课外阅读载体蛋白和通道蛋白.ppt

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1、授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究科学前沿通道蛋白类型水通道蛋白离子通道蛋白什么是水通道蛋白？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。彼得彼得 阿格雷（阿格雷（PeterAgrePeterAgre），），19491949年生于美国，年生于美国，19741974年在巴年在巴尔的摩的摩市的市的约翰

2、翰 霍普金斯大学医学霍普金斯大学医学院院获医学博士，之后在医学博士，之后在该学院担学院担任生物化学教授和医学教授。任生物化学教授和医学教授。20042004年到杜克大学年到杜克大学,担任医学院副担任医学院副院院长。由于。由于发现了了细胞膜水通道胞膜水通道蛋白，蛋白，20032003年年获得得诺贝尔化学化学奖。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

3、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

4、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

5、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因变量对照组实验组向细胞注射微量水细胞中是否注入CHIP28蛋白的mRNA观察细胞的吸水情况CHIP28蛋白是否与水运输有关向细胞注射CHIP28蛋白的mRNA实验材料（细胞）的特点细胞体积变化容易观察细胞膜上不含有CHIP28蛋白实验材料:非洲爪蟾卵母细胞该细胞内盐离子浓度与其它动物细胞相当，但置于低浓度溶液中，短时间内却不会发生吸水涨破

6、。把CHIP28蛋白的mRNA注入卵母细胞中。在低浓度溶液中，卵母细胞迅速膨胀，并于3分钟左右涨破。CHIP28实际上由四个亚基构成，每个亚基单独的形成一个供水分子出入的孔道。水通道直径为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。水简单扩散：缓慢通过水通道蛋白：快速大量据外媒报道，科学家们创造出可以非常有效地过滤水的微型碳纳米管，有一天可以帮助将海水转化成饮用水。根据科学杂志上发表的一项研究，这种纳米管与用于过滤活细胞中水分的某些生物蛋白质类似，但效率高出六倍。虽然纳米管目前尚不能用于实际的海水脱盐，但研究人员表示，他们可以成功地过滤含盐的水。麦金农麦金

7、农年出生，在年出生，在美国波士顿附近的小镇伯灵美国波士顿附近的小镇伯灵顿长大，年在塔夫顿长大，年在塔夫茨医学院获医学博士，现为茨医学院获医学博士，现为洛克菲勒大学分子神经生物洛克菲勒大学分子神经生物学和生物物理学教授。学和生物物理学教授。1998年，罗德里克麦金农利用射线晶体成像技术获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了离子通道的工作原理。这张照片上的离子通道取自青链霉菌，也是一种蛋白。麦金农的方法是革命性的，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的状态，在通道中的状态，以及穿过通道后的状态。离子通道是由蛋白质复合物构成的。一种离子通道只允许一种离子通过，并且只有在对特定刺激发生反应时才瞬时开放。离子通过细胞膜上的离子通道进入细胞由于蛋白功能丧失，离子通道被关闭，离子不能进入三个扁柏酚分子会将一个铁离子包起来，在扁柏酚包裹下，铁离子顺利穿过细胞膜服用扁柏酚的贫血小鼠现在可以吸收胡萝卜里的铁了生物界还有很多生物界还有很多未知，等着你去探索未知，等着你去探索Thankyou