离子通道(ion channel)和运输机(transporter)的区别

关键区别-离子通道与运输工具

活细胞以多种方式不断地将所需的分子输送到细胞活性和离子上。细胞从周围的细胞外液中获取分子和离子，以保持细胞的完整性。因此，可以观察到它在质膜中不断的流动。k+、Na+、Ca+等离子和葡萄糖、ATP、蛋白质、m-RNA等分子不断进出细胞。分子和离子基于扩散原理（粒子从高浓度区到低浓度区的运动）在膜上移动，这被称为被动传输。但在某些情况下，分子和离子逆着它们的浓度梯度移动，这就是所谓的由ATP自发支持的主动运输。脂质双层膜对大多数分子和离子（水、氧气和二氧化碳除外）都是不可渗透的，它是分子和离子在生物膜上传输过程中遇到的主要限制。因此，分子和离子在细胞膜上的主动转运和被动转运对活细胞至关重要。离子通道和转运子的关键区别可以解释为离子通道参与了离子的被动输运。相反，转运蛋白通过消耗ATP参与离子的主动转运。

什么是离子通道(ion channel)？

离子通道受体是位于质膜上的多聚蛋白。这些蛋白质中的每一种都是这样排列的，它们形成了从膜的一边延伸到另一边的孔延伸通道。这些通道被称为离子通道。离子通道具有根据细胞外接收到的化学、电和机械信号来打开和关闭的能力。

图01：离子通道

离子通道的开放是一个转瞬即逝的事件。这只需要几毫秒。然后它们关闭，进入一个休息阶段，短时间内对信号没有反应。离子通道只能使离子沿着浓度梯度向下移动（从高浓度到低浓度）。如果打开离子通道，离子（k+、Na+、Ca+）将流向其浓度最低的区域。当一种神经递质与一种致离子受体结合时，它会改变形状并允许离子流动。这被称为配体门控离子通道。另外，一些离子通道是根据膜上的电压变化而激活的。这被称为电压门控离子通道。离子通道被认为是被动的，因为不需要能量（ATP）来激活蛋白质。只需要配体或改变电压。

什么是离子运输机(ion transporter)？

在生物学意义上，转运蛋白是一种跨膜蛋白，它通过主动转运的过程使离子逆着浓度梯度穿过质膜。主要的转运分子是像atp酶一样的酶。然后这些主要的转运分子转换储存在ATP分子中的能量，以便将离子从低浓度转移到高浓度。

图02：离子运输机

也有二级运输工具。与初级转运蛋白利用ATP能量产生浓度梯度不同，次级转运蛋白利用初级转运蛋白产生的浓度梯度产生的能量。氯化钠转运体以其浓度梯度输送离子。它们将第二个分子在同一方向上的传输耦合起来。反转运体也使用浓度梯度，但耦合的分子被输送到相反的方向。

离子通道(ion channel)和运输机(transporter)的共同点

两者都是蛋白质分子。
两种离子都能穿过质膜。
两者都有助于维持细胞的完整性。
这两种方法都有助于将重要离子（k+、Na+、Ca+）运进和运出细胞，以维持它们在细胞内外所需的离子浓度。

离子通道(ion channel)和运输机(transporter)的区别

离子通道与转运体
离子通道是一种孔形成膜蛋白，它允许离子通过通道孔。	转运体是一种跨膜蛋白，它通过主动转运使离子沿着质膜的浓度梯度移动。
离子输运
离子通道将离子从高浓度传输到低浓度。	转运体将离子从低浓度输送到高浓度。
离子输运方式
离子通道涉及被动离子输运。	运输涉及主动运输。
ATP的使用
离子通道不使用ATP能量。	转运体利用储存在ATP分子中的能量。
离子输送方式
离子通道利用配体或改变膜上的电压来传输离子。	运输机使用一级和二级运输机来传输离子。
方向
离子通道使离子沿着浓度梯度向下移动。	转运体逆着浓度梯度移动离子。

总结 - 离子通道(ion channel) vs. 运输机(transporter)

细胞以多种方式不断地在细胞内外进行必需分子的运输。细胞从周围的细胞外液中获取分子和离子，以保持细胞的完整性。观察到它在质膜中不断地流动。k+、Na+、Ca+等离子和葡萄糖、ATP、蛋白质、m-RNA等分子不断进出细胞。主动和被动运输是细胞通过质膜运输离子的两种方式。离子通道参与离子的被动传输。转运体利用ATP的能量参与离子的主动运输。因此，这可以解释为离子通道和转运体之间的区别。