一般一个人类细胞膜表面大概有多少个离子通道？ 第1页

一个典型的人类细胞有数百到数千个离子通道^[1]。某些淋巴细胞上有数十万个离子通道^[2]。

离子通道的数量在很大程度上关系到功能。例如，电压门控钙离子选择性通道 (CaV) 是反应速度最快的钙离子信号蛋白，可以在单个细胞内引发钙离子浓度的巨大变化：在 20000 倍梯度下，每个 CaV 每秒能通过约 100 万个钙离子，一个细胞上的数千个 CaV 可以在数毫秒间让细胞内的钙离子浓度变成之前的 10 倍^[3]。

图中用黑线圈出来的是冷冻电镜下的 4 个电压门控 L 型钙离子通道，条形长 25 纳米^[4]：

你可以通过实验求出给定的细胞膜上特定类型离子通道的数量^[5]。人神经细胞单位面积细胞膜上的离子通道数量比非人哺乳类少，这可能节约了一些资源、改善了效率^[6]。

计算显示人体内可能有约 240 到 400 多种不同的离子通道，其中 100 多种已经被组装出来解析其功能。一个典型的人神经细胞有 10 种以上不同的离子通道。

离子通道可以增加，也可以减少。你想想细胞分裂、分化、脱分化、转分化的存在就知道了。在诱导多能干细胞中，离子通道基因表达水平的增减是十分多样化的^[7]。

题目谈到的特定频率的电磁辐射增加细胞膜通透性的方法是电穿孔^[8]，在细胞膜上产生非选择性的小洞，那不会增加离子通道蛋白。

主动运输方面，一个典型的人神经细胞有约 100 万个钠钾泵，平均每平方微米细胞膜上有 100 到 200 个（你可以看出常见细胞的离子通道密度也和这相似），一些密集区域可达 1000 到 2000 个钠钾泵每平方微米。

此外，一些细菌产生的杀细胞毒素是较粗大的非选择性通道蛋白，可以戳在细胞膜上造成严重的混乱。

参考

1. ^ https://sophion.com/knowledge-center/ion-channels/ion-channel-screening-non-experts/
2. ^ E. Glogowska, A. Dyrda, A. Cueff, G. Bouyer, S. Egee, P. Bennekou, S.L. Thomas,Anion conductance of the human red cell is carried by a maxi-anion channel,Blood Cells Mol. Dis. 44 (2010) 243–251
3. ^ https://doi.org/10.1016/j.cell.2007.11.028
4. ^ Structure of the voltage-gated L-type Ca2+ channel by electron cryomicroscopy I. I. Serysheva, S. J. Ludtke, M. R. Baker, W. Chiu, S. L. Hamilton Proceedings of the National Academy of Sciences Aug 2002, 99 (16) 10370-10375; DOI: 10.1073/pnas.162363499
5. ^ COUNTING CHANNELS: A TUTORIAL GUIDE ON ION CHANNEL FLUCTUATION ANALYSIS Osvaldo Alvarez, Carlos Gonzalez, and Ramon Latorre 01 DEC 2002https://doi.org/10.1152/advan.00006.2002
6. ^ Beaulieu-Laroche, L., Brown, N.J., Hansen, M. et al. Allometric rules for mammalian cortical layer 5 neuron biophysics. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04072-3
7. ^ Linta L, Stockmann M, Lin Q, Lechel A, Proepper C, Boeckers TM, Kleger A, Liebau S. Microarray-Based Comparisons of Ion Channel Expression Patterns: Human Keratinocytes to Reprogrammed hiPSCs to Differentiated Neuronal and Cardiac Progeny. Stem Cells Int. 2013;2013:784629. doi: 10.1155/2013/784629. Epub 2013 Apr 15. PMID: 23690787; PMCID: PMC3649712.
8. ^ Weaver JC,Electroporation theory: concepts and mechanisms. Methods Mol Biol,1995,48:3-28.