離子通道(ion channel)和運輸機(transporter)的區別

關鍵區別-離子通道與運輸工具

活細胞以多種方式不斷地將所需的分子輸送到細胞活性和離子上。細胞從周圍的細胞外液中獲取分子和離子，以保持細胞的完整性。因此，可以觀察到它在質膜中不斷的流動。k+、Na+、Ca+等離子和葡萄糖、ATP、蛋白質、m-RNA等分子不斷進出細胞。分子和離子基於擴散原理（粒子從高濃度區到低濃度區的運動）在膜上移動，這被稱為被動傳輸。但在某些情況下，分子和離子逆著它們的濃度梯度移動，這就是所謂的由ATP自發支持的主動運輸。脂質雙層膜對大多數分子和離子（水、氧氣和二氧化碳除外）都是不可滲透的，它是分子和離子在生物膜上傳輸過程中遇到的主要限制。因此，分子和離子在細胞膜上的主動轉運和被動轉運對活細胞至關重要。離子通道和轉運子的關鍵區別可以解釋為離子通道參與了離子的被動輸運。相反，轉運蛋白通過消耗ATP參與離子的主動轉運。

什麼是離子通道(ion channel)？

離子通道受體是位於質膜上的多聚蛋白。這些蛋白質中的每一種都是這樣排列的，它們形成了從膜的一邊延伸到另一邊的孔延伸通道。這些通道被稱為離子通道。離子通道具有根據細胞外接收到的化學、電和機械信號來打開和關閉的能力。

圖01：離子通道

離子通道的開放是一個轉瞬即逝的事件。這隻需要幾毫秒。然後它們關閉，進入一個休息階段，短時間內對信號沒有反應。離子通道只能使離子沿著濃度梯度向下移動（從高濃度到低濃度）。如果打開離子通道，離子（k+、Na+、Ca+）將流向其濃度最低的區域。當一種神經遞質與一種致離子受體結合時，它會改變形狀並允許離子流動。這被稱為配體門控離子通道。另外，一些離子通道是根據膜上的電壓變化而激活的。這被稱為電壓門控離子通道。離子通道被認為是被動的，因為不需要能量（ATP）來激活蛋白質。只需要配體或改變電壓。

什麼是離子運輸機(ion transporter)？

在生物學意義上，轉運蛋白是一種跨膜蛋白，它通過主動轉運的過程使離子逆著濃度梯度穿過質膜。主要的轉運分子是像atp酶一樣的酶。然後這些主要的轉運分子轉換儲存在ATP分子中的能量，以便將離子從低濃度轉移到高濃度。

圖02：離子運輸機

也有二級運輸工具。與初級轉運蛋白利用ATP能量產生濃度梯度不同，次級轉運蛋白利用初級轉運蛋白產生的濃度梯度產生的能量。氯化鈉轉運體以其濃度梯度輸送離子。它們將第二個分子在同一方向上的傳輸耦合起來。反轉運體也使用濃度梯度，但耦合的分子被輸送到相反的方向。

離子通道(ion channel)和運輸機(transporter)的共同點

兩者都是蛋白質分子。
兩種離子都能穿過質膜。
兩者都有助於維持細胞的完整性。
這兩種方法都有助於將重要離子（k+、Na+、Ca+）運進和運出細胞，以維持它們在細胞內外所需的離子濃度。

離子通道(ion channel)和運輸機(transporter)的區別

離子通道與轉運體
離子通道是一種孔形成膜蛋白，它允許離子通過通道孔。	轉運體是一種跨膜蛋白，它通過主動轉運使離子沿著質膜的濃度梯度移動。
離子輸運
離子通道將離子從高濃度傳輸到低濃度。	轉運體將離子從低濃度輸送到高濃度。
離子輸運方式
離子通道涉及被動離子輸運。	運輸涉及主動運輸。
ATP的使用
離子通道不使用ATP能量。	轉運體利用儲存在ATP分子中的能量。
離子輸送方式
離子通道利用配體或改變膜上的電壓來傳輸離子。	運輸機使用一級和二級運輸機來傳輸離子。
方向
離子通道使離子沿著濃度梯度向下移動。	轉運體逆著濃度梯度移動離子。

總結 - 離子通道(ion channel) vs. 運輸機(transporter)

細胞以多種方式不斷地在細胞內外進行必需分子的運輸。細胞從周圍的細胞外液中獲取分子和離子，以保持細胞的完整性。觀察到它在質膜中不斷地流動。k+、Na+、Ca+等離子和葡萄糖、ATP、蛋白質、m-RNA等分子不斷進出細胞。主動和被動運輸是細胞通過質膜運輸離子的兩種方式。離子通道參與離子的被動傳輸。轉運體利用ATP的能量參與離子的主動運輸。因此，這可以解釋為離子通道和轉運體之間的區別。