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入丙酮酸和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α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。
——新人教必修1教参P206-207
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