執(zhí)業(yè)醫(yī)師輔導(dǎo)精華生理學(xué)——跨膜運(yùn)輸(三)

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    3、環(huán)核苷酸門通道
    與電壓門控性通道家族關(guān)系密切的是CNG通道,從蛋白質(zhì)序列來看,它們與電壓門鉀通道結(jié)構(gòu)相似,也有6個(gè)跨膜片段,各為帶電荷片段,P區(qū)構(gòu)成孔道內(nèi)側(cè),整個(gè)通道為四聚體結(jié)構(gòu)。在CNG通道中,細(xì)胞內(nèi)的C末端較長(zhǎng),上面含有環(huán)核苷酸的結(jié)合位點(diǎn)。
    環(huán)核苷酸門通道分布于化學(xué)感受器和光感受器中,與膜外信號(hào)的轉(zhuǎn)換有關(guān)。如氣味分子與化學(xué)感受器中的G蛋白偶聯(lián)型受體結(jié)合,可激活腺苷酸環(huán)化酶,產(chǎn)生cAMP,開啟cAMP門控陽離子通道,引起鈉離子內(nèi)流,膜去極化,產(chǎn)生神經(jīng)沖動(dòng),最終形成嗅覺或味覺。
    4、機(jī)械門通道
    細(xì)胞可以接受各種各樣的機(jī)械力刺激,如摩擦力、壓力、牽拉力、重力、剪切力等。細(xì)胞將機(jī)械刺激的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電化學(xué)信號(hào)最終引起細(xì)胞反應(yīng)的過程稱為機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。
    目前比較明確的有兩類機(jī)械門通道,其一是牽拉活化或失活的離子通道,另一類是剪切力敏感的離子通道,前者幾乎存在于所有的細(xì)胞膜,研究較多的有血管內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞以及內(nèi)耳中的毛細(xì)胞等,后者僅發(fā)現(xiàn)于內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞。牽拉敏感的離子通道是指能直接被細(xì)胞膜牽拉所開放或關(guān)閉的離子通道。其特點(diǎn)為對(duì)離子的無選擇性、無方向性、非線性以及無潛伏期。這種通道為2價(jià)或1價(jià)的陽離子通道,有Na+、K+、Ca2+,以Ca2+為主。研究表明,當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞被牽拉時(shí),由于通道開放引起Ca2+內(nèi)流,使以Ca2+介導(dǎo)的血管活性物質(zhì)分泌增多,Ca2+還可作為胞內(nèi)信使,導(dǎo)致進(jìn)一步的反應(yīng)。
    內(nèi)耳毛細(xì)胞頂部的聽毛也是對(duì)牽拉力敏感的感受裝置,聽毛彎曲時(shí),毛細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)暫短的感受器電位。從聽毛受力而致聽毛根部所在膜的變形,到該處膜出現(xiàn)跨膜離子移動(dòng)之間,只有極短的潛伏期,
    5、水通道
    長(zhǎng)期以來, 普遍認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)外的水分子是以簡(jiǎn)單擴(kuò)散的方式透過脂雙層膜。后來發(fā)現(xiàn)某些細(xì)胞在低滲溶液中對(duì)水的通透性很高, 很難以簡(jiǎn)單擴(kuò)散來解釋。如將紅細(xì)胞移入低滲溶液后,很快吸水膨脹而溶血,而水生動(dòng)物的卵母細(xì)胞在低滲溶液不膨脹。因此,人們推測(cè)水的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)除了簡(jiǎn)單擴(kuò)散外, 還存在某種特殊的機(jī)制, 并提出了水通道的概念。
    1988年Agre在分離純化紅細(xì)胞膜上的Rh血型抗原時(shí),發(fā)現(xiàn)了一個(gè)28 KD 的疏水性跨膜蛋白,稱為CHIP28 ,1991年得到CHIP28的cDNA 序列,Agre將CHIP28的mRNA注入非洲爪蟾的卵母細(xì)胞中,在低滲溶液中,卵母細(xì)胞迅速膨脹,并于5 分鐘內(nèi)破裂,純化的CHIP28置入脂質(zhì)體,也會(huì)得到同樣的結(jié)果。細(xì)胞的這種吸水膨脹現(xiàn)象會(huì)被Hg2+抑制,而這是已知的抑制水通透的處理措施。這一發(fā)現(xiàn)揭示了細(xì)胞膜上確實(shí)存在水通道,Agre因此而與離子通道的研究者Roderick MacKinnon共享2003年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
    目前在人類細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)的此類蛋白至少有11種,被命名為水通道蛋白,均具有選擇性的讓水分子通過的特性。在實(shí)驗(yàn)植物擬南芥中已發(fā)現(xiàn)35個(gè)這類水通道。
    水通道的活性調(diào)節(jié)可能具有以下途徑:通過磷酸化使AQP的活性增強(qiáng);通過膜跑運(yùn)輸改變膜上AQP的含量,如血管加壓素(抗利尿激素) 對(duì)腎臟遠(yuǎn)曲小管和集合小管上皮細(xì)胞水通透性調(diào)節(jié);通過調(diào)節(jié)基因表達(dá),促進(jìn)AQP的合成。