鄭燦偉

【摘要】針對(duì)高中生物教學(xué)的實(shí)際需要，將膜蛋白按照位置、組成、功能三大方面進(jìn)行分類，并例舉出不同實(shí)例進(jìn)行說明，構(gòu)建高中生物膜蛋白的概念圖，并對(duì)一些重要問題進(jìn)行辨析。

【關(guān)鍵詞】高中生物? ?膜蛋白? ?分類

膜蛋白，指的是生物膜上的蛋白質(zhì)，是生物膜的重要組成成分（約占40%）。細(xì)胞的生命活動(dòng)，有賴于生物膜系統(tǒng)的正常運(yùn)作;生物膜系統(tǒng)的正常運(yùn)作，有賴于膜蛋白發(fā)揮正常的生理功能。據(jù)蛋白質(zhì)與脂質(zhì)的關(guān)系，膜蛋白可以分為外周蛋白、整合蛋白、脂錨定蛋白三大類。為了便于實(shí)際教學(xué)的需要，筆者按照位置、組成、功能三大方面，對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行分類，并例舉出不同實(shí)例進(jìn)行說明，同時(shí)對(duì)一些有關(guān)膜蛋白的問題進(jìn)行辨析，方便一線教師更有效地開展日常教學(xué)活動(dòng)。

1. 按位置分類

1.1細(xì)胞膜的膜蛋白

位于細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)種類非常多，如載體蛋白、通道蛋白、突觸后膜上神經(jīng)遞質(zhì)作用的受體、靶細(xì)胞上激素作用的受體等等。同時(shí)，精卵結(jié)合時(shí)細(xì)胞的相互識(shí)別、細(xì)胞接觸抑制時(shí)的相互識(shí)別、胞吞和胞吐時(shí)囊泡與細(xì)胞膜的結(jié)合等等，都需要依賴細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)。

1.2 細(xì)胞器膜的膜蛋白

細(xì)胞內(nèi)具有眾多的細(xì)胞器，除了中心體和核糖體等以外，都具有生物膜結(jié)構(gòu)。這些膜蛋白在細(xì)胞代謝中發(fā)揮重要作用，如液泡膜控制物質(zhì)進(jìn)出、溶酶體維持酸性環(huán)境、囊泡在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間的運(yùn)輸，葉綠體類囊體上光反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換、線粒體內(nèi)膜中有氧呼吸第三階段的反應(yīng)等等。

1.3 核膜的膜蛋白

核膜的主要功能是將核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分來。核膜上具有核孔，核孔并非是一個(gè)中空的結(jié)構(gòu)，而是由需要蛋白質(zhì)組成的一個(gè)復(fù)合物，起著控制物質(zhì)進(jìn)出的作用。同時(shí)，有絲分裂末期，核膜的重建，需要小型核膜片段之間相互識(shí)別，同樣依靠核膜上的蛋白質(zhì)。

2.按組成分類

2.1簡(jiǎn)單膜蛋白

此類膜蛋白完全由蛋白質(zhì)組成，不含其它組分，主要分布在細(xì)胞器膜和核膜上。

2.2 糖蛋白等

有些膜蛋白與糖類、脂質(zhì)等物質(zhì)結(jié)合一起而成為復(fù)合蛋白，如糖蛋白等。糖蛋白是細(xì)胞膜中最為豐富的蛋白質(zhì)。糖蛋白功能非常多，如消化道和呼吸道上皮細(xì)胞表面的糖蛋白具有保護(hù)和潤(rùn)滑作用，動(dòng)物細(xì)胞膜外側(cè)的糖蛋白具有細(xì)胞識(shí)別作用，如各種神經(jīng)遞質(zhì)和激素等的受體幾乎都是糖蛋白。同時(shí)，細(xì)胞膜表上的糖蛋白往往作為抗原，引起免疫反應(yīng)。

3.按功能分類

3.1 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可分為兩類：一類是載體蛋白;另一類是通道蛋白。①載體蛋白：特異性的溶質(zhì)結(jié)合后，通過自身構(gòu)象的改變以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。如紅細(xì)胞膜上轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的載體蛋白，小腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)各種離子或者有機(jī)小分子的載體蛋白等等。由于載體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)過程具有類似酶與底物作用的特征，因此也被稱為通透酶，只是載體蛋白不對(duì)溶質(zhì)分子不作任何修飾。②離子通道：通過形成親水性通道實(shí)現(xiàn)對(duì)特異溶質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。如腎小管重新水利用的水通道蛋白（水孔蛋白）、神經(jīng)纖維上的Na+和K+通道蛋白，以及溶酶體膜上運(yùn)輸H+的通道蛋白等等。

3.2 受體蛋白

受體蛋白主要起信息傳遞的作用，即信號(hào)接收和轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。比如，突觸后膜上神經(jīng)遞質(zhì)作用的受體，靶細(xì)胞上激素作用的受體，血清中一些生長(zhǎng)因子作用于動(dòng)物細(xì)胞膜表面的受體，吞噬細(xì)胞、B細(xì)胞和T細(xì)胞等識(shí)別抗原的蛋白質(zhì)，B細(xì)胞接受淋巴因子刺激的蛋白質(zhì)，精卵結(jié)合相互識(shí)別依賴的蛋白質(zhì)，細(xì)胞接觸抑制所依賴的蛋白質(zhì)等等，都屬于受體蛋白。

3.3 酶

不少膜蛋白也有具有催化作用，很多都與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)。例如，葉綠體的類囊體薄膜上的膜蛋白可以催化水的光解、線粒體內(nèi)膜上膜蛋白可以催化形成ATP，主動(dòng)運(yùn)輸利用的載體蛋白也具有催化ATP水解作用以獲得能量等等。

3.4 連接蛋白

動(dòng)物細(xì)胞間的識(shí)別、黏著和連接都依靠膜蛋白。如，在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，為了獲得單個(gè)的懸浮細(xì)胞，我們往往需要使用胰蛋白酶或膠原蛋白酶進(jìn)行處理，以分解細(xì)胞質(zhì)間的蛋白質(zhì)。

基于以上對(duì)膜蛋白的分類，筆者進(jìn)一步建構(gòu)了相應(yīng)的膜蛋白概念圖圖（如下圖）。

4.辨析

4.1 細(xì)胞器膜上沒有糖蛋白？

真核生物細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)幾乎都是糖蛋白。糖蛋白主要存在于細(xì)胞質(zhì)膜上，內(nèi)膜（細(xì)胞器膜等）中糖蛋白極少。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體是糖蛋白合成的場(chǎng)所。

4.2 載體蛋白和通道蛋白的關(guān)系？

兩者都屬于運(yùn)輸?shù)鞍谆蚰まD(zhuǎn)運(yùn)蛋白。載體蛋白與特異性的溶質(zhì)結(jié)合后，通過自身構(gòu)象的改變以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸;而通道蛋白則通過形成親水性通道實(shí)現(xiàn)對(duì)特異溶質(zhì)的跨膜運(yùn)輸。

4.3 糖蛋白都是受體蛋白？

糖蛋白側(cè)重于蛋白成分的描述，受體蛋白側(cè)重于蛋白質(zhì)功能的描述。不是所有糖蛋白都是受體蛋白，如消化道和呼吸道上皮細(xì)胞表面的糖蛋白具有保護(hù)和潤(rùn)滑作用。

4.4 受體蛋白都是膜蛋白嗎？

細(xì)胞膜上的受體蛋白幾乎就是糖蛋白，但不是所有受體蛋白都是糖蛋白，如細(xì)胞質(zhì)中一些受體蛋白和核受體等。

5.小結(jié)

生物膜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是真核細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之一，而膜蛋白則是體現(xiàn)生物膜功能的最重要物質(zhì)。掌握好膜蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，有利于樹立起“細(xì)胞結(jié)構(gòu)的整體性”這一生命觀念，有利于養(yǎng)成尊于科學(xué)事實(shí)的理性思維，增強(qiáng)熱愛生命、關(guān)心生活等基本觀念。

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