细胞膜将细胞与外界环境分离。它是一种半透性脂蛋白涂层，存在于所有细胞类型。细胞膜含有膜蛋白，提供选择性渗透和膜转运。这些蛋白质对维持生命是很重要的，因为细胞的生存取决于它控制细胞外和细胞内环境的不同组成的能力。转运蛋白，膜的一部分是通道蛋白和载体蛋白。

什么是通道蛋白(channel proteins)？

通道蛋白是一种蛋白质，它能够在细胞膜中形成亲水性孔隙（通道），并将分子沿浓度梯度传输。

通道蛋白允许一种类型的分子或几种类型的类似分子通过膜进行转运。它们具有不同的直径、带电基团和高选择性。通道蛋白穿过整个膜，从而使目标分子通过扩散通过它们。这种转运使极性物质和带电物质能够避开膜的疏水内部，这会减慢或阻止它们进入细胞。

通道蛋白不与运输的物质相互作用。这样可以使物质通过膜快速运输。

一些通道蛋白一直是开放的，另一些通道蛋白在特定信号（如电信号或分子结合）的作用下可以被打开或关闭。参与电信号传递的细胞（神经细胞和肌肉细胞）在其细胞膜上有钠、钾和钙离子的封闭通道蛋白质。这些通道的打开和关闭，以及由此引起的细胞内这些离子浓度的变化，在神经细胞跨膜的电传递和肌肉收缩中起着重要作用。

根据打开（激活）或关闭（失活）通道蛋白的因素，它们是：

• 电位依赖性通道蛋白-被膜电位变化激活；
• 配体依赖性通道蛋白-通过与配体介体、激素结合而激活；
• 机械依赖性通道蛋白-由细胞膜的机械变形激活。

通道蛋白的实例包括氯化物、钾、钙、钠离子通道。一种特殊类型的通道蛋白是水通道蛋白，它能使水很快通过膜。

什么是载体蛋白(carrier proteins)？

载体蛋白是一种完整的蛋白质，可以沿着浓度梯度的方向或逆浓度梯度的方向将物质转运到膜上。

载体蛋白分为：

• 单端口-只携带一种类型的分子或离子，反对浓度梯度；
• 同向转运体-在一个方向携带两个或更多不同的分子或离子；
• 反向转运蛋白-携带不同的分子或离子到相反的方向。

载体蛋白通过细胞膜运输物质（主动运输）或降低浓度梯度（促进扩散）。逆浓度梯度移动物质需要能量。这种能量可以从ATP或环境中获得。分子和离子沿浓度梯度向下的传输不需要能量。

一些蛋白质执行所谓的二次主动转运，即利用一种物质的扩散促进另一种物质的主动转运。这种运输需要能量，但不能直接从ATP获得。

载体蛋白的功能包括：

• 通过细胞膜运输大分子（脂类、糖等）；
• Creating ion gradients, allowing:
  • 线粒体的功能-质子通过膜的运输和由此产生的梯度导致ATP的产生；
  • 神经细胞的功能-钠钾梯度是这些细胞的动力源；
  • 叶绿体的功能等。

载体蛋白的例子有：

• 钠钾泵——利用人体细胞内20-25%的ATP，逆着梯度将钠和钾离子输送到细胞外；
• 葡萄糖-钠协同转运-间接  使用ATP为二次主动传输供电；
• 缬霉素-携带钾浓度梯度下降。它能破坏细菌的电化学梯度，被用作抗生素。

通道蛋白和载体蛋白的区别

定义

通道蛋白：通道蛋白是一种能在细胞膜上形成亲水孔的蛋白质，能将分子沿浓度梯度向下输送。

载体蛋白：载体蛋白是一种能通过膜传递物质的不可分割的蛋白质，无论是向下还是逆流浓度梯度。

运输方向

通道蛋白：通道蛋白沿着浓度梯度向下运输物质。

载体蛋白：载体蛋白可以向下或逆浓度梯度运输物质。

运输机制

通道蛋白：通道蛋白形成穿过膜的孔，从而使目标分子或离子通过扩散而不相互作用。

载体蛋白：载体蛋白与膜的一侧的分子或离子结合，并在膜的另一侧释放。

类型

通道蛋白：依赖于激活或失活它们的因子，通道蛋白有电位依赖性、配体依赖性、机械依赖性等。

载体蛋白：根据转运蛋白的特性，载体蛋白有单转运蛋白、同转运蛋白、反转运蛋白等。

能源消耗

通道蛋白：通道蛋白不消耗能量将分子和离子沿浓度梯度向下传输。

载体蛋白：载体蛋白需要能量来克服浓度梯度运输物质。分子和离子沿浓度梯度向下的传输不需要能量。

示例

通道蛋白：通道蛋白的例子包括氯化物、钾、钙、钠离子通道、水通道蛋白等。

载体蛋白：如钠钾泵、葡萄糖钠共转运、缬氨霉素等。

通道(channel) vs. 载体蛋白：对照表(carrier proteins: comparison table)

总结

• 细胞膜包含膜蛋白，提供选择性渗透和膜运输。转运蛋白中，部分膜是通道蛋白和载体蛋白。
• 通道蛋白是一种能够在细胞膜上形成亲水孔的蛋白质，能将分子沿浓度梯度向下输送。
• 载体蛋白是一种完整的蛋白质，可以通过膜向下或逆浓度梯度运输物质。
• 通道蛋白沿着浓度梯度向下运输物质，而载体蛋白沿着浓度梯度向下和反向运输物质。
• 通道蛋白形成穿过膜的孔，从而允许目标分子或离子通过扩散，而无需相互作用。载体蛋白与膜的一侧的分子或离子结合，并在膜的另一侧释放它们。
• 依赖于激活或失活它们的因子，通道蛋白是潜在依赖的、配体依赖的、机械依赖的通道蛋白等。依赖于转运载体蛋白的特性，通道蛋白是单转运蛋白、同向转运蛋白、逆向转运蛋白等。
• 分子和离子沿浓度梯度向下的传输不需要能量。通道蛋白不消耗能量，载体蛋白只需要能量就可以逆浓度梯度转运物质。
• 通道蛋白的实例包括氯化物、钾、钙、钠离子通道、水通道蛋白等。载体蛋白的实例包括钠-钾泵、葡萄糖-钠共转运、缬草霉素等。