钾离子通道KcsA的选择性过滤器如何实现离子选择性?

作者&投稿:田希 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
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离子通道在生物体内起着关键作用,其选择性地允许特定离子通过,这主要取决于通道的结构。通道种类繁多,如钠通道、钙通道、钾通道和氯通道,它们分别对Na+、Ca2+、K+和Cl-有选择性通透。


配体门通道通过与细胞外配体结合而开启,如N型乙酰胆碱受体,由4种亚单位组成,形成梅花状结构。Ach门通道有三种状态:开启、关闭和失活,结合Ach时开启,释放后快速失活。筒箭毒和α银环蛇毒素则影响其功能,导致肌肉麻痹。


电位门通道如电压门控通道,当膜电位变化时,如神经肌肉接点的终板电位,可激活Na+和K+通道,引发肌肉收缩。Na+通道与K+通道的一级结构表现出高度同源性,它们的构象变化对离子流动至关重要。


K+通道,如KcsA,由四个亚单位构成,结构简单。钾离子的选择性主要在通道的狭窄过滤器中实现,只有直径合适的钾离子能通过。河豚毒素通过阻止钠通道的离子通透,导致麻痹。


环核苷酸门通道与CNG通道类似,涉及化学和光感受器,如嗅觉和味觉的形成。它们对环核苷酸的响应开启离子通道,产生电化学信号。


机械门通道则对各种机械力敏感,如牵拉力和剪切力,引发离子通道的开闭,调控细胞反应,如血管内皮细胞和内耳毛细胞的生理功能。


最后,水通道如CHIP28的发现,证明了细胞膜上的特殊蛋白能促进水分子的跨膜运输,这在红细胞膜和非洲爪蟾卵母细胞的实验中得到了证实,Agre因此荣获了诺贝尔化学奖。


扩展资料

促进扩散又称易化扩散、协助扩散,或帮助扩散。是指非脂溶性物质或亲水性物质, 如氨基酸、糖和金属离子等借助细胞膜上的膜蛋白的帮助顺浓度梯度或顺电化学浓度梯度, 不消耗ATP进入膜内的一种运输方式。




促进扩散的通道
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