载体转运与通道转运物质功能的异同

2022-09-29

载体转运和通道转运有何特点和区别?

1 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。
2 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。通道蛋白可以是单体蛋白,也可以是多亚基组成的蛋白,他们都是通过疏水的氨基酸链进行重排,形成水性通道。某些通道蛋白在革兰氏阴性细菌的外膜、线粒体或叶绿体的外膜上形非选择性的通道。绝大多数的通道蛋白形成有选择性开关的多次跨膜通道。这些通道可分为两大类:离子通道和水通道。
2.1 离子通道
目前发现的通道蛋白已有100余种。离子通道有两个显著的特征:一是具有离子选择性。离子通道对被转运的离子的大小和电荷都有高度的选择性,而且转运速度高,可达106个离子/s,其速率是已知的任何一种载体蛋白的最快速率的1000倍以上。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。第二个特征是离子通道是门控的,即离子通道的活性由通道的开或关两种构象所调节。并通过通道开关应答各种信号。多数情况下,离子通道呈关闭状态,只有在膜电位变化、化学信号或压力刺激后,才开启形成跨膜的离子通道。因此离子通道又区分为电压力通道,配体门通道和压力激活通道(图2)。离子通道在神经元与肌细胞神经冲动传递过程中其重要作用。如含羞草的闭叶反应,草履虫的快速转向运动,内耳听觉的感应等都与离子通道有关 。
2.2 水通道
水是一种特别的物质,水分子虽然不溶于脂,并且具有极性,但也很容易通过膜。长期以来普遍认为细胞内外的水分子是以简单扩散的方式透过脂双层膜的。后来发现某些细胞在低渗溶液中对水的通透性很高,这很难以简单扩散来解释。如将红细胞移入低渗溶液中,很快吸水膨胀而溶血,而水生动物的卵母细胞在低渗溶液中不膨胀。因此人们推测水的跨膜转运除了简单扩散外还存在着某种特殊的机制,并提出了水通道的概念。直到1988年美国的科学家阿格雷(P.Agre)成功将构成水通道的蛋白质分离出来,从而证实了水通道的存在。目前在人类细胞中发现的水通道至少有11种,在实验植物拟南芥中已发现35个这类水通道。水通道的活性调节可能具有以下途径:通过磷酸化使AQP(水通道蛋白)活性增强;通过膜泡运输改变膜上AQP的含量,如血管加压素(抗利尿激素)对肾脏远曲小管和集合管上皮细胞水通透性的调节;通过调节基因表达,促进AQP的合成。
3 小结
上面已经较为详细地描述了载体蛋白和通道蛋白的一些特点,下来我们再简要概括一下两者之间的相同点和区别:
3.1 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。
3.2 不同点:
①、通道蛋白参与的只是被动运输(协助扩散),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运输和协助扩散,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。在主动运输过程中被运输物质由低浓度侧向高浓度移动,需要消耗代谢能量;在协助扩散过程中,由高浓度侧向低浓度侧运动,不消耗代谢能。
②、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)。
③、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[3],载体蛋白无此特性。

试述通道和载体转运的异同点

科罗拉多州立大学编写的《生物科学超文本》(Hypertexts for Biomedical Sciences)(http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/cmb/cells/pmemb/diffusion_f.html)中认为载体蛋白(carrier protein)和离子通道(ion channel,或所有通道蛋白)是易化扩散(协助运输)的两种主要承担者,而载体蛋白也可称为转运蛋白(transporter)。其中,“Carrier proteins bind a specific type of solute and are thereby induced to undergo a series of conformational changes which has the effect of carrying the solute to the other side of the membrane.”(载体蛋白能与某些特异的溶质结合并发生一系列形变使得结合的溶质转移到膜的另一侧)。

对于通道蛋白,其认为“Ion Channels do not really bind the solute, but are like hydrophilic pores through the membrane that open and allow certain types of solutes, usually inorganic ions, to pass through.”(离子通道并不与其转运的溶剂结合,而是让通常为无机离子的溶剂穿过)。《牛津生物化学词典》(Oxford Dictionary of Biochemistry)的解释是“An integral (cell membrane) protein that permits the controlled (gated) movement of ions through a membrane. ”(可以控制离跨膜运输的膜内在蛋白质);《麦克格劳-希尔科技词典》(McGraw-Hill Science & Technology Dictionary)的解释是“Protein forming an aqueous pore spanning the lipid bilayer of the cell membrane which when open allows certain solutes to traverse the membrane.”(贯穿细胞膜磷脂双分子层的亲水蛋白质孔道,打开时允许某些特定溶质通过)。Answers.com给出的答案则比较完整、准确:“Channel proteins are integral proteins (also transmembrane proteins) which has pores that allow passage of water and hydrophilic solutes through the cell membrane.”(拥有孔道的、能允许水分子和亲水溶剂作跨膜运动的膜内在蛋白质)。

对于转运蛋白,维基百科中指出英文中较常用的“transporter”(转运体)是“transport protein”(转运蛋白)的简称,并明确说明“The proteins may assist in the movement of substances by facilitated diffusion or active transport.”(转运蛋白既能介导主动运输也能接介导易化扩散)。《神经科学》(Neuroscience (Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al.))中对主动转运蛋白的的解释是“In contrast to the functions of ion channels, active transporters are membrane proteins that produce and maintain ion concentration gradients.”(与离子通道不同,转运蛋白主要用于产生并维持由离子浓度差异造成的膜电位),接着,其补充道“The most important of these is the Na+ pump, which hydrolyzes ATP to regulate the intracellular concentrations of both Na+ and K+. ”(最重要的例子是钠泵,该分子通过水解ATP来调节细胞内外钠离子与钾离子的浓度),这也从侧面印证了维基百科关于转运蛋白(亦即载体蛋白)可以参与主动运输(包括离子运输)的说法。

生理学中的载体转运与通道转运物质的功能有何异同

摩羯

载体转运和通道转运有何特点和区别

这个知识离毕业太久了,我现在能够给你回答是:1、这两种均是细胞代谢的主要方式;2、“载体转运”是没有“特异性”,即任何物质都可以通过载体进行转运; 同时,可以从“浓度度”到“浓度低”进行“逆行转运”。3、而“通道转运”是有“特异性”的,即某种通

细胞膜物质转运的方式有哪些?各有何特点?机制如何

细胞膜物质转运的方式有单纯扩散,易化扩散,主动转运,出胞与入胞
各自特点和机制为:

单纯扩散,脂溶性的小分子物质或离子从膜的高浓度侧移向低浓度一侧的现象称为单纯扩散。单纯扩散的特点是,不需膜蛋白质帮助,不消耗细胞自身代谢能量,顺浓度差进行,单纯扩散转运的物质为脂溶性小分子物质

易化扩散,指水溶性的小分子物质或离子在膜蛋白质的帮助下从膜的高浓度一侧移向低浓度一侧的转运方式。易化扩散的类型有载体转运。载体转运的特点有特异性,饱和性,竞争性抑制。载体转运转运的物质:主要是水溶性小分子有机物。

主动转运,指在细胞膜上生物泵的作用下,通过细胞本身的耗能将物质从膜的低浓度一侧向高浓度的转运。主动转运转运的物质主要是离子物质如钠,钾,钙。特点是需要生物泵作用,消化细胞自身代谢能量,逆浓度差进行。

出胞与入胞,大分子物质从细胞内移向细胞外称为出胞。大分子物质从细胞外移向细胞内称为入胞。出胞与入胞转运的物质为大分子物质。出胞与入胞的特点为需要细胞膜的运动,消耗细胞自身代谢能量。

细胞膜物质转运的方式有哪些?各有何特点

(一)单纯扩散: 脂溶性的小分子物质或离子从膜的高浓度侧移向低浓度一侧的现象称为单纯扩散。影响单纯扩散的因素:1.膜两侧的浓度差;2.膜的通透性。单纯扩散的特点是:不需膜蛋白质帮助,不消耗细胞自身代谢能量,顺浓度差进行。单纯扩散转运的物质:脂溶性小分子物质,如CO2、O2、N2、NO等。 (二)易化扩散: 指水溶性的小分子物质或离子在膜蛋白质的帮助下从膜的高浓度一侧移向低浓度一侧的转运方式。易化扩散的类型:(1)载体转运:指借助于载体蛋白作用来完成的易化扩散。载体转运的特点:1.特异性;2.饱和性;3.竞争性抑制。载体转运转运的物质:主要是水溶性小分子有机物,如葡萄糖、氨基酸。(2)通道转运:指借助于通道蛋白作用来完成的易化扩散。通道的分类:①电压门控通道;②化学门控通道;③机械门控通道。通道转运转运的物质:主要是无机盐离子物质,如Na+、K+。影响易化扩散的因素:1.膜两侧的浓度差或电位差;2.载体数量和通道的功能状态。易化转运的特点:需要膜蛋白质帮助,不消耗细胞自身代谢能量,顺浓度差进行。 (三)主动转运: 指在细胞膜上生物泵的作用下,通过细胞本身的耗能将物质从膜的低浓度一侧向高浓度的转运。主动转运转运的物质:主要是离子物质,如Na+、K+、Ca2+。主动转运的特点:需要生物泵作用,消化细胞自身代谢能量,逆浓度差进行。影响主动转运的因素:1.生物泵的功能状态;2.细胞的代谢水平 (四)出胞与入胞: 大分子物质从细胞内移向细胞外称为出胞。大分子物质从细胞外移向细胞内称为入胞。出胞与入胞转运的物质:大分子物质,如递质、激素、消化酶、细菌、组织坏死碎片、衰老的红细胞。出胞与入胞的特点:需要细胞膜的运动,消耗细胞自身代谢能量。

  • 1.塔罗占卜我的另一半何时出现
  • 2.2021年7月14日时辰吉凶查询
  • 3.双子座男生表白你
  • 4.男孩八字偏弱是什么意思
  • 5.元享利贞在线排盘解卦
  • 6.属兔犯太岁佩戴狗
  • 7.八字印星暗藏
  • 8.2020年属虎的运程每月运势