细胞膜上的离子通道

（一）离子通道的性质和分类

1．性质　离子通道是一类跨膜糖蛋白，是由多个亚单位（subunits）构成的复合体，构成通道的是α1亚单位；不同离子通道还有α2、β、γ和δ等亚单位，其作用可能是参与通道活动的调节。体内不同功能的细胞膜上分布有不同的离子通道。随着研究的深入，新的离子通道将会不断被发现，其分子结构和作用也将逐渐得以探明。

2．分类　用膜片钳技术、蛋白质化学和分子生物学等方法，现已从不同的细胞膜中分离、纯化并克隆出Na＋、K＋、Ca2＋和Cl－等离子通道。根据引起这些离子通道开放和关闭的条件不同，可将其分为以下三类。

（1）电压门控性通道：离子通道的开放或关闭受细胞膜内外的电位变化控制，这类通道称为电压门控性通道（voltage gated channel）。这类通道的分子结构中存在一些对跨膜电位变化敏感的亚单位，可诱发整个通道的功能状态的改变，进而引起相应的离子越膜运动，主要分布在神经细胞和肌细胞膜中。

（2）化学门控性通道：在细胞膜上的特异性受体和递质、激素或药物等化学物质结合后，才引起开放或关闭的离子通道，称为化学门控性通道（chemical gated channel），主要分布在终板膜和神经细胞的突触以及腺体等部位，它们是实现受体功能的效应器。

（3）机械门控性通道：在细胞受到机械刺激时才引起开放或关闭的离子通道，称为机械门控性通道（mechanically gated channel），这类通道主要分布在皮肤和内耳毛细胞等部位，在感受器的机械－电换能中发挥作用。(https://www.daowen.com)

（二）离子通道的特征

1．对离子通过具有选择性　对离子的通过具有选择性是通道的共同特征。但通道开放时对离子的选择性通透只是相对的。例如，K＋通道除主要对K＋通透外，还允许少量Na＋通过；Ca2＋通道也允许少量Na＋通过。

单通道水平的研究揭示，当兴奋性递质同突触后膜上的特异性受体结合后，后膜上开放的是一种对Na＋和K＋无选择性的离子通道，两者可同时通过，但Na＋内流大于K＋外流而形成兴奋性突触后电位。神经细胞动作电位，则是由独立的Na＋和K＋通道先后激活开放引起的。

此外，各离子在经其通道越膜运动过程中，对其他离子通道的状态产生影响作用，如心肌细胞膜上Na＋内流使膜除极过程中，可引起膜上的Ca2＋通道激活（见离子在心室肌细胞活动中的作用）。

2．通道功能状态的周期性　在神经和心室肌细胞的动作电位形成中，首先是电压门控性Na＋通道激活开放，Na＋内流，使膜内电位经历除极和反极化的变化，形成动作电位的上升支。Na＋通道激活开放后，很快就失活关闭，Na＋内流停止。处于失活关闭的Na＋通道，不能直接进入再次激活开放的状态，必须从失活进入备用状态后，才能再次接受刺激而激活开放，这一过程称为复活。这也是在一次兴奋过程中存在一定时间的不应期的原因。在心室肌细胞膜上的Na＋通道复活到备用的时间较神经细胞的长，故在一次兴奋后的绝对不应期持续时间可达100ms或更长，而神经细胞通常只持续1～2ms。Na＋通道经历激活－失活－备用的周期性变化，是由于通道蛋白内部结构随膜内外的电位而发生相应变化所致。