科学前沿 授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究
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蛋白质进入细胞膜，使细胞在低渗溶液中体积_迅__速__增__大_____。
实验组号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
在等渗溶液中进行的处理
向卵母细胞注入微量水（对 照）
向卵母细胞注入蛋白A的mRNA
将部分Ⅱ细胞放入含HgCl2的 等渗溶液中 将部分Ⅲ细胞放入含试剂M的 等渗溶液中
在低渗溶液中测定卵细胞的 水通透速率（cm/s×10-4）
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；
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)
• 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．突触后神经元长时间兴奋
解析：动作电位产生的原因是Na＋内流，而河豚毒 素是一种Na＋通道蛋白抑制剂，可导致Na＋不能内流， 故河豚毒素能使神经兴奋无法传递，使突触后神经 元不能兴奋，A正确。 答案：A
（4）已知抗利尿激素通过与细胞膜上的____受___体_____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__重__吸__收______。
（5）综合上述结果，可以得出 蛋白A是水通道蛋白 的推论。
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。
金属具有超强的拦截能力
（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，都与 水通道的结构和功能直接相关。 ❶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。 ❷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。
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( C )
• 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①体现了细胞膜具有流动性
• C．过程②表示神经递质进入突触后
• 膜所在的神经元
• D．过程③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②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③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
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。
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。
谢谢指导！！！
泡 状 物
3、水通道蛋白的结构和功能特点
（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。 ❶通道直径为0.28nm，无法通过比水分子大的物质。 ❷中心最窄处带正电荷，有效的阻止带电粒子的通过。
（2）特点： ❶超高的水通过率，每秒钟可以通过30亿个水分子； ❷它对水质外其他的物质，包括糖、盐、甘油等物质和重
实验组号
在等渗溶液中进行的处理
在低渗溶液中测定卵细胞的 水通透速率（cm/s×10-4）
Ⅰ
向卵母细胞注入微量水（对照）
27.9
Ⅱ
向卵母细胞注入蛋白A的mRNA
210.0
Ⅲ
将部分Ⅱ细胞放入含HgCl2的等渗溶液中
Ⅳ
将部分Ⅲ细胞放入含试剂M的等渗溶液中
80.7 188.0
（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_磷__脂__双__分__子_层__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__翻__译________的
（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ຫໍສະໝຸດ Baidu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。
27.9 210.0 80.7
188.0
（3）与II组细胞相比，III组细胞对水的通透___明__显__降___低__，
说明HgC12对蛋白A的功能有___抑__制___作用。比较III、IV组的
结果，表明试剂M能够使蛋白A的功能__部__分__恢___复___。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 __空__间__结__构____。
实验组号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
在等渗溶液中进行的处理
向卵母细胞注入微量水（对 照）
向卵母细胞注入蛋白A的mRNA
将部分Ⅱ细胞放入含HgCl2的 等渗溶液中 将部分Ⅲ细胞放入含试剂M的 等渗溶液中
在低渗溶液中测定卵细胞的 水通透速率（cm/s×10-4）
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；
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)
• 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．突触后神经元长时间兴奋
解析：动作电位产生的原因是Na＋内流，而河豚毒 素是一种Na＋通道蛋白抑制剂，可导致Na＋不能内流， 故河豚毒素能使神经兴奋无法传递，使突触后神经 元不能兴奋，A正确。 答案：A
（4）已知抗利尿激素通过与细胞膜上的____受___体_____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__重__吸__收______。
（5）综合上述结果，可以得出 蛋白A是水通道蛋白 的推论。
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。
金属具有超强的拦截能力
（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，都与 水通道的结构和功能直接相关。 ❶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。 ❷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。
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( C )
• 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①体现了细胞膜具有流动性
• C．过程②表示神经递质进入突触后
• 膜所在的神经元
• D．过程③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②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③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
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。
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。
谢谢指导！！！
泡 状 物
3、水通道蛋白的结构和功能特点
（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。 ❶通道直径为0.28nm，无法通过比水分子大的物质。 ❷中心最窄处带正电荷，有效的阻止带电粒子的通过。
（2）特点： ❶超高的水通过率，每秒钟可以通过30亿个水分子； ❷它对水质外其他的物质，包括糖、盐、甘油等物质和重
实验组号
在等渗溶液中进行的处理
在低渗溶液中测定卵细胞的 水通透速率（cm/s×10-4）
Ⅰ
向卵母细胞注入微量水（对照）
27.9
Ⅱ
向卵母细胞注入蛋白A的mRNA
210.0
Ⅲ
将部分Ⅱ细胞放入含HgCl2的等渗溶液中
Ⅳ
将部分Ⅲ细胞放入含试剂M的等渗溶液中
80.7 188.0
（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_磷__脂__双__分__子_层__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__翻__译________的
（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ຫໍສະໝຸດ Baidu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。
27.9 210.0 80.7
188.0
（3）与II组细胞相比，III组细胞对水的通透___明__显__降___低__，
说明HgC12对蛋白A的功能有___抑__制___作用。比较III、IV组的
结果，表明试剂M能够使蛋白A的功能__部__分__恢___复___。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 __空__间__结__构____。