水分子通道蛋白的结构与功能的关系
水通道蛋白的名词解释
水通道蛋白的名词解释水通道蛋白是一类存在于生物体细胞膜上的蛋白质，其主要功能是调节细胞内外水分的平衡。
这些蛋白质以其独特的细胞膜通透性，通常被形容为“细胞的水渠”。
尽管细胞膜对水具有一定的渗透性，但水通道蛋白的出现使得水分的跨膜运输变得更加高效和方便。
水通道蛋白主要通过形成一个微小的通道，让水分子直接穿过细胞膜，从而加速细胞内外的水分交换。
水通道蛋白最早被发现于红细胞膜，其中最为著名的是被称为Aquaporin-1（AQP1）的蛋白质。
AQP1被发现能够高效地传输水分子，使其成为研究者们研究水通道蛋白的重要起点。
此后，越来越多的水通道蛋白被发现，它们在各种生物体的细胞膜上广泛存在。
水通道蛋白家族主要包括两类：小分子量蛋白（20～35kDa）和大分子量蛋白（约为50～90kDa）。
小分子量蛋白包括AQP1、AQP2和AQP4等，它们主要负责水分子的传输。
大分子量蛋白则包括AQP0、AQP5和AQP6等，除了与水分交换有关，这些蛋白质还可能参与其他细胞功能的调节。
水通道蛋白在生物体中具有广泛而重要的作用。
例如，在人体内，水通道蛋白在器官和组织中起着维持水分平衡的关键作用。
当体内水分过多或过少时，水通道蛋白能够根据需要调整细胞膜的通透性，控制水分大量吸收或排泄。
这一过程在保持人体内部环境稳定方面非常重要。
此外，水通道蛋白还在植物、昆虫、微生物等生物体中发挥着类似的功能。
在植物体内，水通道蛋白不仅参与了水分的吸收和输送，还对维持细胞渗透稳定性和调节植物生长发育起到了重要作用。
在昆虫和微生物中，水通道蛋白也发挥着类似的水分调节作用，确保它们能够在不同环境下生存和繁衍。
随着科学技术的发展，研究人员对水通道蛋白进行了深入的研究。
他们通过结构生物学、细胞生物学以及分子生物学等多种手段，揭示了水通道蛋白的分子结构和生理功能，并进一步研究了其与疾病之间的关系。
例如，某些疾病，如肾脏功能障碍、肿瘤、水肿等，与水通道蛋白的异常表达或功能失调密切相关。
蛋白质的结构和功能的关系
蛋白质结构与功能的关系摘要：蛋白质特定的功能都是由其特定的构象所决定的，各种蛋白质特定的构象又与其一级结构密切相关。
天然蛋白质的构象一旦发生变化，必然会影响到它的生物活性。
由于蛋白质的构象的变化引起蛋白质功能变化，可能导致蛋白质构象紊乱症，当然也能引起生物体对环境的适应性增强！现而今关于蛋白质功能研究还有待发展，一门新兴学科正在发展，血清蛋白组学，生物信息学等！本文仅就蛋白质结构与其功能关系进行粗略阐述。
关键词：蛋白质分子一级结构、空间结构、折叠/功能关系、蛋白质构象紊乱症；分子伴侣正文：1、蛋白质分子一级结构和功能的关系蛋白质分子中关键活性部位氨基酸残基的改变，会影响其生理功能，甚至造成分子病(molecular disease)。
例如镰状细胞贫血，就是由于血红蛋白分子中两个β亚基第6位正常的谷氨酸变异成了缬氨酸，从酸性氨基酸换成了中性支链氨基酸，降低了血红蛋白在红细胞中的溶解度，使它在红细胞中随血流至氧分压低的外周毛细血管时，容易凝聚并沉淀析出，从而造成红细胞破裂溶血和运氧功能的低下。
另一方面，在蛋白质结构和功能关系中，一些非关键部位氨基酸残基的改变或缺失，则不会影响蛋白质的生物活性。
例如人、猪、牛、羊等哺乳动物胰岛素分子A链中8、9、10位和B链30位的氨基酸残基各不相同，有种族差异，但这并不影响它们都具有降低生物体血糖浓度的共同生理功能。
蛋白质一级结构与功能间的关系十分复杂。
不同生物中具有相似生理功能的蛋白质或同一种生物体内具有相似功能的蛋白质，其一级结构往往相似，但也有时可相差很大。
如催化DNA复制的DNA聚合酶，细菌的和小鼠的就相差很大，具有明显的种族差异，可见生命现象十分复杂多样。
2、蛋白质分子空间结构和功能的关系蛋白质分子空间结构和其性质及生理功能的关系也十分密切。
不同的蛋白质，正因为具有不同的空间结构，因此具有不同的理化性质和生理功能。
如指甲和毛发中的角蛋白，分子中含有大量的α-螺旋二级结构，因此性质稳定坚韧又富有弹性，这是和角蛋白的保护功能分不开的;而胶原蛋白的三股π螺旋平行再几股拧成缆绳样胶原微纤维结构，使其性质稳定而具有强大的抗张力作用又如细胞质膜上一些蛋白质是离子通道，就是因为在其多肽链中的一些α-螺旋或β-折叠二级结构中，一侧多由亲水性氨基酸组成，而另一侧却多由疏水性氨基酸组成，因此是具有“两亲性”(amphipathic)的特点，几段α-螺旋或β-折叠的亲水侧之间就构成了离子通道，而其疏水侧，即通过疏水键将离子通道蛋白质固定在细胞质膜上。
2023新教材高中生物课后分层检测案13主动运输与胞吞胞吐新人教版必修1
课后分层检测案13 主动运输与胞吞、胞吐【合格考全员做】(学业水平一、二)1．某物质逆浓度梯度进行跨膜运输，该过程( )A．没有转运蛋白参与 B．为自由扩散C．为协助扩散 D．为主动运输2．下图为物质进出细胞的两种方式，对该图的理解，正确的是( )A．Ⅰ和Ⅱ分别表示协助扩散和主动运输B．Ⅰ和Ⅱ分别表示胞吞和胞吐C．氧气、性激素是以Ⅱ方式进入细胞的D．二氧化碳、氧气是以Ⅰ方式进入细胞的3．下列关于膜蛋白和物质跨膜运输的叙述，错误的是( )A．膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的B．膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程C.主动运输可以使被运输离子在细胞内外浓度不同D．物质通过磷脂双分子层的扩散速率与脂溶性有关4．小肠绒毛上皮细胞易吸收葡萄糖，却难吸收相对分子质量比葡萄糖小的木糖，原因是( )A．木糖的浓度太低B．细胞膜上的磷脂排列紧密C.细胞膜上无木糖载体D．木糖的相对分子质量太小5．盐碱地中生活的某种植物，其细胞的液泡膜上有一种载体蛋白，能将细胞质基质中的Na＋逆浓度梯度运入液泡，减轻Na＋对细胞质中酶的伤害，下列叙述错误的是( ) A．Na＋进入液泡的过程属于主动运输B．Na＋进入液泡的过程体现了液泡膜的选择透过性C．该载体蛋白作用的结果不利于增强细胞吸水能力D．该载体蛋白作用的结果有助于提高植物的耐盐性6．细胞吸收物质的方式之一是胞吞。
具体过程是当物质吸附在细胞膜上时，细胞膜内陷，形成囊泡，然后囊泡包裹着物质，将其运输至相应部位。
下列叙述错误的是( ) A．胞吞消耗能量，会发生质膜的断裂B．各种离子通过胞吞被运送到细胞内侧C．被胞吞的物质可以是固体或液体D．胞吞发生时，质膜的相对面积可能会减少7．如图表示细胞膜结构示意图及物质出入细胞膜的方式，请据图回答问题：(1)脂溶性物质容易通过细胞膜，主要与构成细胞膜的________有关(填图甲中序号)。
(2)白细胞能改变形状穿过毛细血管壁，到达炎症部位吞噬病菌，这说明细胞膜具有________________________________________________________________________ ____________。
新课标高中生物人教版必修第一册第二册生物世界〖载体蛋白、通道蛋白等蛋白质构象、结构与功能〗
载体蛋白、通道蛋白等蛋白质构象、结构与功能载体蛋白是跨膜蛋白分子，能够与特定的分子，通常是一些小的有机分子，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸或离子等结合，通过自身构象的变化，将与它结合的分子转移到膜的另一侧。
每一种膜都含有一套适合于特定功能的不同载体的蛋白，如线粒体内膜中具有输入丙酮酸和AD，水孔长2 nm。
水分子通过水通道从水势较高的地方向水势较低的地方扩散。
离子通道一般认为是细胞膜中由大分子组成的孔道，可被化学或电刺激等方式激活，从而控制离子通过细胞膜进行顺势流动，使带电荷的离子得以进行跨膜转运，是神经、肌肉、腺体等许多组织细胞膜上的基本兴奋单元，它们能产生和传导电信号，具有重要的生理功能。
离子通道属于β型蛋白，通常由几个跨膜的亲水功能区构成。
离子通道上有控制物质进出的门，因此，又被称为门通道。
离子通过通道时，不需要和通道蛋白结合，而是借助浓度梯度自由扩散通过细胞膜。
离子通道对离子具有选择性和专一性。
即一种通道只允许一种类型的离子通过。
这与离子通道的大小、形状和内部的带电荷氨基酸的分布有关。
但通道的离子选择性是相对的而不是绝对的。
例如，Na＋通道对+NH具有通透性；离子通道开放具有瞬4时性，只有当某种特定的刺激发生时，通道门被激活，通道的构象发生改变，特定的物质就能通过，当这种刺激发生改变时，通道门又会立即关闭。
通道蛋白与载体蛋白之间的根本区别在于它们辨别溶质的方式。
通道蛋白主要根据分子的大小和电荷进行辨别：如果通道蛋白呈开放状态，那么足够小的和带有适当电荷的分子就有可能通过通道，如同“通过一扇敞开着但又狭窄的活动门”。
而载体蛋白对运输物质的选择性要比通道蛋白强很多，它具有高度的选择性，即一种特定的载体只能运输一种类型的分子，这与载体上特定的位点有关，这种位点只能与特定的分子结合，而且这种结合是暂时的、可分离的。
1。
离子通道蛋白结构与功能关系
离子通道蛋白结构与功能关系离子通道蛋白是生物体内广泛存在的一类膜蛋白，它们在维持生命活动过程中发挥着重要的作用。
离子通道蛋白通过调节细胞膜的离子通透性，控制离子的流动，从而参与细胞的兴奋传导、离子平衡调节、细胞内外环境的稳定等功能。
离子通道蛋白结构与功能之间存在密切的关系，其结构特征决定了其功能的发挥方式和效果。
离子通道蛋白的结构通常由跨越细胞膜的蛋白质亚单位组成，形成一个空穴，称为通道孔道。
这个孔道的大小和形状可以选择性地允许特定类型的离子通过，从而实现对离子通透性的调节。
离子通道蛋白的结构由多个传递结构和功能的区段组成，包括信号识别结构、离子选择性过滤结构和离子通道门控结构等。
信号识别结构是离子通道蛋白结构中的一个关键组成部分。
它能够识别合适的信号，如电压、配体结合或细胞内钙离子浓度的变化。
通过感受这些信号，离子通道蛋白能够在合适的时机打开或关闭，从而调控离子的通透性。
这种开关机制使得离子通道能够对生物体内不同的环境刺激做出快速而精确的响应。
离子选择性过滤结构是离子通道蛋白结构中的另一个重要组成部分。
它能够选择特定的离子通过，而排除其他离子。
这种离子选择性是由通道孔道内的氨基酸残基的化学性质决定的。
不同的离子通道蛋白具有不同的氨基酸序列和结构特征，因此对不同类型的离子具有不同的选择性。
通过这种选择性过滤作用，离子通道蛋白能够确保只有特定类型的离子通过，维持细胞内外环境的稳定。
离子通道门控结构是离子通道蛋白结构中的另一个重要组成部分。
它能够调控离子通道的开启和关闭。
门控结构的状态受到多种因素的影响，包括电压、配体结合或其他细胞内外环境因素的变化。
这种调制机制使得离子通道蛋白能够对细胞内外环境的变化做出适应性调整，从而调控离子通透性。
不同类型的离子通道蛋白具有不同的门控结构，因此对不同类型的信号具有不同的响应特性。
离子通道蛋白结构与功能之间的关系是紧密相连的。
离子通道蛋白的结构特征决定了其功能的发挥方式和效果。
水通道蛋白基因
水通道蛋白基因水通道蛋白基因是一类编码蛋白质的基因，其产物是一种受体蛋白，能够调节细胞膜的通透性，使细胞能够快速、高效地调节水分的进出。
本文将从水通道蛋白基因的发现、结构与功能以及在生物体中的重要作用等方面进行阐述。
一、水通道蛋白基因的发现水通道蛋白基因的发现与诺贝尔奖得主皮特·阿格雷（Peter Agre）密不可分。
1992年，阿格雷和他的团队在研究红细胞膜蛋白时，发现了一种新的蛋白质，被命名为水通道蛋白（aquaporin）。
他们通过功能性研究发现，水通道蛋白能够高效地调节细胞内外水分的平衡，从而维持细胞的正常功能。
二、水通道蛋白的结构与功能水通道蛋白是一种跨膜蛋白，其主要结构特征是存在于细胞膜中的六个跨膜螺旋。
这些跨膜螺旋形成了一个水分子可以通过的微小通道，从而实现水分子的快速跨膜运输。
水通道蛋白的通道是高度选择性的，只允许水分子通过，而离子和其他溶质则无法进入。
水通道蛋白通过调节细胞膜的通透性，起到了维持细胞内外水分平衡的重要作用。
在生理过程中，水通道蛋白能够帮助细胞快速吸收和释放水分，从而调节细胞内外水分的浓度差。
此外，水通道蛋白还参与了细胞的渗透调节、尿液浓缩等重要生理过程。
水通道蛋白基因广泛存在于各种生物体中，并在不同组织和器官中发挥着重要的生理功能。
例如，在植物中，水通道蛋白基因参与了植物对水分的吸收和运输，维持植物体内外水分的平衡，保证植物的正常生长发育。
在动物中，水通道蛋白基因则在肾脏、肺部、眼睛等组织中起到关键作用，帮助维持体内水分的稳定。
水通道蛋白基因的异常表达与一些疾病的发生发展密切相关。
例如，水通道蛋白基因突变可导致肾脏功能障碍和尿液浓缩能力下降，进而引发多种肾脏疾病。
此外，一些研究还发现，水通道蛋白基因的异常表达与肿瘤的发生和转移有关，可能成为肿瘤治疗的潜在靶点。
总结：水通道蛋白基因作为一类重要的蛋白质基因，在维持细胞内外水分平衡、调节生理过程等方面发挥着重要作用。
高中生物《分子与细胞》练习题(附答案解析)
高中生物《分子与细胞》练习题(附答案解析)学校:___________姓名：___________班级：___________一、单选题1．某同学打算用普通光学显微镜来研究生命系统的结构层次，但以下哪一材料并不合适（）A．一个DNA分子B．一个草履虫C．一个菌落D．一片树叶2．下列关于原核生物和真核生物的叙述，正确的是（）A．原核生物细胞中有DNA，没有RNAB．原核生物都是单细胞生物，真核生物都是多细胞生物C．原核生物细胞中都有核糖体，且核糖体是唯一的细胞器D．真核生物细胞中都有细胞核，且细胞核是细胞的控制中心3．下列元素是大量元素的是（）A．Fe B．Mn C．P D．Mo4．若人体肌肉细胞中的线粒体结构破坏了，该细胞不能发生的过程是（）A．生成乳酸B．生成丙酮酸C．生成ATP D．生成CO25．下列有关核酸的叙述错误的是（）A．能携带遗传信息B．是由核苷酸聚合而成的多聚体C．包括DNA和RNA两大类D．元素组成为C、H、O、N、P、S6．下列关于有机物组成及功能的相关叙述中，错误的是（）A．几丁质是一种多糖，可用于废水处理、制作人造皮肤及食品添加剂B．胆固醇既是动物细胞膜的重要组成部分，又参与血液中脂质的运输C．人体内的抗体是蛋白质，可以抵御病菌和病毒等抗原的侵害D．性激素能调节生命活动，体现了蛋白质进行信息传递的功能7．酵母菌是单细胞真菌也是一种应用于生物学各领域的重要微生物。
下列说法错误的是（）A．实验“探究酵母菌细胞呼吸的方式”运用了相互对照，无需空白对照B．探究酵母菌种群数量的动态变化时采用抽样检测法对酵母菌计数并建立数学模型C．家庭制作果酒时添加适量白糖可提升果酒的酒精度和甜度D．可以将酵母菌放在清水中让其细胞膜涨破，再用差速离心法获取各种细胞器8．下列关于人体内环境的叙述，错误的是（）A．血浆中的葡萄糖可以通过组织液进入骨骼肌细胞B．肝细胞呼吸代谢产生的CO2可以进入组织液中C．运动时，丙酮酸转化成乳酸的过程发生在组织液中D．血细胞和心肌细胞所需的营养物质不都是直接来自血浆9．下表表示某地几种植物的比叶面积（叶片面积与叶片干重的比值），已知随着植物单位叶面积中干物质含量的增加，叶片厚度相对增加，使得叶片内部的水分向叶片表面扩散的距离或阻力增大。
水通道蛋白结构与功能的关系
对AQP1晶体学数据分 析表明，水孔蛋白由4个 亚基组成四聚体，每个亚 基都由6个跨膜α螺旋组 成。每个水孔蛋白亚基单 独形成一个供水分子运动 的中央孔，孔的直径稍大 于水分子直径，约0.28nm， 水孔长约2nm。
水通道蛋白结构与功能的关系
四、对水分子的筛选机理
1）通道管的空间尺寸限制了比水分子大的小分子通过 直径约 0.28nm
1通道管的空间尺寸限制了比水分子大的小分子通过直径约028nm2高度特异的亲水通道尽管现在还没有完全揭示为何aqp1在对水分子快速通过的同时能有效阻止质子的通过表现出对水分子的特异通透性但已有的数据表明这种特异性与两个半跨膜区的asnproala模式有关
水通道蛋白结构与功能的关系
一、水通道蛋白的重要性 二、水通道蛋白的发现 三、水通道蛋白的结构 四、对水分子的筛选机理
水通道蛋白结构与功能的关系
一、水通道蛋白的重要性
水分子以简单渗透扩散方式通过细胞膜，但扩散 速度非常缓慢，科学研究证明，水分子跨越细胞膜的 快速输运是通过细胞膜上的一种水通道蛋白（ aquaporin, AQP）实现的。
在哺乳动物中，水通道蛋白大量存在于肾脏、血 细胞和眼睛等器官中，如肾小管的近曲小管对水的重吸收、 从脑中排除额外的水、唾液和眼泪的形成，对体液渗透、 泌尿等生理过程非常重要。
值得一提的是，有些水孔蛋白对溶质的通透不仅局限 于水分子，如AQP8对尿素也有通透性，AQP7对甘油具有 通透性。
水通道蛋白结构与功能的关系
水通道蛋白结构与功能的关系
谢谢！
应，没有注入AQP1蛋白mRNA的蛙卵细胞则没有变 化（下一行图）
蛋白质的功能是 通过其结构来实现的， 要解决功能机理问题， 必须首先解决它的结 构问题。
蛋白质结构与功能的关系
蛋白质结构与功能的关系蛋白质是生命体中的基本单位之一，是构成生命体的重要组成部分，参与到了生命体内的几乎所有的基本生物过程之中。
蛋白质在生命体内的作用十分广泛，如运输分子、信号转导、光合作用、细胞呼吸、酶催化等等。
而蛋白质能够发挥如此广泛的作用，与其结构和功能之间的关系密不可分。
蛋白质的结构蛋白质的结构是与其功能密切相关的。
蛋白质的结构主要可分为四级，分别是一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构是指蛋白质从胜氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、组氨酸、甘氨酸、缬氨酸和亮氨酸等基本氨基酸单元的序列。
蛋白质的一级结构是某些特定氨基酸单元的线性排列顺序，决定了蛋白质的折叠和功能。
氨基酸单元的序列决定了蛋白质一级结构，也就是它的氨基酸序列。
二级结构是蛋白质的局部结构，指的是一些氨基酸之间自发的原子基团运动和旋转折叠而成的稳定的结构体。
常见的二级结构包括α-螺旋和β-折叠片。
三级结构是一个蛋白质的三维结构的编号。
即一个蛋白质从大到小的层次结构发生折叠后，聚和成的整体结构。
四级结构是多个相同或不同的多肽链，通过非共价键以不规则方式聚合而成的复杂三维空间结构。
常见的四级结构是蛋白质多聚体。
蛋白质的功能蛋白质的结构和功能密不可分。
不同的蛋白质具有不同的功能，这是因为蛋白质的结构决定了它的功能。
1.运输分子运输分子是蛋白质的一个重要功能之一。
一些蛋白质可以组成通道或门来调节离子或分子的进出程序，而另一些蛋白质则用于携带氧气、营养物质或药物等物质。
2.信号转导蛋白质可以传递信号，使细胞能够适应外部环境的变化，从而激活或抑制某些生命特征。
3.光合作用遗传指导的蛋白质，如叶绿素、类胡萝卜素和视紫质等，能从太阳光的能量中获取光合作用的能量。
4.细胞呼吸呼吸链反应产生的大量ATP（三磷酸腺苷）这种高能物质，是细胞进行基本生命物质转换所必须的。
5.酶催化酶是蛋白质的一种，是生命体中的重要催化剂。
人体大约有几千种不同的酶，它们起到使生化反应加速、发生、弱化或单向进行等生物学化学反应的作用。
蛋白质的结构与功能的关系
蛋白质的结构与功能的关系蛋白质是生物体中最为重要的大分子有机化合物，担负着各种重要功能。
它们在生体内参与调节代谢、传递信息、结构支持、运输物质等多种生物学过程。
蛋白质的具体功能与其结构密切相关，而蛋白质的结构可以分为四个层次：初级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
本文将从这四个层次出发，探讨蛋白质结构与功能之间的关系。
初级结构初级结构是指蛋白质中的氨基酸序列，是蛋白质最基本的结构。
蛋白质的功能很大程度上取决于其氨基酸序列。
氨基酸的种类和排列方式决定了蛋白质的化学性质和功能。
例如，氨基酸中的亲水性残基可以使蛋白质具有溶解性，从而在水相中发挥作用。
此外，氨基酸序列还决定蛋白质的电荷分布，从而影响其与其他分子之间的相互作用。
二级结构二级结构是指蛋白质链中多肽链的局部区域的空间形态。
常见的二级结构有α-螺旋和β-折叠。
二级结构通过氢键等非共价作用力将多肽链上的氨基酸残基连接在一起，形成特定的结构。
这些结构对蛋白质的稳定性和功能起着至关重要的作用。
例如，α-螺旋结构能够增加蛋白质的稳定性，在蛋白质的结构支持和受体配体结合中起到关键作用。
三级结构三级结构是指蛋白质的整体立体结构。
它由氨基酸链的二级结构之间的相互作用所决定。
三级结构的形成几乎由所有非共价作用力共同作用所致，例如氢键、离子键、范德华力和疏水相互作用等。
蛋白质的功能和稳定性取决于其三级结构的正确折叠。
任何对蛋白质结构的破坏可能导致蛋白质失去原有的功能。
四级结构四级结构是指两个或多个亚基（多肽链或聚合物链）在空间上的组织方式。
它表示了蛋白质分子中不同亚基之间的关系。
多肽链的组装形成蛋白质的四级结构，进一步决定了蛋白质的功能。
例如，酶的四级结构决定了其底物与催化活性位点的特异性结合。
综上所述，蛋白质的结构与功能之间密不可分。
蛋白质的功能依赖于其特定的结构，而蛋白质的特定结构是由其氨基酸序列决定的。
初级结构决定了氨基酸的种类和排列方式，二级结构形成了局部的空间结构，三级结构决定了整体立体结构，而四级结构则表示了不同亚基之间的组织方式。
水通道蛋白研究进展
水通道蛋白研究进展水通道蛋白是一种专门负责水分子跨膜运输的蛋白，对于生物体的水分平衡和调节具有重要意义。
近年来，随着研究的深入，水通道蛋白的作用机制和应用领域逐渐引起人们的。
本文将概述水通道蛋白的基本概念、分类、功能，并重点介绍其研究进展。
水通道蛋白概述水通道蛋白是一种位于细胞膜上的运输蛋白，主要负责水分子在细胞膜上的跨膜运输。
水通道蛋白可根据其分布位置和功能不同分为不同类型，例如：AQP0、AQP1、AQP2等。
这些蛋白在细胞膜上形成水通道，帮助水分子快速、高效地通过细胞膜，从而维持细胞内外水平衡及细胞生长代谢。
水通道蛋白研究进展1、水通道蛋白的分子结构与功能关系水通道蛋白的分子结构由6个跨膜片段组成，形成一种特定的构象，从而有利于水分子通过。
不同的水通道蛋白具有不同的构象和功能，例如：AQP0主要分布于视网膜色素上皮细胞，参与调节眼部水分平衡；AQP1主要分布于肾脏、膀胱等器官，参与调节水平衡和尿生成；AQP2主要分布于肾小管和集合管，参与调节尿浓缩和稀释。
2、水通道蛋白的研究方法与技术目前，水通道蛋白的研究方法主要包括以下几种：基因克隆、表达与纯化；蛋白质结晶与结构解析；功能及动力学研究等。
这些方法分别从基因、蛋白质和功能等方面对水通道蛋白进行研究。
同时，随着生物技术的发展，如荧光标记、基因敲除等技术也为水通道蛋白研究提供了有力支持。
3、水通道蛋白的应用领域与展望水通道蛋白在生物学、医学等领域具有广泛的应用价值。
首先，水通道蛋白参与维持生物体内环境稳态，对治疗与预防水肿、脱水等疾病具有重要意义。
例如，AQP1在急性肾损伤和慢性肾功能衰竭等疾病中表达异常，成为治疗上述疾病的潜在靶点。
此外，水通道蛋白还与某些肿瘤细胞的生长和转移密切相关，因此有望为肿瘤治疗提供新思路。
其次，水通道蛋白在物质跨膜转运、药物研发等方面也具有潜在应用价值。
例如，通过研究AQP4在脑内的分布和作用机制，有助于理解脑内物质跨膜转运的规律，为药物研发提供新靶点。
水通道蛋白的功能及水通道蛋白4与脑水肿关系的研究进展
ＡＱＰ５
ＡＱＰ５分布在各种腺体细胞中，如位于肺的Ｉ
型肺泡上皮细胞、上呼吸道的分泌上皮细胞和颌下腺、腮腺 上皮细胞等。杨美等ｎ５３的实验研究结果表明，ＡＱＰ５分布于 大脑皮质的软脑膜、脉络丛、血管周围、海马锥体细胞层、齿 状回颗粒细胞层、视上核、视交叉上核内和大脑纵裂两侧皮 质深部，与ＡＱＰ４分布范围相似。ＡＱＰ５与唾液的分泌有 关，ＡＱＰ５基因敲除小鼠唾液分泌明显减少［１”。ＡＱＰ５还可 能参与肺内炎症时液体转运异常。另外，ＡＱＰ５定位在耳旁 腺体的分泌颗粒膜的表面，参与了分泌颗粒膜的渗透调
ｒｉｎｓｉｃ
ｐｒｏｔｅｉｎ）有２０％～４０％的氨基酸序列同源性。目前所发现的 ＡＱＰ均属ＭＩＰ家族，后经证明内源性蛋白亦有弱的水通道 活性，被命名为ＡＱＰ０。迄今为止，ＡＱＰ家族已经被认为是 一个拥有１３个成员的蛋白质群体，分别为ＡＱＰＯ～ＡＱＰｌ２。
１．２
ＡＱＰ的研究方法
１．２．１免疫组化该方法比较成熟，简单易行，研究用组织 块条件比较宽松，可用于常规固定的新鲜组织，也可以用于
２．１０
气管、鼻咽等上皮细胞［１“，在消化系统的结肠、肝脏、胰腺和 小肠组织中也有表达。
２．５
ＡＱＰ４
ＡＱＰ４又称汞不敏感型水通道［１“，于１９９４年
被Ｈａｓｅｇａｗａ等从大鼠的肺中克隆出来，接着ＡＱＰ４延长的 氨基端的同源体在大鼠的脑中被发现，同时ＡＱＰ４水通道蛋 白的ｅＤＮＡ也从大鼠脑中被分离出来。ＡＱＰ４含有３０１个 氨基酸，在所有哺乳动物的ＡＱＰｓ中，ＡＱＰ４的水通透性是 最强的。ＡＱＰ４分布广泛，在脑中含量丰富，可能参与脑脊 液的重吸收、渗透调节、脑水肿调节【１”。ＡＱＰ４在脑中的这 种分布为脑脊液代谢、脑水肿形成、水跨膜转运和其他与水 代谢有关疾病的形成机制提供了理论依据，且为寻求治疗脑 水肿及其他水代谢性疾病的新方法提供了线索。ＡＱＰ４也 表达在肾集合管主细胞、气管和支气管上皮细胞的基底膜、 肌肉以及睫状体、虹膜、视网膜等结构。ＡＱＰ４在细胞膜上 形成特殊的直交正方形结构［】“。
细胞膜通道与物质运输
细胞膜通道与物质运输细胞膜通道作为细胞内物质运输的重要途径，在维持细胞内外环境平衡和进行正常生理功能方面起着至关重要的作用。
本文将探讨细胞膜通道的结构、功能及其与物质运输之间的关系。
一、细胞膜通道的结构位于细胞膜上的通道蛋白质是细胞膜通道的主要组成部分。
通道蛋白质具有类似管道的结构，由膜蛋白亚单位组成。
每个通道蛋白亚单位都有一个或多个孔道，通过这些孔道，离子或分子可以穿越细胞膜。
二、细胞膜通道的功能细胞膜通道有多种功能，包括离子通道、水通道和转运蛋白通道等。
1. 离子通道离子通道是一种通过细胞膜来调节细胞内外离子平衡的结构。
根据离子的特异性，细胞膜上的离子通道可以选择性地允许特定的离子穿过。
这种选择性通透性是通过通道蛋白的结构和电荷分布来实现的。
2. 水通道水通道是细胞内外水分子运输的途径。
其中最知名的是水通道蛋白AQP，它可以形成一个通过细胞膜的水分通道，促进水分子的快速穿越。
3. 转运蛋白通道转运蛋白通道负责将物质从细胞内运输到细胞外或从细胞外运输到细胞内。
这类通道蛋白质通常是特异性的，只运输特定的物质。
例如，葡萄糖转运蛋白是一种通过细胞膜转运葡萄糖的通道蛋白。
三、细胞膜通道与物质运输的关系细胞膜通道通过它们的特殊结构和功能，为物质运输提供了便利。
例如，离子通道通过控制细胞内外离子的浓度差，参与细胞的电位维持和兴奋传导。
水通道则能够快速穿越细胞膜，调节细胞内外水分平衡。
转运蛋白通道则直接参与细胞内外各种物质的运输和代谢。
细胞膜通道的功能与一些生理活动息息相关。
它们参与了人体内细胞的体积调整、细胞内外物质的交换、神经传导和肌肉收缩等重要过程。
细胞膜通道的功能紊乱或异常可能导致一系列疾病的发生，如离子通道病、水平衡紊乱和转运蛋白功能失调等。
综上所述，细胞膜通道作为细胞内物质运输的重要途径，具有多种结构和功能。
通过离子通道、水通道和转运蛋白通道等方式，细胞膜通道调控物质的运输，维持细胞内外环境的平衡和正常生理功能的进行。
水通道蛋白的发现及对人体的作用
水通道蛋白的发现及对人体的作用刘彦成（渭南师范学院环境与生命科学系陕西渭南 714000）摘要：水通道蛋白(aquaporin，AQP) 是一种对水专一的通道蛋白。
具有介导水的跨膜转运和调节体内水代谢平衡的功能。
水通道蛋白调节失控与水平衡紊乱等一系列疾病密切相关。
关键词：细胞膜；水通道蛋白（AQP）；跨膜转运；疾病；调节Abstract:The pass of water protein (aquaporin, AQP) is one kind of adding water single-minded channel protein.Has lies between leads the water the cross membrane transportation and the adjustment body domestic waters metabolism balance function.Pass of water protein adjustment out of control and level balance disorder and so on a series of disease close correlation.Key word:Cell membrane pass of water protein (AQP) cross membrane transportation disease adjusts1 水通道蛋白的发现1.1 细胞膜的运输方式细胞是构成生物的基本单位，细胞与细胞之间则是通过细胞膜来沟通和实现基本的生命活动。
细胞膜的主要成分为磷脂和蛋白质，其结构为磷脂双分子层，磷脂双分子层上有糖蛋白，糖蛋白所在一侧为细胞外侧。
物质跨膜运输可分为自图1 细胞膜的立体结构由扩散（不需能量、载体），协助扩散（不需要能量、需载体），主动运输（要能量、需载体）三种。
还有一些大分子物质是通过胞吞、胞吐方式通过细胞膜，它们需要能量、不要载体。
水通道蛋白-1及其在心脏中作用的研究进展
水通道蛋白-1及其在心脏中作用的研究进展闫玉梅;梅举;孙锟;丁芳宝【摘要】Aquaporin-1 (AQP1), which has a special molecular structure and is regulated by many factors, is the earliest found and most widely distributed aquaporin (AQP).In addition to transporting water, AQP1 may participate in a variety of gas transportation and be involved in cell metastasis process.In heart tissues, AQP1 is mainly expressed in erythrocytes,capillary endothelial cells and myocardial cells.AQP1 is located in cytoplasma membrane of myocardial cells, and may participate in the process of excitation-contraction coupling and transportation of water, which regulates water metabolism in various physiological and pathological process.Cardiac surgery with extracorporeal circulation can influence the expression and activity of AQPs, leading to cardiac edema.The investigations of AQPs have important guiding effects in clinical practice.%水通道蛋白-1(AQP1)是水通道蛋白(AQPs)家族中发现最早且分布最广泛的成员,具有特殊的分子结构,受多种因素的调节.除转运水分子外,AQP1还能转运多种气体分子并参与细胞游走过程.心脏组织中AQP1主要在红细胞、毛细血管内皮细胞以及心肌细胞中表达.心肌细胞内AQP1定位于细胞质膜,可能参加兴奋-收缩偶联过程以及水分子的转运,调节心脏的各种生理和病理过程的水代谢.体外循环心脏手术可以影响AQPs的表达及活性,导致术后心肌水肿.心脏中AQPs的研究对临床工作有重要的指导意义.【期刊名称】《上海交通大学学报（医学版）》【年(卷),期】2011(031)001【总页数】5页(P99-103)【关键词】水通道蛋白;心肌水肿;调节;体外循环【作者】闫玉梅;梅举;孙锟;丁芳宝【作者单位】上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心内科,上海,200127;上海交通大学医学院附属新华医院心胸外科,上海,200092;上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心内科,上海,200127;上海交通大学医学院附属新华医院心胸外科,上海,200092【正文语种】中文【中图分类】R654.2水是构成动植物体最主要的成分，在人体约占总体质量的60%，其代谢转运对生命活动非常重要。
离子通道蛋白结构与功能关系深入探究
离子通道蛋白结构与功能关系深入探究离子通道蛋白是一类在细胞膜上负责离子运输的蛋白质，它们在维持细胞内外离子平衡、神经传导和肌肉收缩等重要生理过程中起着关键的作用。
离子通道蛋白结构与其功能之间紧密相连，深入探究离子通道蛋白结构与功能关系，对于理解生物体内离子交换、电流传导以及药物研发具有重要意义。
离子通道蛋白结构的研究是基于对其三维结构的解析。
目前，已经发现的离子通道蛋白通过X射线晶体学和电子显微镜等技术手段进行了结构解析。
离子通道蛋白的结构通常包括一个或多个跨越细胞膜的高度保守的螺旋结构，称为膜螺旋。
膜螺旋在维持离子通道的通透性、选择性和高效性方面起着重要作用。
此外，离子通道蛋白还包括与膜螺旋相连的细胞外和细胞内结构域，这些结构域调控着离子通道的开启和关闭。
通过对离子通道蛋白结构的研究，我们可以深入了解离子通道蛋白的功能机制。
离子通道蛋白的结构与其功能紧密相关。
离子通道蛋白通过调节细胞内外离子的浓度差，控制离子通道的打开和关闭状态，实现离子的选择性、方向性和速度。
离子通道蛋白的功能主要包括离子选择性、电位依赖性和开放与关闭等。
离子选择性是离子通道蛋白选择特定离子通过的能力，这种选择作用源于离子通道蛋白的结构。
例如，钠通道能够选择性地传递钠离子，而钾通道能够选择性地传递钾离子。
电位依赖性是指离子通道蛋白的开放和关闭是受到细胞膜电位的影响。
离子通道的电位依赖性源于与离子通道蛋白相互作用的螺旋结构。
开放与关闭是离子通道蛋白的功能特点之一，它是由离子通道蛋白的结构域控制的。
不同的结构域能够对离子通道的开启和关闭进行调节，从而实现离子通道蛋白的功能多样性。
离子通道蛋白结构与功能之间的关系还可以通过病理性突变的研究来阐明。
因为离子通道蛋白在人类疾病中的突变会导致离子通道的功能异常，从而引发一系列疾病，如遗传性疾病和神经系统疾病等。
研究表明，离子通道蛋白的突变可以导致离子通道的通透性、选择性和活化速度等方面的变化，使离子通道的功能出现异常。
细胞膜的结构与功能探讨
细胞膜的结构与功能探讨细胞膜是细胞内部与外部的交界处，它既可以保持细胞的稳定环境，又可以让细胞与周围环境相互作用。
细胞膜的结构与功能一直是生物学家们探讨的热点话题，从最初的单层脂质分子到现在的复杂构造，细胞膜的研究始终没有停止。
本文将从细胞膜的结构与功能两个方面探讨细胞膜的奥秘。
一、细胞膜的结构1.1 磷脂双层细胞膜最基本的结构是磷脂双层。
磷脂是一种由两个亲水性的羟基磷酸基团和一个疏水性的脂肪酸基团组成的分子，由于磷酸基团带有负电荷，所以磷脂分子一侧亲水，另一侧疏水。
两层磷脂面对面排列，互相靠近，疏水部分对着疏水部分，亲水部分对着亲水部分，形成了稳定的双层膜结构。
磷脂双层不仅是细胞膜的基础结构，还起到了选择性通透的作用，限制了物质的进出。
1.2 蛋白质除了磷脂双层，细胞膜中还包含了不同形态和大小的蛋白质。
蛋白质分布在细胞膜的两端或穿过整个细胞膜，有些还与磷脂分子一起形成了复杂的构造。
细胞膜中的蛋白质具有不同的功能，比如通道蛋白可以让离子和小分子穿过细胞膜，受体蛋白可以感受和传递细胞外的信息，酶类蛋白则可以催化细胞内外的生化反应。
1.3 糖蛋白除了蛋白质，细胞膜中还含有糖蛋白。
糖蛋白是一种与糖结合的蛋白质，由糖链和蛋白链组成，分布在细胞膜表面。
糖蛋白具有多种功能，比如作为细胞识别标记，参与细胞黏附和细胞间通信。
糖蛋白的糖链结构也能影响其功能，糖链的类型和结构不同，可以产生不同的效应。
二、细胞膜的功能2.1 保持细胞稳定细胞膜在细胞内外形成了一道屏障，避免了细胞内外环境的混淆。
细胞膜的磷脂双层可以限制物质的进出，保持细胞内外的化学环境稳定。
另外，细胞膜中的蛋白质和糖蛋白也能够参与到细胞质骨架的形成，保持细胞的形态和稳定。
2.2 细胞间通讯细胞膜中的蛋白质和糖蛋白可以与周围细胞相互作用，形成一系列的信号通路，从而实现细胞间的通讯。
细胞膜中的受体蛋白可以感受到细胞外的化学和物理信号，通过分子信使、离子通道或蛋白激酶等信号转导方式，传递到细胞内部，引发一系列的反应。
水通道蛋白结构及在女性生殖器官中的生理作用
水通道蛋白结构及在女性生殖器官中的生理作用
卫梦南
【期刊名称】《云南医药》
【年(卷),期】2012(33)2
【摘要】为维持生命而进行的水的输送是生命必须活动。
长期以来普遍认为,细胞内外的水分子是以简单的跨膜扩散方式透过脂质双分子层。
近年来,在许多动、植物及微生物中相继发现类似的专一性运输水的通道,统称为水通道蛋白（aquaporin,AQP）。
【总页数】3页(P186-188)
【作者】卫梦南
【作者单位】重庆医科大学第二附属医院产科,重庆渝中区400010
【正文语种】中文
【中图分类】R711
【相关文献】
1.植物水通道蛋白生理作用的研究进展 [J], 李兵
2.水通道蛋白在女性生殖器官中的生理和病理作用 [J], 江秀秀;吴瑞瑾;林俊
3.水通道蛋白结构、分布和功能 [J], 彭燕;仲建新
4.水通道蛋白结构及调控的研究进展 [J], 庞坤;刘英丽;韩立强
5.水通道蛋白结构与功能研究进展 [J], 刘树荣;张少斌
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水分子通道蛋白的结构与功能的关系姓名：王国栋 院系：基础医学院中西医结合1班 学号：20141025水分子穿越双磷脂生物膜的输运机理是生理学和细胞生物学中一个长期未能解决的重要问题。
AQP1水通道蛋白的发现和鉴定使得人们确认出一个新的蛋白质家族———水通道蛋白家族。
正是这一蛋白家族的存在，使得水分子可以进行快速的跨膜传输。
由晶体学方法解出的哺乳动物AQP1水通道蛋白的原子结构，最终揭示了水通道蛋白只允许水分子快速传输而阻挡其他的小分子和离子（包括质子H+）的筛选输运机理。
本文概述了水通道蛋白对水分子筛选传输的机理。
一、水通道蛋白的重要性活细胞外面有一层由磷脂组成双层膜，称为双磷脂细胞膜。
它将细胞的内环境物质及细胞器等与外部环境区分开。
水、离子以及其他极性分子一般不能透过这层双磷脂细胞膜。
但是细胞生命活动经常需要有选择性地对这些物质进行快速跨膜传输。
这是通过镶嵌在细胞膜上具有输运化学物质功能的膜蛋白来实现的，不同膜蛋白具有输运不同化学物质的能力。
水是活细胞的主要组成部分。
在活细胞中，水的比例占总重量的70%左右。
大多数的细胞生化反应都是在水环境中进行的。
水分子的跨膜输运是如何实现的是生命科学中一个非常重要的基本问题。
水分子虽然可以以简单渗透扩散方式通过细胞膜，但是扩散速度非常缓慢。
科学研究证明，水分子跨越细胞膜的快速输运是通过细胞膜上的一种水通道蛋（aguaporin ，AQP ）实现的。
一个AQP1 水通道蛋白分子每秒钟可以允许30 亿个水分子通过。
水通道蛋白大量存在于动物、植物等多种生物中。
在哺乳动物中，水通道蛋白大量存在于肾脏、血细胞和眼睛等器官中，对体液渗透、泌尿等生理过程非常重要。
在植物当中，水通道蛋白直接参与根部水分吸收及整个植物的水平衡。
由于水通道蛋白的存在，细胞才可以快速调节自身体积和内部渗透压。
由此可见，水通道蛋白对于生命活动至关重要。
二、水通道蛋白的结构蛋白质的功能是通过其结构来实现的。
要解决一个蛋白的功能机理问题，必须首先解出它的原子结构。
AQP1在细胞膜中以四聚体形式存在（图1）。
每个单聚体（即一个AQP1 分子）是一个独立功能单元，中心存在一个通道管。
它由6 个贯穿膜两面的长ɑ螺旋构成基本骨架，其中间有两个嵌入但不贯穿膜的短ɑ螺旋几乎顶对顶地放置着（图2）。
在两个短ɑ螺旋相对的顶端各拥有一个在所有水通道家族蛋白中都保守存在的Asn-Pro-Aia （NPA ）氨基酸组单元。
它们使得这种顶对顶结构得以稳定存在。
从两个螺旋的顶端分别延生出一条氨基酸残基松散链条分别回绕，走向各自的膜面。
后面我们会看到这种短ɑ螺旋结合松散链条组成的结构单元对水通道功能非常重要。
事实上，这种结构单元不仅存在于水通道蛋白中，还在其图1 水通道蛋白的投影密度图。
在双磷脂膜中，4个AOPI 水通道蛋白分子构成一个四聚体。
每个水通道分子单体的中心存在一个只允许水分子通过的通道管。
他小分子或离子通道蛋白中起关键作用。
例如，KcsA 钾离子通道蛋白的过滤管就是由这种结构单元构成的（见图5（b ））。
在水通道蛋白结构解出之后，这种结构单元特征引起了膜蛋白结构生物学和蛋白质结构推算领域的学者们的极大兴趣。
水通道蛋白的通道管部分长约20A 。
参与构成通道管的是6个贯穿膜的长ɑ螺旋中靠近四聚体中心的4个螺旋，以及上面所提到的由两个对顶短ɑ螺旋所延生出的两个松散链条（参见图5（a ））。
通道管由4 个贯穿膜的长ɑ螺旋参与构成的部分多为非极性氨基酸组成，而由两个松散链条参与构成的部分多为极性氨基酸组成。
如果从中间将之纵劈为两半，通道管可视为一半亲水，而另一半疏水。
整体看来，通道管不具有很好的亲水性。
图3中蓝色斑点所示为水通道蛋白的通道管部分。
与原先的猜测有所不同，通道管的限制口位置不在靠近两个NPA 组单元的管道中点，而是位于其上方大约8A 处。
狭口Hisl82，Argl97，Phe58和Cysl9l 这4个氨基酸残基构成。
这4个氨基酸构成的狭口对于水通道蛋白对水分子筛选机理至关重要。
AQPl 水通道的通道管狭口处直径约为2.8A ，有少许“Z ”型扭折，除此之外的大部分管道的宽度为4A 左右，走向与膜面基本垂直。
用于衍射分析的AQPl 蛋白的三维晶体可以给出比2.2A 还低的衍射斑点，从解出的电子势密度图中可以清楚地看到陷嵌在通道管中的水分子。
水分子在通道管中的位置对于我们理解水通道的筛选机理有重要意义。
通道管中在图4所示的4个绿色球珠的位置上有了水分子。
这4个位置分别处于狭口附近内侧，通道中心两边分别靠近两个短ɑ螺旋顶部的Asnl94和Asn78的位置，以及通道管下部与狭口相对应的His76附近。
尽管这4个水分子呈直线状排列，但由于水分子的相对取向和距离等因素限制，它们之间不能形成连续的氢键链。
对沿着通道管方向的氨基酸的亲水性分析表明，嵌镶在通道管中的水分子正好处于亲水性较好的峰点附近。
图2 水通道蛋白的ɑ螺旋结构构造。
一个AOP1分子是由6个贯穿膜两面的长ɑ螺旋构成基本骨架，其间还有两个嵌入但不贯穿膜的短ɑ螺旋几乎顶对顶地放置着。
三、水通道蛋白对水分子的筛选机理水分子可以通过AQP1水通道快速传输，而其他小分子和离子则无法通过。
这种选择性过滤功能是通过控制AQP1的通道管空间尺寸及溶质结合位置而实现的。
（l ）通道管的空间尺寸限制了比水分子大的小分子的通过AQP1通道管上由Hisl82，Argl97，Phe58 和Cysl9l 这4个氨基酸残基构成的狭口直径约为2.8A 。
这恰好是一个水分子的大小，使得任何尺寸大于水分子的“小分子”，如甘油等，都无法通过通道。
在这4个氨基酸残基处发生任何变化，对水通道的水分子选择性快速通过将有重大影响。
例如，对于与AQP1水通道蛋白相关的GipF 甘油通道蛋白，其通道管狭口是由与上面4个氨基酸残基相对应的Giyl9l ，Arg2O6，Trp48 和Phe2OO 构成（参见图4）。
这样的变化使得GipF 的狭口尺寸比AQP1 略大，亲水性也降低。
这使得GipF 成为一个甘油分子通道蛋白。
（2）通道管的溶质结合位置分布使水分子得以顺利通过我们知道，任何可溶于水溶液中的溶质，包括水分子本身，都是极性的。
在水溶液中，溶质分子或离子都不是一个孤立的个体，而是引附着周围的水分子和其它极性分子或离子的水合物。
当一个水分子要通过直径是2.8A 的水通道狭口时，它必须要剥除其周围与之水合的水分子。
而在狭口周围，极性的Hisl82，Argl97 残基以及Cysl9l ，Giyl9O ，和Giyl92主链上的羰基氧都为其提供了可形成氢键的替代组元。
这使得这种去水合过程在能量上成为可行。
如图5所示，除了靠近狭口附近，在通道管中另外还分布了3个水分子结合位置。
如前所述，这个直径约为4A 的通道管中是一个亲水性不好的环境。
但是通道管中分布了可结合水分子的亲水位点，这使得水分子通过整个通道管的能量壁垒大大降低了，水分子可以顺利通过整个通道管。
前面已经指出，对通道管的亲水性的贡献主要来自由短ɑ螺旋顶端延生出的两条松散氨基酸链。
（3）通道管有限度的亲水环境阻碍水溶液中离子的通过要理解AQP1水通道阻挡溶液中离子通过的机理，我们先来看一下KcsA 钾离子通道蛋白是如何传输钾离子的。
KcsA 钾离子通道蛋白的结构如图5（b ）所示。
其最重要的筛选过滤管是由4个短ɑ螺旋结合松散链构成的结构单元构成。
4个短ɑ螺旋耦极的阴极全部指向位于通道中心的空腔部分，使得钾离子得以以较高浓度在此聚集。
4条散链上拥有在整个钾离子通道家族中都保守存在的Giy-Tyr-Giy-Asp 氨基酸组单元，它们围绕着一个4次旋转轴构成一个狭窄的过滤管。
这里是钾离子通道蛋白选择性过滤机制的关键所在。
在这个长度只有约l2A的过滤管中，共有l6个羰基氧原子以每4个一环自上而下堆垛搭排。
这样提供的管内环境使得钾离子得以剥离周边所有与之紧附的水合水分子，进入并通过过滤管。
离子与水分子之间的水合作用比水分子之间大得多。
AQP1水通道的通道管中，主要来自于两条松散氨基酸链条的水合水分子替代位置不足上述KcsA钾通道过滤管的一半。
对于水分子通道管的狭口及大部分通道管部分而言，只脱去部分水合水分子的离子水合物尺寸太大，无法通过通道的2.8A的狭窄口。
同其他离子一样，质子（在水溶液中为H30-而不是H+）也无法以通常方式通过水通道。
如果排列成一条直线的水分子形成连续的氢键链，质子可以通过所谓“Grotthus 效应”进行快速传输。
虽然我们在AQPl水通道管中观察到了4个水分子，其中只有中间两个水分子距离近到可以形成氢键。
在水通道结构中顶对顶搁置的两个短ɑ螺旋耦极的阳极指向管道中心（参见图5（a）），这使得位于通道中的水分子在取向上不利于形成氢键链。
由此，质子通过“Grotthus 效应”在水通道中连续传输在能量上是不可行的。