离子通道运输

与转运蛋白不同，通道蛋白形成跨膜的亲水性孔道，可以让特定的无机离子快速地顺浓度梯度穿过脂双层。因为这些通道蛋白主要是运输特定的无机离子，如钠离子、钾离子、钙离子和氯离子等，所以它们也称作离子通道。目前已发现了一百多种离子通道，在肌肉细胞中的离子通道对电兴奋信号响应，在神经系统中的离子通道传递多种电信号，典型的单个神经元在质膜上不同位置可有十多种离子通道。离子通道并不局限于电兴奋细胞中，在所有动物细胞都存在，在植物细胞和微生物中也能找到，例如在含羞草中离子通道可以响应并传播叶片关闭的信号，在单细胞的草履虫里离子通道可以帮助它在碰到障碍时转向。

离子通道的通透效率要比转运蛋白高，一个开放的通道每秒可通过1亿个离子，这比转运蛋白要快十万倍。对于许多细胞，控制这些离子的流动是非常重要的，特别是神经细胞可以利用不同的通道蛋白来完成信号的接收、传导和传递。但是通道蛋白不能利用能量进行主动延输，只能是顺浓度梯度的被动运输。

由于膜两边带电荷离子的分布差异，使得膜两边有电位差，动物细胞的静息膜电位在-20～-120mV之间。膜电位是由主动生电泵与离子的被动扩散共同作用形成的，在植物、真菌以及线粒体内膜上，膜电位主要是由生电泵产生的。但在动物细胞中，膜电位主要是由被动的离子扩散特别是钾离子的被动扩散产生。几乎在所有动物细胞膜上都存在钾通道，它是最常见的一种离子通道，钾通道能保持质膜对钾离子的选择性通透，它在维持膜电位中起着关键的作用。

动物细胞内有大量的阴离子，而钠离子浓度低，那么就需要其他阳离子以维持电荷平衡，这主要是由钾离子来实现。除了钠钾泵可以主动将钾离子输入细胞，另外还有一种可以在膜静息情况下开放的钾通道，称作钾离子泄漏通道，钾离子也可以通过这个通道自由进出细胞。这些钾通道的存在，维持了胞内钾离子浓度的相对恒定，使得胞内负电荷吸引钾离子的电势能，与钾离子顺浓度梯度泄漏出去的化学势能达到平衡。膜电位是电势能的反映，所以可以通过钾离子浓度梯度的化学势能来粗略计算。

钾离子浓度梯度是影响膜电位最主要的因素，其他离子的浓度梯度也有明显影响。膜对一种离子的通透性越强，膜电位受到这个离子的影响就越大，改变膜对离子的通透性可以对膜电位有明显的影响，例如钠钾泵失活会马上引起膜电位下降。离子通道与膜电位的关系，是它在电兴奋细胞中起着关键作用的原因。
 

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