科学前沿　授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究

1、通道蛋白的学习中卫一中 张志艳,胞膜上存在两类主要的转运蛋白，即：载体蛋白和通道蛋白,通道蛋白是一类跨越细胞膜磷脂双分子层的蛋白质。根据其转运物质的不同，分为水通道蛋白和离子通道蛋白,一、水通道蛋白,1、概念：水通道蛋白 ，又名水孔蛋白，是一种位于细胞膜上的蛋白质(内在膜蛋白)，在细胞膜上组成孔道，可控制水在细胞的进出，就像是细胞的水泵一样。,2、发现：Agre等(1988)在分离纯化红细胞膜上的Rh多肽时，发现了一个28 kD的疏水性跨膜蛋白，1991年完成了其cDNA克隆。但当时并不知道该蛋白的功能，在进行功能鉴定时，将体外转录合成的CHIP28 mRNA注入非洲爪蟾的卵母细胞中，发现在低

2、渗溶液中，卵母细胞迅速膨胀，并于5 min内破裂，证实其为水通道蛋白。从此确定了细胞膜上存在转运水的特异性通道蛋白，并命名为AQPl。,泡状物,（1）、结构：水通道蛋白由四个亚基组成，每个亚基单独形成，共同构成一个供水分子快速、大量进出的孔道。 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，有效的阻止带电粒子的通过。 （2）特点： 超高的水通过率，每秒钟可以通过30亿个水分子； 它对水质外其他的物质，包括糖、盐、甘油等物质和重金属具有超强的拦截能力,3、水通道蛋白的结构和功能特点,（3）应用:水通道与人体体液平衡的维持密切相关，如肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用，

3、都与水通道的结构和功能直接相关。 可用于先天性肾源性尿崩症的治疗，及某些与水代谢有关的临床疾病的治疗。 水通道蛋白净水器的应用。,4、相关高考题型的解析,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。,（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_。,翻译,磷脂双分子层,迅速增大,（3）与II组细胞相比，III组细胞对水的通透_，说明HgC12对蛋白A的功能有_作用。比较III、IV组的结果，表明试

4、剂M能够使蛋白A的功能_。推测HgC12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。,蛋白A是水通道蛋白,明显降低,抑制,部分恢复,空间结构,受体,重吸收,二、离子通道蛋白,1、概念和结构 （1）概念：生物膜离子通道蛋白是各种无机离子跨膜被动运输的通路。 （2）结构：离子通道蛋白是存在于膜结构中的一种复合蛋白质，对于某一种离子选择性通透，且通透速度快。,2、离子通道的类型,离子通道，根据其开放或关闭的机制可分为三类：电压门控离

5、子通道、配体门控离子通道、机械门控离子通道。,3、离子通道运输的特点,（1）选择性：一种离子通道往往只允许一种或少数几种离子通过； （2）饱和性： 离子通道开放后，运输速度在一定范围内随离子浓度提高、内外离子浓度梯度的加大而不断加快，但是超过一定浓度后，速率不再增加； （3）可控制性：离子通道的开放和关闭受到严格的控制，只有在对特定刺激时才瞬间开放； （4）通道蛋白参与的只是被动运输； （5）选择透过的离子量大，且速度快；通道蛋白的运输速度很快，每秒钟可有10 000 000个离子通过。,4、离子通道在病理学中的应用,（1）钠离子通道阻滞药：抗心律失常药、局部麻醉药和抗癫痫药。 （2）钾离子通

6、道阻滞药：抗心律失常药，延长动作电位时程药。 （3）钙离子通道阻滞药：抗高血压药，抗心律失常药，抗心绞痛、心肌梗死药。,5、相关高考题型解析,1下图为突触结构和功能的模式图，下列有关叙述不恰当的是(),A瞬间增大轴突末端细胞膜对Ca2 的通透性会加速神经递质的释放 B过程体现了细胞膜具有流动性 C过程表示神经递质进入突触后 膜所在的神经元 D过程可避免突触后膜持续兴奋,解析：瞬间增大细胞膜对Ca2的通透性，会加速神经递质的释放，A正确；由于神经递质的释放方式是胞吐，故神经递质的释放体现了细胞膜的流动性，B正确；过程只能说明神经递质能促进钠离子进入突触后膜，神经递质并没有进入突触后膜所在的神经元，C错误；过程表示神经递质重吸收进入突触前膜所在的神经元，可避免突触后膜持续兴奋，D正确。 答案：C,C,12河豚毒素是一种Na通道蛋白抑制剂，误食河豚中毒后致死率非常高。河豚毒素中毒后可引起(),A神经兴奋无法传递，肌肉瘫痪 B兴奋传递加快，肌肉痉挛 C突触后神经元膜外电位由正变负 D突触