(二十一)高三生物近三年“诺贝尔奖”专题
近三年“诺贝尔奖”专题一、2003·水通道彼得·阿格雷由于发现了细胞膜上的水通道而获得2003年诺贝尔化学奖。我们知道，人体有些细胞能
近三年“诺贝尔奖”专题
一、2003·水通道
彼得·阿格雷由于发现了细胞膜上的水通道而获得2003年诺贝尔化学奖。我们知道，人体有些细胞能很快吸收水，而另外一些细胞则不能吸收水。早在19世纪中期，科学家就猜测细胞膜有允许水分和盐分进入的孔道，每个通道每秒种有几十亿个水分子通过。但这一猜想一直未得到证实。1988年，阿格雷成功地分离了存在于血红细胞膜和肾脏微管上的一种膜蛋白，后来他认识到这个蛋白有水通道的功能，这就是科学家们长期搜寻的水分子通道。他画出了清晰的水通道蛋白的的三维结构图，详细解释了水分子是如何通过该通道进入细胞膜的，而其他微分子或离子无法通过的原因。罗德里克·麦金农由于对离子通道结构和机制的研究也获此奖。离子通道是细胞膜的另一种通道。他提示了当离子穿过细胞膜时，不同的细胞通过电位变化发出信号，控制离子通道的开户或关闭。同时，离子通道通过过滤机制，只让钾离子通过，而不让钠离子通过。他们的发现阐明了盐分和水如何进出活细胞。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。
1．彼得·阿格雷由于发现了细胞膜上的水通道而获得了2003年诺贝尔化学奖。你认为下图中哪一张图与水通道有关？（）
2．根据材料回答问题：来源：www.examda.com
（1）细胞膜的结构特点是 ，功能特点是 。
（2）离子通道运输离子 （填“需要”或“不需要”）先与载体结合，属于过程。
（3）离子通道的特性从根本上是由 决定的。
（4）水通道、离子通道和离子载体运输物质时的共同特点有 性。
（5）水通道和离子通道的结构和功能不同的这一事实，表明 。
（6）甘油等分子比K 、Na 更容易通过细胞膜，原因是 。
（7）自由水可自由地出入细胞，科学家推测细胞膜上存在水通道，1秒钟中1个通道可通过几十亿个水分子。经过10余年的研究，阿格雷1990年第一次发现水通道蛋白，并把含有或不含水通道蛋白的细胞放到水溶液中，结果前者可通过___________作用吸水，后者则不能吸水。2000年他又公布了其蛋白质结构。
（8）近10余年来，至少已发现11 种水通道蛋白，例如健康的人24小时由肾小球滤出原尿可达170L，经过弯曲细长的肾小管，大约70%的水被称为AQP1的水通道蛋白吸收入血液，再在肾小管未端被称为AQP2的水通道蛋白吸收，最终经集合管管吸收可只形成1L尿液。研究证明 分泌的抗利尿激素可以刺激肾小管细胞膜上AQP2的合成，使尿液量 ，由此推测，抗利尿激素打开了控制AQP2基因表达的开关。
（9）长期以来，人们还认识到红细胞内外Na 、K 浓度相差几倍到几十倍，其中K 浓度高的一侧位于红细胞的______侧，细胞维持这种浓度与某细胞器直接有关。
（10）据研究，神经细胞与肌细胞、腺细胞等可兴奋细胞内外K 、Na 离子及电荷情况与红细胞类似。而当某一部位受到刺激时，该处Na 快速内流使膜电位改变，科学家发现K 、Na 快速流动时并不消耗能量，推测细胞膜上存在K 、Na 离子通道，且彼此不同。麦金农1998年确定了这离子通道蛋白质结构、形状和启闭机理。请推测该离子蛋白通道与再后来需消耗能量才能运输K 、Na 的载体蛋白的结构功能应该。 （相同或不同）
（11）水分子通过细胞膜的方式是 ，离子通过细胞膜的方式是 。
（12）如果用胰蛋白酶（或蛋白质抑制剂）处理细胞表面，发现水分子和离子均不能通过细胞膜了，说明了细胞膜上 的水通道和离子通道的化学成分都是。(责任编辑：www.360gaokao.com)
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