大多數(shù)分子主要通過膜轉(zhuǎn)運蛋白進(jìn)入或離開細(xì)胞，膜轉(zhuǎn)運蛋白在多種細(xì)胞功能中發(fā)揮重要作用，包括細(xì)胞代謝、離子穩(wěn)態(tài)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、與細(xì)胞外空間小分子的結(jié)合、免疫系統(tǒng)中的識別過程、能量轉(zhuǎn)導(dǎo)、滲透調(diào)節(jié)以及生理和發(fā)育過程。有三種主要類型的轉(zhuǎn)運蛋白，ATP動力泵，通道蛋白和轉(zhuǎn)運蛋白。

ATP動力泵是ATP酶，利用ATP水解的能量使離子或小分子克服化學(xué)濃度梯度或電勢移動穿過膜。通道蛋白將水或特定類型的離子沿其濃度或電勢梯度向下輸送。許多其他類型的通道蛋白通常是封閉的，只有在響應(yīng)特定信號時才開放。因為這些類型的離子通道在神經(jīng)細(xì)胞的功能中起著基礎(chǔ)作用。轉(zhuǎn)運蛋白是第三類膜轉(zhuǎn)運蛋白，可將多種離子和分子穿過細(xì)胞膜。膜轉(zhuǎn)運蛋白可增強(qiáng)或限制藥物向靶器官的分布。根據(jù)其主要功能，這些膜轉(zhuǎn)運蛋白分為兩類：流出（輸出）和流入（攝取）轉(zhuǎn)運蛋白。

通道和轉(zhuǎn)運蛋白等轉(zhuǎn)運蛋白在維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮著重要作用，這些轉(zhuǎn)運蛋白基因的突變已在許多遺傳性疾病的發(fā)病機(jī)制中得到證實。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，離子通道與許多疾病有關(guān)，例如但不限于共濟(jì)失調(diào)、癱瘓、癲癇和耳聾，表明離子通道在運動、感覺知覺、信息編碼和處理的啟動和協(xié)調(diào)中的作用。此外，藥物轉(zhuǎn)運蛋白可以作為藥物靶點或作為促進(jìn)藥物輸送到細(xì)胞和組織的機(jī)制。

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