通道蛋白是一类横跨质膜蛋白，能使适宜大小的分子及带电荷的分子通过简单的自由扩散运动, 从质膜的一侧转运到另一侧的蛋白质。

通道蛋白可以是单体蛋白，也可以是多亚基组成的蛋白，它们都是通过疏水的氨基酸链进行重排，形成水性通道。通道蛋白本身并不直接与小的带电荷的分子相互作用, 这些小的带电荷的分子可以自由的扩散通过由脂双层中膜蛋白带电荷的亲水区所形成的水性通道。

通道蛋白的运输作用具有选择性，所以在细胞膜中有各种不同的通道蛋白。通道蛋白参与的只是被动运输，在运输过程中并不与被运输的分子结合，也不会移动，并且是从高浓度向低浓度运输，所以运输时不消耗能量。其主要分为两大类：水通道蛋白和离子通道蛋白。

    一、水通道蛋白及生理作用

水通道蛋白（Aquaporin），又名水孔蛋白，是一种位于细胞膜上的蛋白质（内在膜蛋白），在细胞膜上组成“孔道”，可控制水在细胞的进出。

1991年，Agre第一个发现水通道蛋白，并于2003年获得诺贝尔奖。

目前在人类细胞中发现的水通道至少有11种，水通道与人体体液平衡的维持密切相关，例如，肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用，都与水通道的结构和功能有直接关系。

二、离子通道分类

目前发现的离子通道蛋白已有上百种。离子通道是由蛋白质复合物构成的。直到1998年，美国科学家麦金农才测出了钾离子通道的立体结构。

一种离子通道只允许一种离子通过，并且只有在对特定刺激发生时才瞬间开放。在几毫秒的时间里，一些离子、代谢物或其他溶质顺着浓度梯度自由扩散通过细胞膜，这类通道蛋白又称为门通道（gated channel）。

   离子通道的开放和关闭，称为门控。根据门控机制的不同，将离子通道分为三大类：

1．电压门控性离子通道，又称电压依赖性或电压敏感性离子通道

因膜电位变化而开启和关闭，以最容易通过的离子命名,如钾、钠、钙、氯通道四种主要类型，各型又分若干亚型。

2．配体门控性离子通道，又称化学门控性离子通道

由递质与通道蛋白质受体分子上的结合位点结合而开启，以递质受体命名，如乙酰胆碱受体通道、谷氨酸受体通道、门冬氨酸受体通道等非选择性阳离子通道一系由配体作用于相应受体而开放，同时允许钠、钙或钾通过。

3．机械门控性离子通道，又称机械敏感性离子通道

是一类感受细胞膜表面应力变化，实现胞外机械信号向胞内转导的通道，根据通透性分为离子选择性和非离子选择性通道，根据功能作用分为张力激活型和张力失活型离子通道。例如，含羞草和动物内耳毛细胞膜上有这样的离子通道。

三、离子通道生理功能

离子通道与神经信息的传递、神经系统和肌肉方面的疾病密切相关。

1．提高细胞内钙浓度，从而触发肌肉收缩、细胞兴奋、腺体分泌、钙依赖性离子通道开放和关闭、蛋白激酶的激活和基因表达的调节等一系列生理效应。

2．在神经、肌肉等兴奋性细胞，钠和钙通道主要调控去极化，钾主要调控复极化和维持静息电位，从而决定细胞的兴奋性、不应性和传导性。

3．调节血管平滑肌舒缩活动，其中有钾、钙、氯通道和某些非选择性阳离子通道与参与。

4．参与突触传递，乙酰胆碱受体就是一种离子通道。

5．维持细胞正常体积，在高渗环境中，离子通道和转运系统激活使钠、氯和水分进入细胞内而调节细胞体积增大。在低渗环境中，钠、氯和水分流出细胞而调节细胞体积减少。

四、离子通道特性

1．选择性

一种通道优先让某种离子通过，而另一些离子则不容易通过该种通道的特性。例如钠通道开放时，钠离子可通过，而钾离子则不能通过。驱动带电荷的离子跨膜转运的净驱动力来自两种力的合力，一种是溶质的浓度梯度，另一种是跨膜电位差，这种净驱动力构成离子跨膜的电化学梯度，这种梯度决定离子跨膜的被动运输的方向。

2．开关性

离子通道存在两种状态，即开放和关闭状态。多数情况时，离子通道是关闭的，只在一定的条件下开放。通道由关闭状态转为开放的过程称为激活，由开放转为关闭状态的过程称为失活。通道的开放与激活过程有一定的速率，通常很快，以毫秒（ms) 计算。

3．转运速率比载体蛋白高。

4．无饱和性。