イオンチャンネルとトランスポーターの違い

生きている細胞は、細胞活動に必要な分子やイオンを常に様々な方法で運んでいます。細胞は、周囲の細胞外液から分子やイオンを得て、細胞の健全性を保っている。k+、na+、ca+の血漿や、グルコース、ATP、タンパク質、m-rnaなどの分子は、常に細胞内を出入りしていることになる。分子やイオンは、受動輸送と呼ばれる拡散（高濃度領域から低濃度領域への粒子の移動）の原理に基づいて、膜を越えて移動します。しかし、場合によっては、分子やイオンがその濃度勾配に逆らって移動することがあり、これはatpによる自発的支持と呼ばれる...

イオンチャネルとトランスポーターの主な違い

生きている細胞は、細胞活動に必要な分子やイオンを常に様々な方法で運んでいます。細胞は、周囲の細胞外液から分子やイオンを得て、細胞の健全性を保っている。k+、Na+、Ca+プラズマや、グルコース、ATP、タンパク質、m-RNAなどの分子は、常に細胞内を出入りしているのだ。分子やイオンは、受動輸送と呼ばれる拡散（高濃度領域から低濃度領域への粒子の移動）の原理に基づいて、膜を越えて移動します。しかし、場合によっては、分子やイオンがその濃度勾配に逆らって移動することがある。これは、ATPによって自発的にサポートされる能動輸送と呼ばれるものである。脂質二重層は、ほとんどの分子やイオン（水、酸素、二酸化炭素を除く）に対して不透過性であり、生体膜を介した分子やイオンの輸送において遭遇する主な制限である。したがって、細胞膜を介した分子やイオンの能動的・受動的な輸送は、生きている細胞にとって不可欠なものである。イオンチャネルとトランスポーターの重要な違いは、イオンチャネルがイオンの受動的輸送に関与していることで説明できる。一方、トランスポータータンパク質は、ATPを消費してイオンの能動輸送に関与するタンパク質である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. イオンチャネルとは 3. イオントランスポーターとは 4. イオンチャネルとトランスポーターの類似点 5. 横並び比較-イオンチャネルとトランスポーターの表形式 6. まとめ

イオンチャンネルは何ですか？

イオンチャネル受容体は、細胞膜上に存在する多量体タンパク質である。これらのタンパク質はそれぞれ、膜の片側から反対側へ伸びる孔のあるチャネルを形成するように配置されている。これらのチャネルは、イオンチャネルと呼ばれています。イオンチャネルは、細胞外で受け取った化学的、電気的、機械的な信号に応じて開閉する機能を持っています。

図01：イオンチャンネル

イオンチャネルの開口は一瞬の出来事である。数ミリ秒しかかかりません。その後、閉じて休息期に入り、しばらくは信号に反応しない。イオンチャネルは、濃度勾配（高濃度から低濃度へ）の下でのみイオンを移動させることができます。イオンチャネルが開かれると、イオン（k+、Na+、Ca+）はその濃度が最も低い領域に流れ込むことになる。神経伝達物質がイオン性受容体に結合すると、受容体の形が変わり、イオンの流れができるようになります。これはリガンドゲートイオンチャンネルと呼ばれるものである。あるいは、膜の電圧の変化に応答して活性化するイオンチャネルもある。これは電位依存性イオンチャネルと呼ばれるものです。イオンチャネルは、タンパク質を活性化するためのエネルギー（ATP）を必要としないため、受動的であると考えられています。必要なのはリガンドや電圧の変化だけです。

イオントランスポーターは何ですか？

生物学的な意味では、トランスポータータンパク質は、能動輸送のプロセスを通じて、イオンが濃度勾配に逆らって細胞膜を通過することを可能にする膜貫通タンパク質である。主なトランスポーター分子は、アトパーゼのような酵素である。そして、この主要なトランスポーター分子は、ATP分子に蓄えられたエネルギーを変換して、低濃度から高濃度へとイオンを移送するのである。

図02：イオントランスポーター

二次輸送も可能です。二次輸送体は、ATPのエネルギーを使って濃度勾配を作り出す一次輸送体とは異なり、一次輸送体タンパク質が作り出す濃度勾配によって発生するエネルギーを利用するもので、一次輸送体タンパク質が作り出す濃度勾配を利用している。NaClトランスポーターは、その濃度勾配を利用してイオンを輸送する。2つ目の分子が同じ方向に移動するように結合しているのです。アンチトランスポーターも濃度勾配を利用するが、結合した分子は逆方向へ輸送される。

イオンチャンネルとトランスポーターの共通点

どちらもタンパク質分子である。
どちらのイオンも細胞膜を通過することができます。
どちらも細胞の健全性を維持するのに役立ちます。
いずれの方法も、重要なイオン（k+、Na+、Ca+）を細胞内外に輸送し、必要なイオン濃度を維持するのに役立っています。