高中生物细胞膜上的蛋白质

高中生物细胞膜上的蛋白质

作者：彭婷

来源：《教育周报·教研版》2021年第32期

摘要：蛋白质是生命活动的承担者，而其中的膜蛋白作为高中生物学中蛋白质的重要相关内容，一直以来都是高中生学习的重点和难点。本文将按功能对细胞膜蛋白进行分类，探讨不同类型膜蛋白的特征及作用，并举出部分实例。

关键词：细胞膜蛋白种类功能

细胞膜作为细胞系统的边界，无论是细胞代谢、信息交流、免疫还是控制着物质进出细胞等方面都有着极其重要的作用。而膜上的蛋白质有哪些种类？它又在细胞膜的众多功能中行使什么样的功能？简述如下。

一般来说，膜蛋白按照功能的差异，主要可以分为运输蛋白、受体蛋白、连接蛋白、和酶蛋白四类。

一、运输蛋白：运输蛋白又称为膜转运蛋白，分为载体蛋白和通道蛋白

（1）载体蛋白载体蛋白是一种多次跨膜蛋白质，一般能与特定的溶质分子结合，通过自身构象的改变来介导离子或分子的跨膜运转。载体蛋白既能参与主动运输，也能参与被动运输。其依照运输载体类型也能分为单向运输、同向运输和反向运输三种载体[1]。载体蛋白在运输时具有同一性与饱和性，其中同一性是指一种载体蛋白在运输时仅运送某一种物质或与之性质相近的物质。而饱和性是指细胞膜上载体蛋白数量是一定的，当其达到运输饱和之后，运输速度不会更快。参与协助扩散的载体蛋白能加快物质从自由能高向自由能低的一侧跨膜运输，如血浆中的葡萄糖进入红细胞就是这种运输方式。参与主动运输的载体蛋白则需要在ATP 直接供能或者间接供能的条件下，通过结构上的特异结合位点和构象改变影响亲和力的变化完成物质运输。如葡萄糖进入红细胞的主动运输，在该运输过程中，载体蛋白主要是通过结构变形来完成物质运输;而在葡萄糖进入小肠上皮细胞的运输过程中，载体蛋白主要是依靠Na+的流动来进行移动并完成运输。

（2）通道蛋白目前发现的通道蛋白有100多种，可分为水通道蛋白和离子通道蛋白两类。其中水通道蛋白用以控制水在细胞的运输及进出活动，而离子通道蛋白则是完成对特定离子的运输过程。载体蛋白既不与被运输分子结合，也不会移动，只是作为水或者离子运输的通道。通道蛋白具有选择性，因此其运输作用表现为控制水分子通过或控制特定离子通过，而不能随时对水分子或对任何离子生效。通道蛋白不能参与主动运输，而是只能参与被动运输。并且在运输过程中离子通道蛋白和参与离子运输的载体蛋白有着本质性区别：一是离子通道蛋白顺浓度梯度运输，后者逆浓度运输;二是前者的运输速度快于后者。因为前者是以“门”开放的

形式让分子通过，而后者是通过结构变形或者移动进行运输。通道蛋白的运输具有方向性，即由高浓度向低浓度方向运输，并在该过程中不会有能量损耗。水通道蛋白广泛存在于身体的各个部位，是非常重要的运输蛋白，如APQ2水通道蛋白。离子通道蛋白也非常常见，例如神经细胞中控制NA+、K+等离子通透性的离子通道蛋白，直接影响了Na+、K+进入神经细胞的速度。

二、受体蛋白对于多细胞生物，细胞间的通讯方式以分泌并接受化学信号为主，而接受化学信号的分子通常被称为受体蛋白

膜受体蛋白可分为细胞膜表面受体（大多数）和细胞内受体（少数），后者存在于细胞质或细胞核中。受体蛋白多为糖蛋白，主要起细胞识别、信号传递的功能。受体蛋白能识别特异的信号物质并把识别和接受的信号传递到细胞内部。受体蛋白具有特异性、亲和性、饱和性与有效性，在信号传递方面有着快速、准确的特性。信号分子和受体之间并非简单的一对一关系，而是一对多关系，不同的细胞可能具有相同的受体，与同种信号分子结合后产生不同效应，而同一细胞可以有不同的受体。典型的受体蛋白如各组织细胞上的胰岛素受体，其在接受化学信号分子后会使血糖降低。

三、连接蛋白连接蛋白通常起连接细胞的作用，是非常重要的膜蛋白类型

连接蛋白依照连接细胞的方式可以分为紧密连接、锚定连接和通讯连接三种，每种连接方式都有其各自的特点。紧密连接是指通过排列成串的的跨膜蛋白形成“焊接线”，使相邻的细胞膜紧紧靠在一起，没有间隙，阻止可溶性物质甚至包括水分子沿细胞间隙进入体内，其封闭性良好，起到强烈的保护作用。锚定连接就像是使用铆钉进行固定连接一样，被连接的细胞通过某一部分的交叉固定，看起来就像是扣好的纽扣，有着很好的固定作用。通讯连接多发生在动物体内，相连接的细胞间由细胞质通道连通，从而能让小分子通过该通道进行通讯联系。常见的如小肠上皮细胞上的连接蛋白，其通过紧密连接使小肠上皮细胞间不存在空隙，并防止体液进入。

四、酶酶具有催化功能，是生物体内不可或缺的膜蛋白类型

酶的分类形式非常多样化，既能依据反应性质分为氧化还原酶、水解酶等，也能依据化学组成分为单纯蛋白质、缀合蛋白质等，更能依据存在形式分为同工酶、修饰酶等[3]。酶进行催化作用的而原理是先和反应物结合成络合物，并通過降低反应的能来提高反应速度，从而起到催化作用。酶在催化时具有高效性、专一性、多样性和温和性，其中需要注意的是专一性和多样性。前者指一种酶只能催化一种或者一类底物，而后者指的是酶的种类很多。酶广泛存在于人体内，例如咀嚼米饭时，口腔会分泌唾液淀粉酶催化米饭中的淀粉。

原核生物由于没有复杂的细胞器，因此许多功能都是由细胞膜来承担。在细胞膜上往往分布有各种代谢所需的酶。对于真核生物来说，由于内膜系统的复杂性，膜上酶的种类较原核细胞少。

参考文献：

[1]张万明.细胞膜蛋白及其功能[J].生物学教学，2011，36（11）：69-70.

[2]赵宇喆.高中生物蛋白质结构的知识点探讨[J].课程教育研究，2017，（20）：174-175.