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運輸蛋白

[1]來自 搜狗 的圖片

運輸蛋白（transport protein），能選擇性地使非自由擴散的小分子物質透過質膜。細胞膜是脂雙分子層、蛋白質和少量糖組成的，是半透膜。絕大多數代謝上重要的分子和無機離子都不溶於脂，卻可以有效地進出活細胞，而且有精細的控制機制，使其在細胞內外達到適度的濃度梯度，形成一定的膜電位差，這是運輸蛋白選擇性透過的結果。

分類

運輸蛋白根據作用方式分成三類：載體蛋白(carrier protein)、通道蛋白(channel protein）、離子泵(ion pump)。

載體蛋白

糖、氨基酸，核苷酸等水溶性水分子一般由載體蛋白運載。少數情況下也可能載體與被轉運分子的複合物發生180°旋轉，從而把該分子送到膜的另一側。載體蛋白運輸物質的動力學曲線具有「膜結合酶」的特徵，運輸速度在一定濃度時達到飽和。但載體蛋白不是酶，它與被運載分子不是共價結合，此外它不僅加快運輸速度，也增大物質透過質膜的量。載體蛋白與運載分子有特異的結合位點，能被競爭性抑制物占據，非競爭性抑制物亦可與載體蛋白在點之外結合，改變其構象，阻斷運輸。此外，載體蛋白還對pH有一定依賴作用。

載體蛋白需要同被運輸的離子和分子結合,然後通過自身的構型變化或移動完成物質運輸的膜蛋白。載體蛋白促進擴散時同樣具有高度的特異性,其上有結合點,只能與某一種物質進行暫時性、可逆的結合和分離。而且,一個特定的載體只運輸一種類型的化學物質, 甚至一種分子或離子。載體蛋白既參與被動的物質運輸，也參與主動的物質運輸。由載體蛋白進行的被動物質運輸, 不需要ATP提供能量。載體蛋白對物質的轉運過程具有類似於酶與底物作用的動力學曲線、可被類似物競爭性抑制、具有競爭性抑制等酶的特性。但與酶不同的是: 載體蛋白不對轉運分子作任何共價修飾。

通道蛋白

通道蛋白可以是單體蛋白,也可以是多亞基組成的蛋白,它們都是通過疏水的氨基酸鏈進行重排,形成水性通道。通道蛋白本身並不直接與小的帶電荷的分子相互作用, 這些小的帶電荷的分子可以自由的擴散通過由脂雙層中膜蛋白帶電荷的親水區所形成的水性通道。通道蛋白的運輸作用具有選擇性,所以在細胞膜中有各種不同的通道蛋白。通道蛋白參與的只是被動運輸,在運輸過程中並不與被運輸的分子結合,也不會移動,並且是從高濃度向低濃度運輸,所以運輸時不消耗能量。

又可分為兩類：水通道蛋白和離子通道蛋白。水通道與人體體液平衡的維持密切相關，例如，腎小球的濾過作用和腎小管的重吸收作用，都與水通道的結構和功能有直接關係。離子通道是由蛋白質複合物構成的。一種離子通道只允許一種離子通過，並且只有在對特定刺激發生時才瞬間開放。離子通道與神經信息的傳遞、神經系統和肌肉方面的疾病密切相關。直到1998年，美國科學家麥金農才測出了鉀離子通道的立體結構。

離子泵

離子泵也是膜運輸蛋白之一。也看作一類特殊的載體蛋白，能驅使特定的離子逆電化學梯度穿過質膜，同時消耗ATP形成的能源，屬於主動運輸。離子泵本質是受外能驅動的可逆性ATP酶。外能可以是電化學梯度能、光能等。被活化的離子泵水解ATP，與水解產物磷酸根結合後自身發生變構，從而將離子由低濃度轉運到高濃度處，這樣ATP的化學能轉變成離子的電化學梯度能。已知的離子泵有多種，每種離子泵只轉運專一的離子。細胞內離子泵主要有鈉鉀泵、鈣泵和質子泵三類。