载体蛋白、通道蛋白等蛋白质构象、结构与功能

载体蛋白、通道蛋白等蛋白质

构象、结构与功能

载体蛋白是跨膜蛋白分子，能够与特定的分子，通常是一些小的有机分子，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸或离子等结合，通过自身构象的变化，将与它结合的分子转移到膜的另一侧。每一种膜都含有一套适合于特定功能的不同载体的蛋白，如线粒体内膜中具有输人丙酮酸和ADP以及输出ATP的载体等。

通道蛋白横跨膜两侧，其分子中的多肽链折叠成通道，通道内带电荷并充满水，与所转运物质的结合较弱。通道蛋白有所谓的“闸门”结构，可开可关。当“闸门”开时，通道蛋白形成一条通道，能允许水、小的水溶性分子和特定的离子被动地通过；当“闸门”关时，就不允许这些分子通过，这就是构象开关的机制。通道蛋白含有“感受器”，它“感受刺激”时，蛋白的构象改变，“闸门”开闭。通道蛋白分为水通道和离子通道两种类型。

水通道又称为“水孔”，是一个高度特异性亲水通道，只允许水而不允许离子或其他小分子溶质通过。水通道为连续开放的通道，由4个亚基组成四聚体，每个亚基都由6个跨膜a螺旋组成。每个水孔蛋白亚基单独形成一个供水分子运动的中央孔，孔的直径稍大于水分子的直径，约9.28nm，水孔长2nm。水分子通过水通道从水势较高的地方向水势较低的地方扩散。

离子通道一般认为是细胞膜中由大分子组成的孔道，可被化学或电刺激等方式激活，从而控制离子通过细胞膜进行顺势流动，使带电荷的离子得以进行跨膜转运，是神经、肌肉、腺体等许多组织细胞膜上的基本兴奋单元，它们能产生和传导电信号，具有重要的生理功能。离子通道属于β型蛋白，通常由几个跨膜的亲水功能区构成。离子通道上有控制物质进出的门，因此，又被称为门通道。离子通过通道时，不需要和通道蛋白结合，而是借助浓度梯度自由扩散通过细胞膜。离子通道对离子具有选择性和专一性。即一种通道只允许一种类型的离子通过。这与离子通道的大小、形状和内部的带电荷氨基酸的分布有关。但通道的离子选择性是相对的而不是绝对的。例如，Na⁺通道对NH₄⁺具有通透性；离子通道开放具有瞬时性，只有当某种特定的刺激发生时，通道门被激活，通道的构象发生改变，特定的物质就能通过，当这种刺激发生改变时，通道门又会立即关闭。通道蛋白与载体蛋白之间的根本区别在于它们辨别溶质的方式。通道蛋白主要根据分子的大小和电荷进行辨别：如果通道蛋白呈开放状态，那么足够小的和带有适当电荷的分子就有可能通过通道，如同“通过一扇敞开着但又狭窄的活动门”。而载体蛋白对运输物质的选择性要比通道蛋白强很多，它具有高度的选择性，即一种特定的载体只能运输一种类型的分子，这与载体上特定的位点有关，这种位点只能与特定的分子结合，而且这种结合是暂时的、可分离的。

来源：人教版高中生物学新教材必修1教师用书

小编解读：“离子通过通道时，不需要和通道蛋白结合，而是借助浓度梯度自由扩散通过细胞膜。”文中这句话虽然有自由扩散四个字，但并不是说离子通过离子通道属于自由扩散，这里的“自由扩散”只是在解释“离子通过通道时，不需要和通道蛋白结合”，是相对自由的而已。实际上相应的离子通过细胞膜是需要相应的通道才能过去的，也就是说需要通道蛋白的协助才能通过，所以属于协助扩散。从教材正文也能看出。如下图。

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