（二）通道蛋白通道蛋白是衡跨質(zhì)膜的親水性通道，允許適當(dāng)大小的離子順濃度梯度通過(guò)，故又稱(chēng)離子通道。有些通道蛋白形成的通道通常處于開(kāi)放狀態(tài)，如鉀泄漏通道，允許鉀離子不斷外流。有些通道蛋白平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，即“門(mén)”不是連續(xù)開(kāi)放的，僅在特定刺激下才打開(kāi)，而且是瞬時(shí)開(kāi)放瞬時(shí)關(guān)閉，在幾毫秒的時(shí)間里，一些離子、代謝物或其他溶質(zhì)順著濃度梯度自由擴(kuò)散通過(guò)細(xì)胞膜，這類(lèi)通道蛋白又稱(chēng)為門(mén)通道。
門(mén)通道可以分為四類(lèi)：配體門(mén)通道、電位門(mén)通道、環(huán)核苷酸門(mén)通道和機(jī)械門(mén)通道。
不同通道對(duì)不同離子的通透性不同，即離子選擇性。這是由通道的結(jié)構(gòu)所決定的，只允許具有特定離子半徑和電荷的離子通過(guò)。根據(jù)離子選擇性的不同，通道可分為鈉通道、鈣通道、鉀通道、氯通道等。但通道的離子選擇性只是相對(duì)的而不是絕對(duì)的，比如，鈉通道除主要對(duì)Na+通透外，對(duì)NH4+也通透，甚至于對(duì)K+也稍有通透。
1、配體門(mén)通道
表面受體與細(xì)胞外的特定物質(zhì)（配體ligand）結(jié)合，引起門(mén)通道蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，結(jié)果使“門(mén)”打開(kāi)，又稱(chēng)離子通道型受體。分為陽(yáng)離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體，和陰離子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受體。
N型乙酰膽堿受體是目前了解較多的一類(lèi)配體門(mén)通道。它是由4種不同的亞單位組成的5聚體，總分子量約為290kd.亞單位通過(guò)氫鍵等非共價(jià)鍵，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)為α2βγδ的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)α亞單位是同兩分子Ach相結(jié)合的部位。
Ach門(mén)通道具有具有三種狀態(tài)：開(kāi)啟、關(guān)閉和失活。當(dāng)受體的兩個(gè)α亞單位結(jié)合Ach時(shí)，引起通道構(gòu)象改變，通道瞬間開(kāi)啟，膜外Na+內(nèi)流，膜內(nèi)K+外流。使該處膜內(nèi)外電位差接近于0值，形成終板電位，然后引起肌細(xì)胞動(dòng)作電位，肌肉收縮。即是在結(jié)合Ach時(shí)，Ach門(mén)通道也處于開(kāi)啟和關(guān)閉交替進(jìn)行的狀態(tài)，只不過(guò)開(kāi)啟的概率大一些（90%）。Ach釋放后，瞬間即被乙酰膽堿酯酶水解，通道在約1毫秒內(nèi)關(guān)閉。如果Ach存在的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（約20毫秒后），則通道會(huì)處于失活狀態(tài)。
筒箭毒和α銀環(huán)蛇毒素可與乙酰膽堿受體結(jié)合，但不能開(kāi)啟通道，導(dǎo)致肌肉麻痹。
2、電位門(mén)通道
電位門(mén)通道是對(duì)細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外特異離子濃度發(fā)生變化時(shí)，或?qū)ζ渌碳ひ鹉る娢蛔兓瘯r(shí)，致使其構(gòu)象變化，“門(mén)”打開(kāi)。如：神經(jīng)肌肉接點(diǎn)由Ach門(mén)控通道開(kāi)放而出現(xiàn)終板電位時(shí)，這個(gè)電位改變可使相鄰的肌細(xì)胞膜中存在的電位門(mén)Na+通道和K+通道相繼激活（即通道開(kāi)放），引起肌細(xì)胞動(dòng)作電位；動(dòng)作電位傳至肌質(zhì)網(wǎng)，Ca2+通道打開(kāi)引起Ca2+外流，引發(fā)肌肉收縮。
根據(jù)對(duì)Na+、K+、Ca2+通道蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)它們一級(jí)結(jié)構(gòu)中的氨基酸排列有相當(dāng)大的同源性，屬于同一蛋白質(zhì)家族，是由同一個(gè)遠(yuǎn)祖基因演化而來(lái)。K+電位門(mén)通道由四個(gè)α亞單位（I-IV）構(gòu)成（圖5-6），每個(gè)亞單位均有6個(gè)（S1-S6）跨膜α螺旋節(jié)段，N和C端均位于胞質(zhì)面。連接S5-S6段的發(fā)夾樣β折疊 （P區(qū)或H5區(qū)），構(gòu)成通道的內(nèi)襯，大小可允許K+通過(guò)。
K+通道具有三種狀態(tài)：開(kāi)啟、關(guān)閉和失活。目前認(rèn)為S4段是電壓感受器， S4高度保守，屬于疏水片段，但每隔兩個(gè)疏水殘基即有一個(gè)帶正電荷的精氨酸或賴(lài)氨酸殘基。S4段上的正電荷可能是門(mén)控電荷，當(dāng)膜去極化時(shí)（膜外為負(fù)，膜內(nèi)為正），引起帶正電荷的氨基酸殘基轉(zhuǎn)向細(xì)胞外側(cè)面，通道蛋白構(gòu)象改變，“門(mén)”打開(kāi)，大量K+外流，此時(shí)相當(dāng)于K+的自由擴(kuò)散。K+電位門(mén)它和Ach配體門(mén)一樣只是瞬間（約幾毫秒）開(kāi)放，然后失活。此時(shí)N端的球形結(jié)構(gòu)，堵塞在通道中央，通道失活，稍后球體釋放，“門(mén)”處于關(guān)閉狀態(tài)。
鏈霉菌的鉀離子通道KcsA也是由四個(gè)亞單位構(gòu)成的，但每個(gè)亞基只有兩個(gè)跨膜片段，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。1998年，Roderick MacKinnon 等用X射線衍射技術(shù)獲得了高分辨的KcsA通道圖像，發(fā)現(xiàn)離子通透過(guò)程中離子的選擇性主要發(fā)生在狹窄的選擇性過(guò)濾器中。選擇性過(guò)濾器長(zhǎng)1.2nm，孔徑約為0.3nm（K+脫水后直徑約0.26nm），內(nèi)部形成一串鉀離子特異結(jié)合位點(diǎn)，從而只有鉀離子能夠“排隊(duì)”通過(guò)通道。
河豚毒素能阻滯鈉通道，毒素帶正電荷的胍基伸人鈉通道的離子選擇性過(guò)濾器，和通道內(nèi)壁上的游離羧基結(jié)合，毒素其余部分堵塞通道外側(cè)端，妨礙鈉離子進(jìn)入，導(dǎo)致肌肉麻痹。
門(mén)通道可以分為四類(lèi)：配體門(mén)通道、電位門(mén)通道、環(huán)核苷酸門(mén)通道和機(jī)械門(mén)通道。
不同通道對(duì)不同離子的通透性不同，即離子選擇性。這是由通道的結(jié)構(gòu)所決定的，只允許具有特定離子半徑和電荷的離子通過(guò)。根據(jù)離子選擇性的不同，通道可分為鈉通道、鈣通道、鉀通道、氯通道等。但通道的離子選擇性只是相對(duì)的而不是絕對(duì)的，比如，鈉通道除主要對(duì)Na+通透外，對(duì)NH4+也通透，甚至于對(duì)K+也稍有通透。
1、配體門(mén)通道
表面受體與細(xì)胞外的特定物質(zhì)（配體ligand）結(jié)合，引起門(mén)通道蛋白發(fā)生構(gòu)象變化，結(jié)果使“門(mén)”打開(kāi)，又稱(chēng)離子通道型受體。分為陽(yáng)離子通道，如乙酰膽堿、谷氨酸和五羥色胺的受體，和陰離子通道，如甘氨酸和γ－氨基丁酸的受體。
N型乙酰膽堿受體是目前了解較多的一類(lèi)配體門(mén)通道。它是由4種不同的亞單位組成的5聚體，總分子量約為290kd.亞單位通過(guò)氫鍵等非共價(jià)鍵，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)為α2βγδ的梅花狀通道樣結(jié)構(gòu)，其中的兩個(gè)α亞單位是同兩分子Ach相結(jié)合的部位。
Ach門(mén)通道具有具有三種狀態(tài)：開(kāi)啟、關(guān)閉和失活。當(dāng)受體的兩個(gè)α亞單位結(jié)合Ach時(shí)，引起通道構(gòu)象改變，通道瞬間開(kāi)啟，膜外Na+內(nèi)流，膜內(nèi)K+外流。使該處膜內(nèi)外電位差接近于0值，形成終板電位，然后引起肌細(xì)胞動(dòng)作電位，肌肉收縮。即是在結(jié)合Ach時(shí)，Ach門(mén)通道也處于開(kāi)啟和關(guān)閉交替進(jìn)行的狀態(tài)，只不過(guò)開(kāi)啟的概率大一些（90%）。Ach釋放后，瞬間即被乙酰膽堿酯酶水解，通道在約1毫秒內(nèi)關(guān)閉。如果Ach存在的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（約20毫秒后），則通道會(huì)處于失活狀態(tài)。
筒箭毒和α銀環(huán)蛇毒素可與乙酰膽堿受體結(jié)合，但不能開(kāi)啟通道，導(dǎo)致肌肉麻痹。
2、電位門(mén)通道
電位門(mén)通道是對(duì)細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外特異離子濃度發(fā)生變化時(shí)，或?qū)ζ渌碳ひ鹉る娢蛔兓瘯r(shí)，致使其構(gòu)象變化，“門(mén)”打開(kāi)。如：神經(jīng)肌肉接點(diǎn)由Ach門(mén)控通道開(kāi)放而出現(xiàn)終板電位時(shí)，這個(gè)電位改變可使相鄰的肌細(xì)胞膜中存在的電位門(mén)Na+通道和K+通道相繼激活（即通道開(kāi)放），引起肌細(xì)胞動(dòng)作電位；動(dòng)作電位傳至肌質(zhì)網(wǎng)，Ca2+通道打開(kāi)引起Ca2+外流，引發(fā)肌肉收縮。
根據(jù)對(duì)Na+、K+、Ca2+通道蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)它們一級(jí)結(jié)構(gòu)中的氨基酸排列有相當(dāng)大的同源性，屬于同一蛋白質(zhì)家族，是由同一個(gè)遠(yuǎn)祖基因演化而來(lái)。K+電位門(mén)通道由四個(gè)α亞單位（I-IV）構(gòu)成（圖5-6），每個(gè)亞單位均有6個(gè)（S1-S6）跨膜α螺旋節(jié)段，N和C端均位于胞質(zhì)面。連接S5-S6段的發(fā)夾樣β折疊 （P區(qū)或H5區(qū)），構(gòu)成通道的內(nèi)襯，大小可允許K+通過(guò)。
K+通道具有三種狀態(tài)：開(kāi)啟、關(guān)閉和失活。目前認(rèn)為S4段是電壓感受器， S4高度保守，屬于疏水片段，但每隔兩個(gè)疏水殘基即有一個(gè)帶正電荷的精氨酸或賴(lài)氨酸殘基。S4段上的正電荷可能是門(mén)控電荷，當(dāng)膜去極化時(shí)（膜外為負(fù)，膜內(nèi)為正），引起帶正電荷的氨基酸殘基轉(zhuǎn)向細(xì)胞外側(cè)面，通道蛋白構(gòu)象改變，“門(mén)”打開(kāi)，大量K+外流，此時(shí)相當(dāng)于K+的自由擴(kuò)散。K+電位門(mén)它和Ach配體門(mén)一樣只是瞬間（約幾毫秒）開(kāi)放，然后失活。此時(shí)N端的球形結(jié)構(gòu)，堵塞在通道中央，通道失活，稍后球體釋放，“門(mén)”處于關(guān)閉狀態(tài)。
鏈霉菌的鉀離子通道KcsA也是由四個(gè)亞單位構(gòu)成的，但每個(gè)亞基只有兩個(gè)跨膜片段，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。1998年，Roderick MacKinnon 等用X射線衍射技術(shù)獲得了高分辨的KcsA通道圖像，發(fā)現(xiàn)離子通透過(guò)程中離子的選擇性主要發(fā)生在狹窄的選擇性過(guò)濾器中。選擇性過(guò)濾器長(zhǎng)1.2nm，孔徑約為0.3nm（K+脫水后直徑約0.26nm），內(nèi)部形成一串鉀離子特異結(jié)合位點(diǎn)，從而只有鉀離子能夠“排隊(duì)”通過(guò)通道。
河豚毒素能阻滯鈉通道，毒素帶正電荷的胍基伸人鈉通道的離子選擇性過(guò)濾器，和通道內(nèi)壁上的游離羧基結(jié)合，毒素其余部分堵塞通道外側(cè)端，妨礙鈉離子進(jìn)入，導(dǎo)致肌肉麻痹。