当前课程知识点:普通生物学 > 第一章 细胞生物学基础 > 第二节 细胞膜与物质的跨膜运输 > 1.2.3 膜转运蛋白
之前我们介绍生物膜的
结构与功能时曾提过
生物膜中镶嵌有一类
膜转运蛋白
他们的作用就是选择性地
跨膜转运小分子物质
这节我们就来介绍
膜转运蛋白
膜转运蛋白有两类
一类是载体蛋白
另外一类是通道蛋白
先来介绍载体蛋白
载体蛋白它能够与特定的
溶质分子结合
通过改变自身的构象
主动或被动地运送物质
通常它只转运
一种类型的分子
因此 特异性比较高
以这张示意图为例
当载体蛋白没有结合溶质分子时
呈构象A的状态 开口朝上
但结合了溶质分子之后
它的构象发生了改变
成为构象B状态 开口朝下
于是 溶质分子就从高浓度一侧
运送到了低浓度的一侧
所以 载体蛋白是通过
改变自身的构象
来主动或被动地运送物质
在生物体内
不同部位的生物膜
都含有一套与
该膜功能相关的一些载体蛋白
例如 质膜上有运送
葡萄糖 氨基酸和核苷酸
的载体蛋白
线粒体内膜上
有输入丙酮酸和输出
ATP的载体蛋白
为什么呢 后面我们会讲到
因为线粒体是能量转化器
糖酵解生成的丙酮酸
需要穿过线粒体的内外膜
进入线粒体基质中被彻底氧化
因此线粒体的内膜上
有输入丙酮酸的载体蛋白
另外 通过电子传递
和氧化磷酸化生成的ATP
是在线粒体的基质中
它需要运出线粒体发挥作用
所以线粒体的内膜上
又有输出ATP的载体蛋白
因此 不同部位的生物膜
都含有一套与该膜功能
相关的载体蛋白
第二类转运蛋白是通道蛋白
它有3种类型
离子通道 孔蛋白和水孔蛋白
其中 离子通道
主要运送无机离子
孔蛋白 它位于
革兰氏阴性菌的外膜上
还有线粒体和叶绿体的外膜上
孔蛋白的选择性比较低
能够通过一些比较大的分子
第三类是水孔蛋白
这是一类快速转运
水分子(AQP)的通道蛋白
大家可能会问水分子
不是可以通过简单扩散的方式
穿过膜脂双分子层
为什么还需要水孔蛋白
的确水分子是可以通过
简单扩散的方式进行跨膜转运
但是这种方式比较缓慢
人体有些组织
例如肾小管的近曲小管上皮细胞
需要从原尿中大量的重吸收水
以便水分能够被人体循环利用
这时就必须借助
上皮细胞质膜上的
大量分布的水孔蛋白(AQP)
来满足快速
跨膜运送水分子的需要
水孔蛋白的发现者
曾获得2003年诺贝尔化学奖
由此可见这项工作的重要性
好 我们已经知道了
有3种类型的通道蛋白
但是 目前所发现的大多数
通道蛋白都是离子通道
离子通道主要运输
无机离子与载体蛋白不同
它不会与所运输的离子结合
也没有饱和性
我们可以把它比作是
穿过生物膜的隧道
因此 转运效率比较高
另外 离子通道只能
顺浓度梯度运送物质
将无机离子从高浓度的一侧
运到低浓度一侧
既然不与所运输的离子结合
它是如何选择和控制
离子的进出
选择的依据有两点
一是离子通道的直径和形状
二是带电荷氨基酸的分布情况
只有大小和电荷适宜的
离子才能通过
离子通道还有一个特点
它并不是连续开放的
也有调控开关
那么 它是受哪些因素调控的呢
主要有三种
膜电位变化
化学信号和压力刺激
因此 离子通道可分为
电压门控的 配体门控的
和应力激活的
电压门控离子通道是受
膜两侧电位差控制的
例如
神经细胞和肌肉细胞膜上面的
钠离子 钾离子
和钙离子通道的开闭
就是受膜电位控制的
在静息状态下神经细胞膜上的
钠离子通道是关闭的
有少量的钾离子通道是打开的
受刺激之后钠离子通道
和钾离子通道相继打开
使钠离子内流钾离子外流
随后又相继关闭
这样就导致了动作电位的产生
配体门控是受化学信号刺激的
细胞内外的小分子物质
与通道蛋白结合之后
引起通道蛋白构象改变
导致通道打开或关闭
例如 N2型乙酰胆碱
受体阳离子通道
就是典型的化学门控的
在神经肌肉突触处
神经递质也就是乙酰胆碱与
突触后膜上的阳离子通道结合
使其构象发生改变后
离子通道被打开
钠离子内流 钾离子外流
突触后膜去极化
结果 导致肌肉细胞收缩
需要注意的是
在这里 神经递质
与离子通道结合只是为了
传递信号 促使通道打开
钠离子内流或钾离子外流
但神经递质
并没有通过离子通道运输
这与载体蛋白通过
改变自身构像
运送物质不同
第三类是应力激活通道
通道蛋白感受应力之后
改变构象 开启通道
形成离子流 产生电信号
例如 含羞草的叶片
和捕蝇草叶片受触碰后
叶片会闭合
这都涉及了离子通道打开
引起叶片膨压的变化
这样一些过程
综上所述
载体蛋白是通过
改变自身的构象
主动或被动地运送物质
载体蛋白具有与溶质分子的
特异性结合位点
因此 特异性比较高
通常只转运一种类型的分子
离子通道只能介导
小分子物质的被动运输
不需要与溶质分子结合
它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
离子通道的开启受膜电位变化
化学信号和压力刺激的调控
-绪论
--绪论
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-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构
-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
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-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
-第四节 植物的营养与运输
-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
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-第二节 消化系统
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-第三节 呼吸系统--作业
-第四节 循环系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统
-第五节 内环境的控制
-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
-第六节 内分泌系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
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