膜运输蛋白的鉴定

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膜运输蛋白——分类【据作用方式】:

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载体的化学本质主要是蛋白质,根据运输的方式和载体的空间结构,可将载体分为三种基本类型:通道蛋白、载体蛋白、离子载体

形成水性通道(通道蛋白,Channel Protein):

不与被转运的物质结合,离子通道有“开”和“关”两种构型;

Channel proteins are only responsible for passive transport.

通道蛋白是一类跨膜蛋白,它能形成亲水的通道,与所转运物质的结合较弱,当通道打开时能允许水、小的水溶性分子和特定的离子被动地通过。通道蛋白分为

水通道(又称水孔)

离子通道

同被运输的物质结合(载体蛋白,Carrier Protein):

与被转运的物质结合,通过自身构象的改变实现物质的跨膜转运。

Carrier proteins are responsible for both the passive and the active transport.

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、核苷酸或金属离子等结合,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,等等。

载体蛋白与通道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溜过通道,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。

物质通过载体蛋白时,有的需要能量驱动,以主动运输的方式进行,如各类由ATP驱动的离子泵;有的则不需要能量,以协助扩散的方式运输物质;有的物质两种方式都能进行,如葡萄糖的运输,这主要取决于浓度梯度,如果是顺浓度梯度,则是协助扩散,如果是逆浓度梯度则是耗能的主动运输,但参与这两种转运方式的载体蛋白的类型是不同的。

被动运输:

扩散(自由,简单)

协助运输(载体蛋白、通道蛋白)

主动运输:载体蛋白参与

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离子载体在膜运输蛋白功能研究中的应用

离子载体(Ionophore):是一些能够极大提高膜对某些离子通透性的物质,大多数离子载体是细菌产生的抗生素,它们能够杀死某些微生物,其作用机制就是提高了靶细胞膜通透性,使得靶细胞无法维持细胞内离子的正常浓度梯度而死亡,所以离子载体并非是自然状态下存在于膜中的运输蛋白,而是人工用来研究膜运输蛋白的一个概念。

【据改变离子通透性的机制】包括:通道形成离子载体、离子运载离子载体。

◆ 短杆菌肽 A(Gramicidin A)

一种形成水性通道的离子载体(Channel Forming Carrier);它能够有选择地将单价阳离子按电化学梯度通过膜,但并不显著提高运输速度。

是一种由15个氨基酸组成的线性肽,其中8个是L-氨基酸,7个是D-氨基酸, 它具有疏水的侧链, 两个分子在一起形成跨膜的通道, 所以是一种形成通道的离子载体,它能够有选择地将单价阳离子顺电化学梯度通过膜,不过它并不显著提高运输速度。可被短杆菌肽 A离子通道运输的阳离子有∶H+ 〉NH4+〉K+ 〉Na+ 〉Li+

◆ 缬氨霉素(Valinomycin):一种脂溶性抗生素

一种可动离子载体(Mobile Ion Carrier),插入脂质体后,能特异性运输K+ ,使运输速率提高100 000倍,载体具有特异性。