题目

水是用什么方式通过细胞膜?水通道蛋白又是怎么回事?

提问时间：2021-03-16

答案

摘要 水通道蛋白是特异性跨膜转运水的蛋白家族,主要分11种,分布于不同组织中,能显著增加细胞膜水通透性,参与水的分泌、吸收及细胞内外水的平衡,起到多种重要生理作用.水通道蛋白的功能受到多种机制的调节,且水通道蛋白调节失控与水平衡紊乱一系列疾病密切相关.关键词 水通道蛋白,生理功能,调节 无论是动物还是植物,活细胞外面均有一层磷脂组成的双分子层,称为细胞膜,细胞膜对于进出细胞的物质有选择透过性,不同的膜蛋白具有运输不同化学物质的能力.水是活细胞的主要组成部分.在活细胞当中,水的比例占总重量的70%左右,大多数细胞的生化反应都是在水环境中进行的.水对于细胞的重要性不言而喻,因此,水分子跨膜运输的实现,是生命科学中的一个重要课题.水分子虽然可以以简单扩散的方式通过细胞膜,但是速度非常缓慢,远远不能满足生命活动的需求.科学研究证明,水分子的快速跨膜运输是通过细胞膜上的一种水通道蛋白（aquaporin,AQP）实现的.水通道蛋白大量存在于动、植物等多种生物当中,对维持正常生命活动起重要作用.一． 水通道蛋白的发现及分类 （一）水通道蛋白的发现 第一个水通道蛋白于1988年由Agre等偶然发现,是一个28kD的疏水性膜蛋白,称为CHIP28.1992年,Agre小组用采微管注射法,将CHIP28的mRNA注入蛙卵细胞,从而将该蛋白表达到了蛙卵细胞膜上.在溶液中加入高渗介质后,表达了CHIP28的蛙卵细胞迅速膨胀至破裂,而没有表达CHIP28的细胞几乎没有变化,从而确定了CHIP28就是一直在寻找的水通道蛋白（见图1）.于是CHIP28被重新命名为水通道蛋白1（AQP1）.基于此项杰出贡献,Agre获得了2003年度诺贝尔化学奖.图1：表达了CHIP28蛋白的蛙卵在加入高渗介质之后,迅速膨胀（上排）；没有表达CHIP28蛋白的蛙卵几乎没有变化（下排） （二）水通道蛋白的分类及在人体中的分布 在提纯并鉴定AQP1蛋白之后,人们在哺乳动物中陆续发现了多种不同的水通道蛋白,这些蛋白被分为AQP0～AQP10共11类,这11类水通道蛋白构成了该家族的主要框架.这些水通道蛋白分部在不同组织中,并在多种生理活动中发挥重要作用[4,7].各种亚型的水通道蛋白在人体内的大致分布也已经基本明确了.