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在细胞膜中组成孔道,可由化学方式或电学方式激活

时间:2020-03-26

人们对离子通道的了解要比对载体的多。1984年才开始有关离子通道的研究,过去对离子通道的研究多限于动物方面。离子通道是整合蛋白(integral protein),在细胞膜中组成孔道,可由化学方式或电学方式激活,控制离子通道通过细胞膜的顺化学势梯度流动。有研究表明,离子通道运转溶质的速度远远大于载体。某些离子通道每秒钟可传递108个离子,而载体每秒钟最多输送104~105个离子。

离子通道的开启、关闭或部分开启均由环境控制。已发现两种类型的离子通道:一类其开关系统受膜电位控制,另一类其开关系统受外界因子如激素和光的控制。

在原生质膜中已观察到有K+、Cl-和Ca2+通道。从有机离子的跨膜传递的事实看,原生质膜中存在着供有机离子通过的通道。液泡膜也存在阳离子通道和阴离子通道。

在保卫细胞中已鉴定出两种K+通道,一种是允许K+外流的通道,另一种是K+吸收的内流通道,两种通道都受膜电位和Ca2+的控制。图5-12为一离子通道的模型。在通道蛋白(整合蛋白)的附近存在感受蛋白(sensor protein)负责感受由光、激素或Ca2+等引起的细胞外或细胞质中的化学刺激信号。离子通道受任一影响膜电位的因素控制,某些化学因子也可以直接参与离子通道的调节。

离子的跨膜运转,其驱动力从何而来?1961年Michell提出的能量转导的化学渗透学说涉及到离子的跨膜运转,经不断完善,已在溶质运转的研究领域中起指导性的作用。

质膜的质子泵(H+-ATPase)水解ATP产生的能量,把细胞质中的H+泵到膜外去,使质膜外介质中H+和膜电位(△ψ)增加,产生了跨膜的质子电化学势梯度,又称质子驱动力(Proton motive force),以△H+表示。△H+=△ψ+△pH,它是各种离子或营养物跨膜运转的动力。H+-ATPase泵出H+的过程叫初始主动运转(primary active transport),在能量形式的转变上是化学能转变为渗透能。