转运蛋白

转运蛋白（Transporter Protein），又称为载体蛋白（Carrier Protein）或膜转运体，是一类镶嵌在细胞膜或细胞器膜上的跨膜蛋白。它们的主要功能是介导离子、小分子（如葡萄糖、氨基酸）甚至大分子跨越疏水的脂质双分子层。与简单的 离子通道 不同，转运蛋白在运输过程中必须发生显著的构象改变（Conformational Change），像“旋转门”或“气闸”一样，交替暴露底物结合位点于膜的一侧。根据能量来源的不同，转运蛋白可分为不消耗能量的协助扩散载体和消耗能量（ATP或离子梯度）的主动运输泵。它们是维持细胞内外稳态、吸收营养物质以及排出代谢废物的核心机器。

转运蛋白

Membrane Transporter (点击展开)

细胞膜上的“旋转门”

生物物理特性
运输速率	$10^2 - 10^4$ 分子/秒
动力学模型	交替开放模型 (Alternating Access)
底物特异性	极高 (如立体异构体识别)
家族分类
SLC 家族	溶质载体 (如 GLUT, SGLT)
ABC 家族	ATP结合盒 (如 P-gp)
P型 ATPase	离子泵 (如 Na/K泵)

核心机制：交替开放模型

与离子通道形成一个贯穿膜的“孔洞”不同，转运蛋白从未形成连接膜两侧的连续通道。其运作遵循 Oleg Jardetzky 提出的交替开放 (Alternating Access) 机制：

1. 向外开放 (Outward-facing)： 蛋白开口朝向细胞外，结合底物。
2. 封闭态 (Occluded)： 底物结合诱导构象改变，两侧“门”均关闭，底物被包裹在蛋白内部。
3. 向内开放 (Inward-facing)： 蛋白发生剧烈变构，开口转向细胞内，释放底物。
4. 复位： 蛋白恢复初始构象，准备下一轮运输。这一过程比离子流过通道慢 1000 倍以上。

分类：能量与方向

转运蛋白根据其是否消耗能量以及运输物质的数量和方向，可进行严格的分类。

类别	亚型	描述与实例
被动运输 (协助扩散)	单向转运体 (Uniporter)	顺浓度梯度运输单一分子。 例： GLUT1 (葡萄糖转运体)。
次级主动运输 (Secondary Active)	同向转运体 (Symporter)	利用离子梯度（通常是 $Na^+$）的能量，“拖带”另一分子逆梯度进入。 例： SGLT1 (钠-葡萄糖共转运)。
	反向转运体 (Antiporter)	利用一种离子的进入来驱动另一种离子的排出。 例： NCX (钠钙交换体，排出 $Ca^{2+}$)。
初级主动运输 (Primary Active)	ATP 驱动泵 (Pump)	直接水解 ATP 获得能量，逆梯度运输。 例： Na+/K+ ATPase, ABC转运蛋白。

临床药理学意义

• 神经精神药物： 神经递质转运体负责回收突触间隙的递质，是抗抑郁药的主要靶点。例如，SSRIs（如氟西汀）通过抑制 SERT (5-羟色胺转运体) 来发挥作用。
• 多药耐药性 (MDR)： 肿瘤细胞常高表达 P-糖蛋白 (P-gp)，这是一种 ABC 转运蛋白，能像水泵一样将化疗药物泵出细胞，导致治疗失败。
• 代谢疾病： SGLT2抑制剂（列净类药物）通过阻断肾脏对葡萄糖的重吸收转运体，促进尿糖排出，成为新型降糖药和心衰治疗药。

       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Jardetzky O. (1966). Simple allosteric model for membrane pumps. Nature.
[点评]：经典理论文献。首次提出了转运蛋白的“交替开放模型”，这一物理模型至今仍是理解所有载体蛋白功能的基础。

[2] Kaback HR, et al. (2001). The alternating access mechanism of transport: an overview. J Gen Physiol.
[点评]：发表于 JGP 的权威综述，结合 LacY 蛋白的结构，详细阐述了次级主动运输的分子动力学机制。

[3] Locher KP. (2016). Mechanistic diversity in ATP-binding cassette (ABC) transporters. Nature Structural & Molecular Biology.
[点评]：全面总结了人体内最大的转运蛋白家族——ABC 转运蛋白的结构与功能多样性。

           膜生物学 · 知识图谱

上级分类	膜蛋白 • 细胞生理学
主要家族	SLC (溶质载体) • ABC (ATP驱动) • ATPase
对应概念	离子通道 (区别：通道不发生大幅构象改变，速率更快)