生物膜离子通道生物膜离子通道示意图生物膜离子通道(ionof)是各类无机离子跨膜被动运输的通路。生物膜对无机离子的跨膜运输有被动运输(顺离子含量梯度)和主动运输(逆离子含量梯度)两种方法。被动运输的通路称离子通道,主动运输的离子载体称为离子泵。生物膜对离子的私密性与多种生命活动过程密切相关。诸如,体会器电位的发生,神经亢奋与传导和中枢神经系统的调控功能,肾脏搏动,平滑肌蠕动,骨骼肌收缩,激素分泌,光合作用和氧化乙酸化过程中跨膜质子梯度的产生等。细胞膜离子通道细胞膜上离子通道的功能,不仅可以调节细胞内外的渗透压,也是维持细胞膜电位的重要分子,而神经细胞要进行信号传导,便是靠离子的进出以导致膜电位的变化。尽管科学家对于细胞膜上离子通道已有相当程度的了解细胞膜离子通道,对于离子通道所具有的特殊选择性,也从能蛋白质的结构大略获得解释,并且仍然缺少一套完整详尽的分子作用机制。缘由是,要作出膜蛋白三维结构的高解析度影像,特别不容易。1998年细胞膜离子通道,麦金农作出了链霉菌的离子通道蛋白质KcsA的高解析三维结构影像,并首度从原子层次去了解离子通道的作用形式。
KcsA离子通道中有一种“滤嘴”,能让钾离子(K+)通过,却不容许同宗元素中容积更小的钠离子(Na+)通过,这令科学家百思不得其解。并且麦金农按照KcsA的立体结构,发觉离子通道中“滤嘴”边上的四个氧原子的位置,正好跟钾离子在水氨水中的情况一样,借以滤嘴角上的氧与水份子的氧距离相同,所以钾离子就能安然通过通道,一如在水底一样;但钠离子规格较小,未能顺利接上滤嘴角上的四个氧原子,因而只能留在水碱液,而难以轻易穿过通道。而离子通道的开关会遭到细胞的控制,麦金农发觉,离子通道的顶部有个闸门,当离子通道接收到特定的信号,离子通道蛋白质结构便会发生改变,因而导致闸门的开关。麦金农对于钾离子通道的结构与作用机制的研究,是生物物理、生物化学等领域的一大突破,也为神经疾患、肌肉与肾脏疾患的新抗生素开发,指引了新的方向。离子通道蛋白和载体蛋白的优缺相同点:物理本质均为蛋白质、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不同点:1.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,也不会联通,而且是从高含量向低含量运输,所以运输时不消耗能量。
2.载体蛋白参与的有主动运输和协助扩散,在运输过程中与相应的分子结合,而且会联通。在主动运输过程中由低含量侧向高含量运动,且消耗代谢能量;在协助扩散过程中,由高含量侧向低含量侧运动,不消耗代谢能。(注;协助扩散也属于被动运输)被动运输科技名词定义英文名称:被动运输中文名称:其他名称:被动转运定义:离子或小分子在含量差或电位差的驱动下顺电物理梯度穿膜的运输方法。所属学科:细胞生物学(一级学科);细胞生理(二级学科)本内容由全省科学技术名词审定委员会审定公布目录?被动运输一、简单扩散?二、协助扩散?体蛋白主要有离子载体和通道蛋白两种类型(一)离子载体?(二)通道蛋白门通道可以分为四类(图5-4):?图5-4各种离子通道1、配体门通道?2、电位门通道?3