14.1
水分子具有极性,因此无法快速穿过非极性的脂质双分子层。
因此,细胞膜具有称为水通道蛋白的特殊通道蛋白,可依据渗透梯度选择性地转运水分子。
这些蛋白质以四聚体簇的形式发挥作用,每个单体作为一个独立的水通道。
一条水通道蛋白通道由六段跨膜α螺旋组成,这些α螺旋通过五个连接环相连,其中两个疏水性环含有一个保守的氨基酸基序——天冬酰胺-脯氨酸-丙氨酸(Asparagine-Proline-Alanine)或NPA。
NPA残基形成一个狭窄位点,当水分子通过通道时,将其限制为单列排列。
此外,通道的疏水性壁面产生的排斥作用会加速水分子的运动。
当通过狭窄位点时,氧原子会与NPA基序中的天冬酰胺残基相互作用,从而中断水分子之间原本存在的氢键桥接,阻止质子通过跳跃机制进入并穿过通道。
破坏氢键网络会阻碍质子的移动,从而使水通道蛋白对水具有选择性通透性。
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