細胞膜を横切る溶質の輸送は、細胞のサイズと体積の維持、活動電位の生成、栄養素とガスの交換など、代謝プロセスに不可欠です。それは、単純な拡散、促進される、またはトランスポーターやチャネルなどの輸送タンパク質によって助けられる媒介輸送である可能性があります。

トランスポーターは、溶質の能動的または受動的な移動を促進します。それらは、その濃度または電気化学的勾配を下る単一分子の輸送を可能にすることができます。同時に、一部のトランスポーターは、2つの異なる分子を同じ方向または反対方向に同時に輸送することもできます。トランスポーターは、ATP加水分解からのエネルギーを利用して、その濃度または電気化学的勾配に対して溶質を移動させることができます。トランスポーターは、細胞の恒常性の維持、アミノ酸、単糖類、イオンなどの溶質の細胞内輸送に特に関与しています。

チャネルは膜貫通孔を形成し、溶質の受動的輸送を可能にします。ゲート付きチャネルは特定の条件下でのみ開きますが、ゲートなしチャネルは常に開いているため、イオンは濃度勾配を連続的に通過できます。チャネルは、シグナル伝達、経上皮輸送、pH調節など、多くの機能を果たします。

チャネルはトランスポーターよりも速く動作します。例えば、熱い表面に触れたり、背中を軽くたたいたりすると、この作用を検出する受容体は、これらの刺激に反応して開くカチオン依存性チャネルであり、数秒以内に反応するのを助けます。

非機能輸送タンパク質の臨床効果

多くの疾患は、膜輸送タンパク質の調節における突然変異または欠陥によって引き起こされます。嚢胞性線維症は、上皮細胞内の機能しない塩化物イオン輸送タンパク質が原因で引き起こされ、肺に過剰な粘液が蓄積します。膜トランスポーターのABC(ATP結合カセット)ファミリーのメンバーの一部は、がん細胞の化学療法に対する耐性に寄与し、治療効果を制限します。2型糖尿病における耐糖能異常は、主に筋肉および脂肪組織のグルコーストランスポーターの欠陥によるものです。