到106个离子/s，其速度是已知任何载体蛋白最快速度的1000倍以上。驱动带电离子transmembrane transportation的净驱动力来自两种力的合力，即溶质浓度梯度和决定离子transmembrane手动输运方向的transmembrane电位。第二个特征是离子通道的活性由通道的开放或封闭两种形式控制。通过通道开关响应各种信号。大多数情况下，离子通道是关闭的，只有在膜电位变化、化学信号或压力刺激后，才能打开形成传输膜的离子通道。因此，离子通道分为电压力通道、配电门通道和压力激活通道(图2)。离子通道在神经元和肌细胞的神经冲动传递过程中起着重要作用。含羞草的肺叶反应、水母的快速转向运动、内耳的听觉感受等都与离子通道有关1。图2 3种类型的门控离子通道图12答：电压门通道；b、c:配门通道；d:压力激活通道2.2个数水是一种特殊的物质，水分子不能溶于脂肪，具有极性，但也容易通过膜。长期以来，人们普遍认为细胞内外的水分子以简单的扩散方式通过脂质双分子膜。后来发现，有些细胞在低渗透溶液中对水的渗透性高，这很难简单扩散解释。将红细胞转移到低渗透溶液中，吸收会迅速膨胀，变成溶血，但水生动物的卵母细胞不会在低渗透溶液中膨胀。因此，水的transmembrane transportation估计，除了简单的扩散外，还有某种特殊的机制，并提出了水流的概念。到1988年，美国科学家阿格雷(p. agre)成功分离出构成水通道的蛋白质，证实了水通道的存在。目前在人类细胞中发现的水通道至少有11条，实验植物阿达斯亚当斯中已有35条被发现。水通道的活性调节可能有以下方法：通过磷酸化提高AQP(水通道)活性。通过血管加压素(抗利尿激素)等膜泡输送，调节肾小管和集管上皮细胞的水通透性；调节基因表达，促进AQP的合成。摘要3进一步说明了载体蛋白和通道蛋白的一些特性。现在，让我们简单看一下其中的差异和差异。3.1相同：化学性质均为蛋白质，分布在细胞的膜结构上，具有调节特定物质跨膜运输的功能；对携带的物质具有很高的特异性或选择性。3.2差异：通道蛋白参与的只是被动运输(有助于扩散)，不与运输过程中携带的分子或离子结合或移动，从高浓度到低浓度运输，因此运输过程中不会消耗能量。载体蛋白质参与的活性运输及辅助扩散在运输过程中与相应的分子特异性结合(具有与酶和基质结合类似的饱和效果)，自身构成发生变化，移动。运输中的物质要从低浓度侧高浓度移动，消耗新陈代谢能量。在辅助扩散过