科学前沿　授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究 (4).ppt

水通道的发现与应用,人教版生物教材必修一牡丹江市第一高级中学丛雯雯,1通道蛋白是一类细胞膜磷脂双分子层的蛋白质,包含和两大类。2肾小球的作用和肾小管的作用都与水通道的结构和功能有直接关系。3一种离子通道只允许通过，并且只有在特定的刺激发生反应时才瞬时开放。如：静息电位形成的原因是：，动作电位形成的原因是：，某些抑制类递质会开启突触后膜上的通道，引发内流，使突触后神经元更加静息。,跨越,离子通道蛋白,滤过,重吸收,一种离子,K+通道开放，K+外流,Na+通道开放，Na+内流,Cl-,Cl-,【阅读填空】,水通道蛋白,彼得阿格雷（1949）2003年诺贝尔化学奖获得者,1957年：水分子可快速地通过红细胞、肾脏细胞、唾液腺细胞,直至1987年，也没有人能纯化出运输水分子的通道,1988年：阿格雷从红细胞中分离出一种28千道尔顿的蛋白质，并发现其丰富的存在于肾脏细胞,1991年：阿格雷将上述蛋白质命名为CHIP28,完成CHIP28cDNA的克隆,1992年：阿格雷借助非洲爪蟾卵母细胞进行了CHIP28是否为水通道的初步探究,水通道的发现历程,实验材料：非洲爪蟾卵母细胞,该细胞作为实验材料的优点：（1）体积大，数量多，易于显微操作。（2）细胞内盐离子浓度与其他动物细胞相当，但将其置于低渗溶液中,短时间内不会发生吸水涨破。,实验目的：自变量：因变量：无关变量：,如何加入CHIP28？,设计实验,探究CHIP28是否与水运输有关,是否加入CHIP28,非洲爪蟾卵母细胞的吸水情况,吸水处理时间，温度等,实验组,对照组,该实验结果能否得出CHIP28就是水通道的结论呢？,“脂质体”是人工形成的纯双层磷脂分子形成的封闭囊泡结构。,实验思路：实验组：脂质体中加入CHIP28对照组：脂质体不加入CHIP28两组分别置于清水中相同时间后，观察并比较两组脂质体的体积变化情况预期实验结果：实验组脂质体吸水膨胀，对照组无变化。,1988年从红细胞中分离出CHIP28,1992年借助非洲爪蟾卵母细胞进行CHIP28功能的初步探究,1994年脂质体实验证明CHIP28就是专一性的水通道,并将其命名为AQP1,水通道的发现历程,水通道蛋白由4个亚基组成，每个亚基单独形成一个供水分子进出的孔道。通道直径为0.28nm，无法通过比水分子大的物质。中心最窄处带正电荷，有效阻止带电离子通过。,AQP1的结构,1科学家为了研究蛋白A的功能，选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验，处理及结果见下表。此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞下表：,（1）将I组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经自由扩散（渗透）穿过膜的_进入卵母细胞。（2）将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一定时间后，该mRNA_的蛋白质进入细胞膜，使细胞在低渗溶液中体积_。,【习题检测】,磷脂双分子层,翻译,迅速增大,（3）与II组细胞相比，III组细胞对水的通透性_，说明HgCl2对蛋白A的功能有_作用。比较III、IV组的结果，表明试剂M能够使蛋白A的功能_。推测HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的_。（4）已知抗利尿激素通过与细胞膜上的_结合，可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中，从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的_。（5）综合上述结果，可以得出的推论。,明显降低,抑制,部分恢复,空间结构,受体,重吸收,蛋白A是水通道蛋白,2下图为抗利尿激素调节肾小管上皮细胞的水通透性变化示意图，图中A、B、C代表不同的结构或物质。a、b代表含水通道蛋白囊泡的不同转运过程。请据图回答：（1）肾小管上皮细胞之间通过结构A紧密连接而封闭了细胞间隙，能防止B_（填名称）和原尿混合，维持二者的渗透压梯度。（2）肾小管上皮细胞中水通道蛋白在_中合成，最终经过_加工、包装并转移至囊泡膜上。,组织液,核糖体,高尔基体,（3）抗利尿激素与肾小管上皮细胞膜上C_（名称）结合后，启动a过程，使囊泡膜与管腔侧细胞膜融合，增加膜上的水通道蛋白数量，从而使细胞膜_。（4）当正常人一次饮用100mL清水，约过半小时后，尿量就开始增加。其调节过程是。请完善：_，管腔侧细胞膜上的水通道蛋白在细胞膜的凹陷处集中，然后形成内陷囊泡，b过程增强，_。,受体,对水的通透性增强,细胞外液渗透压下降，抗利尿激素释放量减少,管腔侧细胞膜上水通道蛋白数量下降，降低了对水的通透性，导致排尿量增加。,奥黛丽赫本,2017年全国饮用水水源水质观察报告,仅有7个省(区、市)未发生