沪科教版必修1 分子与细胞《第三单元 细胞的新陈代谢 第一章 细胞的物质交换 课外阅读 载体蛋白和通道蛋白》优秀教学课件

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水通道蛋白的简介

发现历程

发展前景

什么是水通道蛋白？

水通道蛋白（Aquaporin），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。

水通道蛋白是专门运输水的跨膜蛋白，其基因结构、基因表达调控、染色体定位、蛋白质结构、组织分布和生理功能得到了较为深入的研究。

水通道蛋白种类多，到目前为止仅在人体细胞已发现11种水通道蛋白。

彼得·阿格雷（Peter Agre），1949年生于美国，1974年在巴尔的摩市的约翰·霍普金斯大学医学院获医学博士，之后在该学院担任生物化学教授和医学教授。2004年到杜克大学,担任医学院副院长。由于发现了细胞膜水通道蛋白，2003年获得诺贝尔化学奖。

早在100多年前,人们就猜测细胞这一微小城镇的城墙中存在着很多“城门”,它们只允许特定的分子或离子出入。

生物体含有大量的水,含水量随生物种类不同而有差别，一般为60%——95%。生物体内的水溶液主要由水分子和各种离子组成。它们在细胞膜上的进进出出可以实现细胞的很多功能。

20世纪50年代中期,许多科学家通过大量实验证实水分子能快速，大量通过红细胞，而其他分子或离子（H+）不能通过，这种现象同样存在于唾液腺，肾脏和膀胱等细胞中。有科学家提出水是通过某种蛋白质的介导而进入细胞的。但是很遗憾一直没有人发现这种蛋白质。

1988年，彼得·阿格雷在分离提纯兔子Rh血型抗原蛋白时,偶然发现了一种相对分子质量为28kDa的蛋白质分子。命名为CHIP28。

1991年测定了28KDa蛋白N端的35个氨基酸。同一年 ，克隆了该蛋白的全长cDNA序列。该基因编码269个氨基酸，蛋白具有6个跨膜结构域、2个位于膜外的N-糖基化位点，B环和E环相似度很高且都含有Asp-Pro-Ala的特殊结构（NPA序列）。但当时仍未知道此蛋白的具体功能。

1993年，彼得·阿格雷做了非洲爪蟾卵母细胞实验这个实验也证实了之前的猜想，这个蛋白就是水通道。但是依然有人提出质疑：CHIP28并非水通道蛋白本身，可能是调节水通道开闭的蛋白。

1994年，他又制造了两种人造细胞膜，一种含有水通道蛋白，一种则不含这种蛋白。他将这两种人造细胞膜分别做成泡状物，然后放在水中，结果第一种泡状物吸收了很多水而膨胀，第二种则没有变化。这些充分说明水通道蛋白具有吸收水分子的功能，就是水通道。 此类蛋白质被重新命名为Aquaporin, CHIP28是第1个被鉴定的水通道蛋白，因而称为Aquaporin1，简称AQP1。

（1）将I组卵母细胞放入低浓度溶液后，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，使细胞在低浓度溶液中体积________。

磷脂双分子层

翻译

增大

（3）根据实验结果，可以得出_______________的推论。

蛋白A是水通道蛋白

设计实验

探究目的　　

自变量