高中生物学中膜蛋白的分类和辨析

郑灿伟

【摘要】针对高中生物教学的实际需要，将膜蛋白按照位置、组成、功能三大方面进行分类，并例举出不同实例进行说明，构建高中生物膜蛋白的概念图，并对一些重要问题进行辨析。

【关键词】高中生物   膜蛋白   分类

膜蛋白，指的是生物膜上的蛋白质，是生物膜的重要组成成分（约占40%）。细胞的生命活动，有赖于生物膜系统的正常运作;生物膜系统的正常运作，有赖于膜蛋白发挥正常的生理功能。据蛋白质与脂质的关系，膜蛋白可以分为外周蛋白、整合蛋白、脂锚定蛋白三大类。为了便于实际教学的需要，笔者按照位置、组成、功能三大方面，对蛋白质进行分类，并例举出不同实例进行说明，同时对一些有关膜蛋白的问题进行辨析，方便一线教师更有效地开展日常教学活动。

1. 按位置分类

1.1细胞膜的膜蛋白

位于细胞膜上的蛋白质种类非常多，如载体蛋白、通道蛋白、突触后膜上神经递质作用的受体、靶细胞上激素作用的受体等等。同时，精卵结合时细胞的相互识别、细胞接触抑制时的相互识别、胞吞和胞吐时囊泡与细胞膜的结合等等，都需要依赖细胞膜上的蛋白质。

1.2 细胞器膜的膜蛋白

细胞内具有众多的细胞器，除了中心体和核糖体等以外，都具有生物膜结构。这些膜蛋白在细胞代谢中发挥重要作用，如液泡膜控制物质进出、溶酶体维持酸性环境、囊泡在内质网与高尔基体之间的运输，叶绿体类囊体上光反应的能量转换、线粒体内膜中有氧呼吸第三阶段的反应等等。

1.3 核膜的膜蛋白

核膜的主要功能是将核内物质与细胞质分来。核膜上具有核孔，核孔并非是一个中空的结构，而是由需要蛋白质组成的一个复合物，起着控制物质进出的作用。同时，有丝分裂末期，核膜的重建，需要小型核膜片段之间相互识别，同样依靠核膜上的蛋白质。

2.按组成分类

2.1简单膜蛋白

此类膜蛋白完全由蛋白质组成，不含其它组分，主要分布在细胞器膜和核膜上。

2.2 糖蛋白等

有些膜蛋白与糖类、脂质等物质结合一起而成为复合蛋白，如糖蛋白等。糖蛋白是细胞膜中最为丰富的蛋白质。糖蛋白功能非常多，如消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白具有保护和润滑作用，动物细胞膜外侧的糖蛋白具有细胞识别作用，如各种神经递质和激素等的受体几乎都是糖蛋白。同时，细胞膜表上的糖蛋白往往作为抗原，引起免疫反应。

3.按功能分类

3.1 转运蛋白

转运蛋白，可分为两类：一类是载体蛋白;另一类是通道蛋白。①载体蛋白：特异性的溶质结合后，通过自身构象的改变以实现物质的跨膜运输。如红细胞膜上转运葡萄糖的载体蛋白，小肠上皮细胞转运各种离子或者有机小分子的载体蛋白等等。由于载体蛋白转运过程具有类似酶与底物作用的特征，因此也被称为通透酶，只是载体蛋白不对溶质分子不作任何修饰。②离子通道：通过形成亲水性通道实现对特异溶质的跨膜运输。如肾小管重新水利用的水通道蛋白（水孔蛋白）、神经纤维上的Na+和K+通道蛋白，以及溶酶体膜上运输H+的通道蛋白等等。

3.2 受体蛋白

受体蛋白主要起信息传递的作用，即信号接收和转导作用。比如，突触后膜上神经递质作用的受体，靶细胞上激素作用的受体，血清中一些生长因子作用于动物细胞膜表面的受体，吞噬细胞、B细胞和T细胞等识别抗原的蛋白质，B细胞接受淋巴因子刺激的蛋白质，精卵结合相互识别依赖的蛋白质，细胞接触抑制所依赖的蛋白质等等，都属于受体蛋白。

3.3 酶

不少膜蛋白也有具有催化作用，很多都与能量转换有关。例如，叶绿体的类囊体薄膜上的膜蛋白可以催化水的光解、线粒体内膜上膜蛋白可以催化形成ATP，主动运输利用的载体蛋白也具有催化ATP水解作用以获得能量等等。

3.4 连接蛋白

动物细胞间的识别、黏着和连接都依靠膜蛋白。如，在动物细胞培养过程中，为了获得单个的悬浮细胞，我们往往需要使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理，以分解细胞质间的蛋白质。

基于以上对膜蛋白的分类，笔者进一步建構了相应的膜蛋白概念图图（如下图）。

4.辨析

4.1 细胞器膜上没有糖蛋白？

真核生物细胞膜上的蛋白质几乎都是糖蛋白。糖蛋白主要存在于细胞质膜上，内膜（细胞器膜等）中糖蛋白极少。内质网和高尔基体是糖蛋白合成的场所。

4.2 载体蛋白和通道蛋白的关系？

两者都属于运输蛋白或膜转运蛋白。载体蛋白与特异性的溶质结合后，通过自身构象的改变以实现物质的跨膜运输;而通道蛋白则通过形成亲水性通道实现对特异溶质的跨膜运输。

4.3 糖蛋白都是受体蛋白？

糖蛋白侧重于蛋白成分的描述，受体蛋白侧重于蛋白质功能的描述。不是所有糖蛋白都是受体蛋白，如消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白具有保护和润滑作用。

4.4 受体蛋白都是膜蛋白吗？

细胞膜上的受体蛋白几乎就是糖蛋白，但不是所有受体蛋白都是糖蛋白，如细胞质中一些受体蛋白和核受体等。

5.小结

生物膜结构系统是真核细胞的基本结构系统之一，而膜蛋白则是体现生物膜功能的最重要物质。掌握好膜蛋白的结构和功能，有利于树立起“细胞结构的整体性”这一生命观念，有利于养成尊于科学事实的理性思维，增强热爱生命、关心生活等基本观念。

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