细胞膜上的载体蛋白通道蛋白和离子泵有什么区别?
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在必修一第四章物质跨膜运输一节中,涉及到膜上的运输蛋白,课本中经常提到载体蛋白,而对于通道蛋白的内容主要是在74面科学前沿中涉及到。那么关于物质运输中的这两类蛋白质到底有什么区别?曾老师将独家为你揭秘!
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首先看看与物质运输有关的蛋白(即运输蛋白)分这3类:1、载体蛋白2、通道蛋白3、离子泵
一、载体蛋白
载体蛋白是几乎所有类型的生物膜上普遍存在的多次跨膜蛋白分子。每种载体蛋白能与特定的溶质分子结合,通过一系列构象的改变介导溶质分子跨膜转运。
糖、氨基酸,核苷酸等水溶性水分子一般由载体蛋白运载。少数情况下也可能载体与被转运分子的复合物发生180°旋转,从而把该分子送到膜的另一侧。载体蛋白相当于结合在细胞膜上的酶,有特异性结合位点,可与底物(溶质)发生暂时的、可逆性的结合和分离,运输速度在一定浓度时达到饱和,且一种特异性载体只转运一种类型的分子或离子。此外,载体蛋白还对pH有一定依赖作用。载体蛋白既参与被动的物质运输,也参与主动的物质运输。由载体蛋白进行的被动物质运输, 不需要ATP提供能量。
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二、通道蛋白
通道蛋白是一类跨越细胞膜双分子层的蛋白质,它所介导的被动运输不需要溶质分子与其结合,而是横跨膜形成亲水通道,允许大小适宜的分子和带电离子通过。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。
这些通道可分为两大类:离子通道和水通道。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。离子通道是由蛋白质复合物构成的。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。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。
三、离子泵
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离子泵也是膜运输蛋白之一。也看作一类特殊的载体蛋白,能驱使特定的离子逆电化学梯度穿过质膜,同时消耗ATP形成的能源,属于主动运输。离子泵本质是受外能驱动的可逆性ATP酶。外能可以是电化学梯度能、光能等。被活化的离子泵水解ATP,与水解产物磷酸根结合后自身发生变构,从而将离子由低浓度转运到高浓度处,这样ATP的化学能转变成离子的电化学梯度能。目前已知的离子泵有多种,每种离子泵只转运专一的离子。细胞内离子泵主要有钠钾泵、钙泵和质子泵三类。
总结:
相同点:化学本质均为蛋白质、分布均在细胞的膜结构中、都有控制特定物质跨膜运输的功能;对被运输的物质具有高度的特异性或选择性。
不同点:通道蛋白参与的只是被动运输(易化扩散),在运输过程中并不与被运输的分子或离子相结合,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。
载体蛋白参与的有主动转运和易化扩散,在运输过程中与相应的分子特异性结合(具有类似于酶和底物结合的饱和效应),自身的构型会发生变化,并且会移动。通道蛋白转运速率与物质浓度成比例,且比载体蛋白介导的转运速度更快(1000倍以上)。
通道蛋白其结构和功能状态在细胞内外理化因子作用下,能在数毫秒至数十毫秒的时间内迅速激活开放,随后迅速失活或关闭,载体蛋白无此特性。本文转自:高中生物

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