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载体蛋白介导的易化扩散介绍

2022.9.07
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zhaoqisun

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运输过程是通过载体蛋白发生可逆的构象变化实现的。载体蛋白是膜上与物质运输有关的穿膜蛋白,对所运输的物质具有高度选择性,当载体蛋白一端表面的特异结合部位与专一的溶质分子结合,引发载体蛋白空间构象改变,将运送的溶质分子从结合的一侧转运到膜的另一侧;变构的载体蛋白对被转运物质的亲和力同时发生改变,于是被转运的溶质分子与载体蛋白分离而被释放,载体蛋白又恢复到原来的构象。载体蛋白通过周而复始的构象变化被反复循环使用。

易化扩散的速率取决于膜两则溶质分子的浓度差。随着浓度差增大,运输速度加快,但当溶质分子与载体蛋白结合的位点饱和时,运输速率达到饱和,不会再增大。载体蛋白的活性可被调节,其中激素起主要调节作用。

大多数哺乳类动物细胞膜上都含有协助葡萄糖从血液扩散到细胞内的葡萄糖转运蛋白(glucose transporter, GLUT), 以易化扩散方式将能萄糖转运人细胞,如人红细胞膜上约有5万个葡萄糖转运蛋白,其数量相当于膜蛋白质总量的5%,最大转运速度约为每秒转运180个葡萄糖分子。葡萄糖转运蛋白家族包括GLUT1-GLUT14,均参与葡萄糖的运输。GLUT1分布于多种细胞的质膜上,对葡萄糖亲和力高,易于葡萄糖吸收进人细胞。GLUT2 主要分布在肝细胞、胰岛β细胞(啮齿类)及小肠和肾具吸收功能的上皮细胞,与葡萄糖的结合具有高泡和度和低亲和性特点。GLUT3分布于脑内神经元细胞,对葡笋糖有很高的亲和力和运输容量,即使在血糖水平略低时也能迅速从细胞外液转运葡萄糖,保障神经元的能量供应。GLUT4分布于肌细胞和脂肪细胞膜上,胰岛素可调节GLUT4的数量。正常情况下,靶细胞的GLUT4以囊泡形式贮存在细胞内,当餐后血糖升高时,刺激胰岛细胞分泌胰岛素,胰岛素刺激靶细胞,使含GLUT4的胞内囊泡迅速移至细胞表面,GLUT4 插入质膜中,以提高葡萄糖的摄取,保证血糖的稳定。相反,当机体处于饥饿状态时,血糖浓度降低,在胰高血糖素作用下,肝糖原降解,产生大量葡萄糖,细胞内葡萄糖糖浓度高于细胞外,葡萄糖结合到载体蛋白细胞内侧的结合部位上,将葡笋唐运到细胞外。糖尿病病人常伴有GLUT4数量不足或功能下降,血糖升高时,葡萄糖不能顺利进人靶细胞,导致血糖持续增高,是产生胰岛素抵抗的原因之一。


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