主动运输——钠钾泵
细胞生物学名词解释简答论述题
细胞生物学名词解释1.主动运输：一种需要消耗能量的物质跨膜运输过程。
被运输底物与跨膜载体蛋白结合，通过载体蛋白构象改变，从而将底物逆着电化学梯度转运到膜的另一侧。
根据主动运输过程所需能量来源的不同，可将主动运输归纳为：ATP直接提供能量(ATP驱动泵）、间接提供能量（耦联转运蛋白）以及光能驱动。
2.被动运输：指通过简单扩散或协助扩散实现物质由高浓度到低浓度方向的跨膜运转。
运转的动力来自物质的浓度梯度，不需要细胞提供代谢能量。
3.钠钾泵（Na+－K+）:又称Na+－K+ATPａｓｅ，能水解ATP，使α亚基带上磷酸基团或去磷酸化，将Na+泵出细胞，而将K+泵入细胞的膜转运载体蛋白。
4.钙泵（Ca+）:又称Ca+－ATPａｓｅ，在肌细胞的肌质网膜上含量丰富的跨膜运转蛋白，属于P型泵，利用ATP水解释放的能量将钙离子从细胞质基质泵到肌质网内。
5.协同运转：两种溶质协同跨膜运输的过程。
两种溶质运输方向相同称为同向协同运输，相反则称为反向协同运输，是一种间接消耗ATP的主动运输过程。
6.溶酶体：溶酶体几乎存在于所有的动物细胞中，是由单层膜围绕、内含多种酸性水解酶类、形态不一、执行不同生理功能的囊泡状细胞器，主要功能是进行细胞内的消化作用，在维持细胞正常代谢活动及防御方面起重要作用。
7.信号肽：引导蛋白质定向转移的线性序列，通常１５－６０个氨基酸残基，对所引导的蛋白质没有特异性要求。
8.信号转导：指外界信号（如光、电、化学分子）与细胞表面受体作用，通过影响细胞内信使的水平变化，进而引起细胞应答反应的一系列过程。
9.细胞识别：细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子（或配体）选择相互作用，从而导致胞内一系列生理变化，最终表现为细胞整体的生物学效应的过程，它是细胞通讯的一个重要环节。
10.常染色质：细胞间期核中处于分裂状态、压缩程度相对较低、着色较浅的染色质。
11.异染色质：在细胞间期保持高度凝聚状态、颜色较深、不具有转录活性的染色质。
钠钾泵的补钾原理-概述说明以及解释
钠钾泵的补钾原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述部分：钠钾泵是一种重要的细胞膜蛋白，它在维持细胞内外钠钾离子平衡中扮演着关键的角色。
钠钾泵通过将细胞内的钠离子排出，同时将钾离子进入细胞内，维持了细胞的静息膜电位和正常的细胞功能。
然而，当机体内钾离子丢失过多或者钾摄入不足时，可能会导致细胞内钾离子浓度下降，影响钠钾泵的正常功能，进而影响细胞内外钠钾离子平衡。
因此，补充钾离子成为维持正常细胞功能的重要手段之一。
本文将重点探讨钠钾泵在补钾过程中的作用机制及其重要性，旨在加深对钠钾泵的理解，提高补钾原理在临床实践中的应用价值。
1.2 文章结构本文将首先介绍钠钾泵的基本原理，解释其在细胞内和细胞外钠钾平衡中的关键作用。
随后会深入探讨补钾的必要性，分析补钾对人体健康的重要性和影响。
最后，将详细阐述补钾的作用机制，解释补钾是如何通过调节细胞内外离子平衡来维持正常生理功能的。
通过本文的阐述，读者将能够更好地理解钠钾泵的补钾原理，认识到补钾对健康的重要性，以及补钾在维持身体功能中的作用。
1.3 目的本文的目的是探讨钠钾泵在维持体内钠钾平衡中的重要性，以及补钾在调节细胞内外钾离子浓度的作用机制。
通过深入研究钠钾泵的基本原理和补钾的必要性，我们希望能够更全面地了解补钾对人体健康的重要意义，并为临床治疗提供参考依据。
同时，我们也希望通过本文的研究，引起更多人对钠钾平衡的关注，促进人们对健康饮食和生活方式的重视，从而提高整体健康水平。
2.正文2.1 钠钾泵的基本原理钠钾泵，也称为钠钾ATP酶，是一种广泛存在于细胞膜上的膜蛋白，其主要功能是维持细胞内外钠钾离子的平衡。
钠钾泵是一种能耗型蛋白，通过耗费三分子ATP分子的能量来完成钠和钾的主动运输。
其基本原理如下：1. 细胞外钠离子进入泵的第一个结合位点，此时泵处于磷酸化状态；2. 水解ATP，释放出能量，使泵从磷酸化状态转变为去磷酸化状态；3. 细胞内的钾离子结合到泵的第二个结合位点；4. 离子结合位点进行构象变化，导致钠钾泵恢复到磷酸化状态；5. 钠离子从细胞内释放到胞外，钾离子从胞外输送到细胞内；6. 钠钾泵回到磷酸化状态，循环开始。
主动运输——钠钾泵
主动运输主动运输的特点是：①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；②需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量的过程偶联（协同运输）；③都有载体蛋白。
主动运输所需的能量来源主要有：1.协同运输中的离子梯度动力；2.ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量；3.光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。
一、钠钾泵实际上就是Na+-K+ATP酶（图5-7），一般认为是由2个大亚基、2个小亚基组成的4聚体。
Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。
在膜内侧Na+与酶结合，激活ATP酶活性，使ATP分解，酶被磷酸化，构象发生变化，于是与Na+结合的部位转向膜外侧；这种磷酸化的酶对Na+的亲和力低，对K+的亲和力高，因而在膜外侧释放Na+、而与K+结合。
K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶的构象恢复原状，于是与K+结合的部位转向膜内侧，K+与酶的亲和力降低，使K+在膜内被释放，而又与Na+结合。
其总的结果是每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+，转进两个K+。
钠钾泵的一个特性是他对离子的转运循环依赖自磷酸化过程，ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上，导致构象的变化。
通过自磷酸化来转运离子的离子泵就叫做P-type，与之相类似的还有钙泵和质子泵。
它们组成了功能与结构相似的一个蛋白质家族。
Na+-K+泵作用是：①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；②维持低Na+高K+的细胞内环境，维持细胞的静息电位。
乌本苷（ouabain）、地高辛（digoxin）等强心剂能抑制心肌细胞Na+-K+泵的活性；从而降低钠钙交换器效率，使内流钙离子增多，加强心肌收缩，因而具有强心作用。
图5-7 钠钾泵钾离子通道所有活细胞都被一层膜包围着,它把细胞内的液态世界与外部环境隔离开.膜质可以有效的阻止小离子通过(而且像蛋白质和核酸这样的大分子也一样),因此为细胞提供了新的机遇:可以根据离子浓度的差异进行快速的信号传导.首先,细胞可提高其内部的钾离子浓度;而后,由于瞬时刺激膜上的某些通道迅即被打开,钾离子被释放,使得整个细胞的钾离子浓度发生巨大变化,由此产生信号传导.此过程在各种细胞形式中都存在,如细菌细胞,植物细胞和动物细胞.有两个关于离子通道作用的例子:肌肉收缩(由钙离子释放起始的)和神经细胞信号传导(包含一个复杂的那钾离子交换).二、离子通道是神经系统中信号传导的基本元件当你闻过一朵花,你会知道这是一枝玫瑰;或者当你的手要触及炙热的东西时,你会立即把手缩回来.这都是由于人的鼻腔和手部的感觉器官通过离子释放把信号由神经传递给大脑,在由大脑做出适当的反应而完成的.其中,神经细胞摄入了大量钾离子并选择性地泵出钠离子从而进行了信号的传递,并因此在膜内外产生了一个电势差.为了传递信号,神经细胞首先打开钠离子通道,摄入钠离子,降低膜内外的电势差.然后打开钾离子通道,排出钾离子,使膜电位重新恢复到静息水平.此后通过其他通道和泵使钠钾离子在细胞内外得到重新分布.由于这种巧妙设计,这些通道对膜电位都非常灵敏,稍有变化通道就会打开.所以,神经细胞一段的通道被打开时产生的离子流会瞬时引发质膜下游通道的打开.结果导致信号通过通道开启传播波沿着质膜迅速传播直至末端.三、钾离子通道钾离子通道的通透特异性允许钾离子通过质膜,而阻碍其他离子通透-特别是钠离子.这些通道一般由两部分组成:一部分是通道区,他选择并允许钾离子通过,而阻碍钠离子;另一部分是门控开关,根据环境中的信号而开关通道,结构展示在蛋白库编号1bl8,展示的是一种细菌的钾离子通道的通道区部分,它由四个同源的跨膜蛋白质组成,在中心部分形成一个选择性的孔洞.钾离子(绿色)以每秒一亿个的速度自由通过.由于特异的选择性,每一万个钾离子通过才允许一个钠离子通过.在下一页的晶体图中可以看到,通道结构是如何完成特异性选择的.。
离子的跨膜运输名词解释
离子的跨膜运输名词解释离子的跨膜运输：深入探索细胞内部的神秘世界随着科学技术的不断进步，人们对细胞的理解也越来越深入。
而离子的跨膜运输作为细胞内部重要的生物化学过程之一，广泛存在于生物体内，对于我们理解细胞的正常功能以及疾病的发生具有重要意义。
本文将从离子的基本概念、跨膜运输的重要性以及跨膜运输的机制进行解释，带领读者一起探索离子的跨膜运输的奥秘。
一、离子的基本概念离子，是指在溶液中由于失去或获得了一个或多个电子而带有电荷的原子或分子。
根据带电情况分为带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子。
离子在细胞内起着非常重要的作用，参与许多细胞内的化学反应和信号传递。
二、跨膜运输的重要性离子的跨膜运输在维持细胞内外环境的稳定性、维持细胞膜电位和离子浓度均衡等方面起到至关重要的作用。
通过跨膜运输，细胞可以调节细胞膜的电位以及细胞内外离子的浓度差，从而维持正常的生理功能。
例如，神经细胞通过钠离子和钾离子的跨膜运输参与神经冲动的传导，调节神经信号的传递。
此外，钙离子的跨膜运输也涉及到细胞内多个信号转导途径的调控。
三、跨膜运输的机制离子的跨膜运输主要依赖于细胞膜上特定的通道蛋白或载体蛋白。
根据离子运输的方向和能量来源的不同，可以将其分为主动运输和被动运输两种类型。
1. 被动运输被动运输是指离子根据浓度梯度进行自发的跨膜扩散，不需要耗费能量。
其中，离子通道蛋白是实现被动运输的重要载体。
离子通道蛋白形成的孔道可以选择性地让某些特定的离子通过，而阻止其他离子的通过。
这种选择性通透性让细胞能够精确地调控细胞内外离子的浓度。
2. 主动运输主动运输是指离子逆浓度梯度进行跨膜运输，需要耗费能量。
主动运输主要是通过离子泵进行的，其中最为典型的是钠钾泵。
钠钾泵通过耗费细胞内三磷酸腺苷（ATP）的能量，将细胞内的三个钠离子与两个钾离子互换，以维持细胞内外离子的浓度差。
四、离子跨膜运输与疾病离子跨膜运输的异常与多种疾病的发生息息相关。
例如，钠离子的不正常运输与高血压、心力衰竭等心血管疾病的发生有关；钙离子的不正常运输则与肌肉疾病、神经系统疾病等有关。
初级主动运输与离子泵的关系
初级主动运输与离子泵的关系1.引言1.1 概述初级主动运输与离子泵的关系是一个在科学研究和工业应用中备受关注的重要话题。
随着科学技术的不断发展，初级主动运输和离子泵已经成为许多行业和领域中的关键技术和设备。
本文将探讨初级主动运输和离子泵之间的关系，并深入分析其定义、原理以及相互之间的影响与应用。
初级主动运输是指通过外界能源驱动，将物质从低浓度区域转移至高浓度区域的过程。
它是许多生物体生存和发展的基础，也是生态系统中物质循环的重要组成部分。
初级主动运输能够促进物质的平衡分布，保证生物体正常的代谢和生理活动。
在工业生产中，初级主动运输也被广泛应用于化学、医药、环境保护等领域，例如药物输送、废水处理等。
离子泵是一种由离子们所携带的电荷推动的离子运输机制。
它利用离子的电荷和自身的内部结构进行运输，实现将离子从低浓度区域转移到高浓度区域的过程。
离子泵被广泛应用于各种领域，包括医学、化学、材料科学等。
它在药物输送、污水处理、电解质分离等方面具有重要作用。
初级主动运输和离子泵之间存在紧密关联。
初级主动运输在许多情况下需要离子泵的参与和支持，而离子泵的运作又依赖于初级主动运输的推动作用。
二者相互促进、相互制约，共同发挥作用。
本文将进一步探讨初级主动运输和离子泵的定义与原理，以及它们之间的关系。
通过分析两者的相互作用和应用，我们可以更好地理解它们在生物学、化学、医学等方面的重要性，并为未来的研究和应用提供参考和展望。
文章结构部分的内容如下所示：1.2 文章结构本文主要包含以下几个部分：（1）引言：介绍文章的背景和意义，概述初级主动运输和离子泵的关系。
（2）正文：详细讨论了初级主动运输和离子泵的定义和原理。
包括初级主动运输的工作原理、特点和应用领域，以及离子泵的结构、工作原理和应用场景。
（3）结论：对初级主动运输与离子泵的关系进行总结，归纳出二者之间相互影响的关键点，并提出未来研究的展望。
通过以上结构的安排，本文旨在全面介绍和探讨初级主动运输与离子泵之间的关系，为读者提供对于这一领域的深入理解和研究方向的参考。
钠钾泵及静息电位和动作电位的离子运输方式问题
钠钾泵钠钾泵（sodium potassium pump）又称钠钾帮浦，它会使细胞外的NA+浓度高于细胞内，当NA+顺着浓度差进入细胞时，会经由本体蛋白质的运载体将不易通过细胞膜的物质以共同运输的方式带入细胞。
原理编辑钠钾泵（也称钠钾转运体），为蛋白质分子，进行钠离子和钾离子之间的交换。
每消耗一个ATP分子，逆电化学梯度泵出三个钠离子2作用细胞内高钾是许多代谢反应进行的必需条件；防止细胞水肿；势能贮备。
钠钾泵的作用方式可因不同生理条件而异，在红细胞膜中可能有以下几种方式：⒈正常的作用方式——利用ATP的水解与Na+-K+的跨膜转运相偶联.⒉泵的反方向作用——利用Na+-K+的跨膜转运来推动ATP的合成.⒊ Na+ - Na+交换反应可能与ATP和ADP交换反应相偶联.⒋ K+ - K+交换反应与Pi和H2⒅O的交换反应相偶联.⒌依赖ATP水解，解偶联使Na+排出.3组成Na—K 泵由α、β两亚基组成。
α亚基为分子量约 120KD 的跨膜蛋白，既有Na、K 结合位点，又具 ATP 酶活性，因此 Na—K 泵又称为 Na—K—ATP 酶。
β亚基为小亚基，是分子量约 50KD 的糖蛋白。
一般认为 Na—K 泵首先在膜内侧与细胞内的 Na 结合，ATP 酶活性被激活后，由ATP 水解释放的能量使“泵”本身构象改变，将 Na 输出细胞；与此同时，“泵”与细胞膜外侧的 K 结合，发生去磷酸化后构象再次改变，将 K 输入细胞内。
研究表明，每消耗 1 个ATP 分子，可使细胞内减少 3 个 Na 并增加 2 个 K。
细胞膜钠钾泵作用首先是由Hodkin和Keynes（1955）所发现.1957年Skou发现了Na+-K+ ATP酶并证明其与钠钾泵的作用有关.4工作原理Na+-K+泵——实际上就是Na+-K+ATP酶，存在于动，植物细胞质膜上，它有大小两个亚基，大亚基催化ATP水解，小亚基是一个糖蛋白.Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na+,K+的亲和力发生变化.大亚基以亲Na+态结合Na+后，触发水解ATP.每水解一个ATP释放的能量输送3个Na+到胞外，同时摄取2个K+入胞，造成跨膜梯度和电位差，这对神经冲动传导尤其重要，Na+-K+泵造成的膜电位差约占整个神经膜电压的80%.若将纯化的Na+-K+泵装配在红细胞膜囊泡（血影）上，人为地增大膜两边的Na+,K+梯度到一定程度，当梯度所持有的能量大于ATP水解的化学能时，Na+,K+会反向顺浓差流过Na+-K+泵，同时合成ATP.钠钾泵的一个特性是他对离子的转运循环依赖自磷酸化过程，ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上，导致构象的变化.通过自磷酸化来转运离子的离子泵就叫做P-type，与之相类似的还有钙泵和质子泵.它们组成了功能与结构相似的一个蛋白质家族 .Na-K泵作用是：①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；②维持低Na+高K+的细胞内环境，维持细胞的静息电位.乌本苷（ouabain）、地高辛（digoxin）等强心剂在高浓度下能抑制心肌细胞Na+-K+泵的活性；这是强心苷中毒机制的主要原因，而在低浓度下能够兴奋Na+-K+泵，目前研究认为这才是强心苷治疗充血性心衰的真正机制。
细胞生物学之物质的跨膜运输与信号转导学习资料
受体
网格蛋白再循环
接合素蛋白
网格蛋白 有被小泡
GDP结合蛋白 dynamin
衣被蛋白循环
无被小泡
网格蛋白有被小窝
运输小泡
次级溶酶体消化
（分选）
穿胞运输
胞内体
受体同配体结合→启动内化作用,网格蛋白组装→在网格蛋白的作用下形成网格蛋白有被小泡→进入胞质，脱去衣被蛋白、网格蛋白等；蛋白再循环→胞内体分选→溶酶体消化或穿胞运输 。
Vs
Addition
*
学习资料
（四）、主动运输（active transport）
主动运输是物质逆浓度梯度或电化学梯度运输的跨膜运输方式。
特点： ①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输； ②需要能量，与某种释放能量的过程相耦联; ③需要载体蛋白，具有选择性和特异性。
类型：
依据
主动运输
*
学习资料
三、胞吞作用与胞吐作用
主动运输能量来源的三种不同类型
ATP驱动泵 (通过水解ATP 获得能量 )
耦联转运蛋白 （协同运输中的 离子梯度动力 ）
光驱动泵 (利用光能运输物质，见于细菌 )
*
学习资料
小亚基
*
学习资料
ATP分解， 酶被磷酸化
酶构象变化，与Na+结合部位转向膜外侧
磷酸化酶对Na+的亲和力低而膜外侧释放Na+；对K+的亲和力高而结合2个K+
特化的分泌细胞产生的分泌物（如激素、粘液或消化酶）储存在分泌泡内，当细胞在受到胞外信号刺激时，分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去。
*
学习资料
胞吞作用和胞吐作用的动态过程 对质膜更新和维持细胞的生存与生长是必要的
《主动运输》 知识清单
《主动运输》知识清单一、什么是主动运输主动运输是指物质逆浓度梯度，在载体蛋白和能量的作用下将物质运进或运出细胞的过程。
与被动运输（如自由扩散和协助扩散）不同，主动运输的特点在于它能够克服浓度差，将物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧。
这就好像是在逆水行舟，需要额外的力量才能实现。
二、主动运输的特点1、逆浓度梯度运输物质从低浓度区域向高浓度区域移动，这与被动运输中物质顺着浓度梯度的自然流动方向相反。
2、需要载体蛋白载体蛋白就像是专门为运输特定物质而设计的“车辆”。
它们具有特定的结合位点，能够与被运输的物质结合，然后发生构象变化，将物质转运到膜的另一侧释放。
3、消耗能量主动运输过程需要消耗细胞代谢产生的能量，通常是 ATP（三磷酸腺苷）水解提供的能量。
三、主动运输的意义1、维持细胞内物质的浓度平衡细胞内的各种物质需要保持一定的浓度范围，才能保证细胞的正常生理功能。
主动运输可以使细胞主动摄取所需的营养物质，同时排出不需要的或过量的物质，从而维持细胞内环境的稳定。
2、吸收营养物质例如，植物根系通过主动运输从土壤中吸收矿物质离子，这些离子对于植物的生长和发育至关重要。
3、排泄废物细胞可以通过主动运输将代谢产生的废物排出细胞外，防止其在细胞内积累对细胞造成损害。
4、建立跨膜离子梯度这对于神经细胞的兴奋传导、肌肉细胞的收缩等生理过程具有重要意义。
四、主动运输的类型1、原发性主动运输直接利用 ATP 水解提供的能量来驱动物质的跨膜运输。
例如，钠钾泵就是一种常见的原发性主动运输蛋白，它能够将钠离子泵出细胞，同时将钾离子泵入细胞，从而维持细胞内外的钠钾离子浓度差。
2、继发性主动运输利用原发性主动运输所形成的离子浓度梯度的势能来驱动其他物质的跨膜运输。
比如，小肠上皮细胞对葡萄糖的吸收就是继发性主动运输，它利用钠离子的浓度梯度势能，与葡萄糖分子一起通过同向转运体进入细胞。
五、主动运输的实例1、植物根系对矿质元素的吸收植物根系从土壤中吸收矿质元素，如氮、磷、钾等，这些元素在土壤中的浓度通常低于植物根细胞内的浓度，因此需要通过主动运输的方式吸收。
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主动运输
主动运输的特点是：①逆浓度梯度（逆化学梯度）运输；②需要能量（由ATP直接供能）或与释放能量的过程偶联（协同运输）；③都有载体蛋白。
主动运输所需的能量来源主要有：
1.协同运输中的离子梯度动力；
2.ATP驱动的泵通过水解ATP获得能量；
3.光驱动的泵利用光能运输物质，见于细菌。
一、钠钾泵
实际上就是Na+-K+ATP酶（图5-7），一般认为是由2个大亚基、2个小亚基组成的4聚体。
Na+-K+ATP酶通过磷酸化和去磷酸化过程发生构象的变化，导致与Na+、K+的亲和力发生变化。
在膜内侧Na+与酶结合，激活ATP酶活性，使ATP分解，酶被磷酸化，构象发生变化，于是与Na+结合的部位转向膜外侧；这种磷酸化的酶对Na+的亲和力低，对K+的亲和力高，因而在膜外侧释放Na+、而与K+结合。
K+与磷酸化酶结合后促使酶去磷酸化，酶的构象恢复原状，于是与K+结合的部位转向膜内侧，K+与酶的亲和力降低，使K+在膜内被释放，而又与Na+结合。
其总的结果是每一循环消耗一个ATP；转运出三个Na+，转进两个K+。
钠钾泵的一个特性是他对离子的转运循环依赖自磷酸化过程，ATP上的一个磷酸基团转移到钠钾泵的一个天冬氨酸残基上，导致构象的变化。
通过自磷酸化来转运离子的离子泵就叫做P-type，与之相类似的还有钙泵和质子泵。
它们组成了功能与结构相似的一个蛋白质家族。
Na+-K+泵作用是：①维持细胞的渗透性，保持细胞的体积；②维持低Na+高K+的细胞内环境，维持细胞的静息电位。
乌本苷（ouabain）、地高辛（digoxin）等强心剂能抑制心肌细胞Na+-K+泵的活性；从而降低钠钙交换器效率，使内流钙离子增多，加强心肌收缩，因而具有强心作用。
图5-7 钠钾泵
钾离子通道
所有活细胞都被一层膜包围着,它把细胞内的液态世界与外部环境隔离开.膜质可以有效的阻止小离子通过(而且像蛋白质和核酸这样的大分子也一样),因此为细胞提供了新的机遇:可以根据离子浓度的差异进行快速的信号传导.首先,细胞可提高其内部的钾离子浓度;而后,由于瞬时刺激膜上的某些通道迅即被打开,钾离子被释放,使得整个细胞的钾离子浓度发生巨大变化,由此产生信号传导.此过程在各种细胞形式中都存在,如细菌细胞,植物细胞和动物细胞.有两个关于离子通道作用的例子:肌肉收缩(由钙离子释放起始的)和神经细胞信号传导(包含一个复杂的那钾离子交换).
二、离子通道是神经系统中信号传导的基本元件
当你闻过一朵花,你会知道这是一枝玫瑰;或者当你的手要触及炙热的东西时,你会立即把手缩回来.这都是由于人的鼻腔和手部的感觉器官通过离子释放把信号由神经传递给大脑,在由大脑做出适当的反应而完成的.其中,神经细胞摄入了大量钾离子并选择性地泵出钠离子从而进行了信号的传递,并因此在膜内外产生了一个电势差.为了传递信号,神经细胞首先打开钠离子通道,摄入钠离子,降低膜内外的电势差.然后打开钾离子通道,排出钾离子,使膜电位重新恢复到静息水平.此后通过其他通道和泵使钠钾离子在细胞内外得到重新分布.由于这种巧妙设计,这些通道对膜电位都非常灵敏,稍有变化通道就会打开.所以,神经细胞一段的通道被打开时产生的离子流会瞬时引发质膜下游通道的打开.结果导致信号通过通道开启传播波沿着质膜迅速传播直至末端.
三、钾离子通道
钾离子通道的通透特异性允许钾离子通过质膜,而阻碍其他离子通透-特别是钠离子.这些通道一般由两部分组成:一部分是通道区,他选择并允许钾离子通过,而阻碍钠离子;另一部分是门控开关,根据环境中的信号而开关通道,结构展示在蛋白库编号1bl8,展示的是一种细菌的钾离子通道的通道区部分,它由四个同源的跨膜蛋白质组成,在中心部分形成一个选择性的孔洞.钾离子(绿色)以每秒一亿个的速度自由通过.由于特异的选择性,每一万个钾离子通过才允许一个钠离子通过.在下一页的晶体图中可以看到,通道结构是如何完成特异性选择的.。