(Na+/K+)-ATPase研究概况

本文概述(Na⁺/K⁺)-ATPase的一般分子性质。介绍神经元和脂肪细胞中两种不同分子形式(Na⁺/K⁺)-ATPase的分离鉴定和功能性质,以及(Na⁺/K⁺)-ATPase主要功能亚基一级序列和高级结构研究所取得的一些进展。     

Electrically silent cotransport of Na+, K+ and Cl− in ehrlich cells

A cotransport system for Na⁺, K⁺ and Cl^? in Ehrlich cells is described. It is insensitive towards ouabain but specifically inhibited by furosemide and other ‘high ceiling’ diuretics at concentrations which do not affect other pathways of the ions concerned. As the furosemide-sensitive fluxes of these ions are not affected by changes in membrane potential, and as their complete inhibition by furosemide does not appreciably alter the membrane potential, they appear to be electrically silent. Application of the pulse-response methods in terms of irreversible thermodynamics reveals tight coupling between the furosemide-sensitive flows of Na⁺, K⁺ and Cl^? ($\text{q}$ close to unity for all three combinations) at a stoichiometry of 1 : 1 : 2. The site for each of the ions appears to be rather specific: K⁺ can be replaced by Rb⁺ but not by other cations tested whereas Cl^? can be poorly replaced by Br^? but not by NO₃^?, in contradistinction to the Cl^?-OH^? exchange system. The cotransport system appears to function in cell volume regulation as it tends to make the cell swell, thus counteracting the shrinking effect of the ouabain-sensitive (Na⁺, K⁺) pump.The experiments presented could not clarify whether the cotransport process is a primary or secondary active one; while incongruence between transport and conjugated driving force seems to indicate primary active transport, it is very unlikely that hydrolysis of ATP supplies energy for the transport process, since there is no stimulation of ATP turnover observable under operation of the cotransport system.     

Potential difference responses due to K+, Na+ and Cl− changes in Bullfrog antrum with and without HCO3−

The effect of changing [K⁺], [Na⁺] and [Cl^?] in nutrient solution was studied in bullfrog antrum with and without HCO₃^? in nutrient. In 25 mM HCO₃^? (95% O₂/5% CO₂) and in zero HCO₃^? (100% O₂), nutrient pH was maintained at 7.3. Changing from 4 to 40 mM K⁺ or from 81 to 8.1 mM Cl^? gave a decrease 10 min later in transmucosal PD (nutrient became more negative) — a normal response. These responses were less in zero than in 25 mM HCO₃^?. A decrease from 102 to 8 mM Na⁺ decreased PD (anomalous response of electrogenic NaCl symport). This effect was attenuated or eliminated in zero HCO₃^?. In contrast, change from 4 to 40 mM K⁺ gave initial anomalous PD response and change from 102 to 8 mM Na⁺, initial normal PD response with either zero or 25 mM HCO₃^?. Both responses were associated with (Na⁺ + K⁺)-ATPase pump and were greater in zero than in 25 mM HCO₃^?. Initial PD increases in zero HCO₃^? are explained as due to increase in the resistance of passive conductance and/or NaCl symport pathways. Thus, removal of HCO₃^? modifies conductance pathways of nutrient membrane.     

短期NaCl胁迫对不同小麦品种幼苗K+吸收和Na+、K+积累的影响

为研究盐胁迫下小麦幼苗生长及Na⁺、K⁺的吸收和积累规律,以中国春、洲元9369和长武134等3种耐盐性不同小麦品种为材料,采用非损伤微测技术检测盐胁迫2 d后的根系K⁺离子流变化,并对植株体内的Na⁺、K⁺含量进行测定。结果表明:短期(2d)盐胁迫对小麦生长有抑制作用,且对根系的抑制大于地上部,耐盐品种下降幅度小于盐敏感品种。盐胁迫下,小麦根际的 K⁺大量外流,盐敏感品种中国春K⁺流速显著高于耐盐品种长武134,最高可达15倍。小麦幼苗地上部分和根系均表现为Na⁺积累增加,K⁺积累减少,Na⁺/K⁺比随盐浓度增加而上升。中国春限Na⁺能力显著低于长武134,Na⁺/K⁺则显著高于长武134。综上所述,盐胁迫下造成小麦组织器官中Na⁺/K⁺比上升的主要原因是根系K⁺大量外流和Na⁺的过量积累,耐盐性不同的小麦品种间差异显著,并认为根系对K⁺的保有能力可能是作物耐盐性评价的一个重要指标。     

KcsA 通道对Na+、K+及Rb+离子选择性的统计热力学研究

钾离子的通透率至少比钠离子的通透率大10000倍,这个问题至今没有很好地解决.为了在分子水平阐释钾离子通道的选择性机制,以KcsA钾通道X射线衍射结构为基础,采用密度泛函理论计算了不同离子在离子通道中的位能.计算结果表明,Rb+离子具有与K+离子相类似的位能曲线,但是其在通透过程遇到的位垒要比K+离子的位垒高,因而所对应的通透率也就小于钾离子的通透率,而钠离子的的通透率仅仅是钾离子通透率的0.0067%.文中所涉及的系统仅仅包含269个原子,而用分子动力学虽然也可以得到相近的结果,但是它的系统大小为41 000个原子.     

Ca2+-dependent inhibitory effects of Na+ and K− on Ca2+ transport in sarcoplasmic reticulum vesicles

Effects of Na⁺ and K⁺ on Ca²⁺ transport by sarcoplasmic reticulum vesicles were studied in a medium containing high Mg²⁺ and ATP (2mM) and low Ca²⁺ (0.44μM) concentrations. Under these conditions, Na⁺ and K⁺ inhibit Ca²⁺ uptake. ATPase activity and membrane phosphorylation by ATP. Since the concentrations of ATP and Ca²⁺ used are consistent with relaxation in vivo, the results suggest that under physiological resting conditions the Ca²⁺ pump of the sarcoplasmic reticulum operates below its maximal capacity.     

NaHCO3胁迫下3种灌木Na+、K+、Ca2+的吸收及转运

通过盆栽试验,采用原子吸收分光光度法和非损伤微测技术,研究了NaHCO₃胁迫(300 mmol·L^-1)对大洋洲滨藜、四翅滨藜和宁夏枸杞3种灌木离子吸收及运转的影响.结果表明: 随着NaHCO₃浓度升高,两种滨藜和宁夏枸杞叶片中Na⁺含量升高,300 mmol·L^-1NaHCO₃胁迫下,宁夏枸杞叶肉细胞Na⁺的外排增加,两种滨藜净Na⁺外排降低;随着胁迫时间的延长,大洋洲滨藜和宁夏枸杞叶片的K⁺含量下降,Na⁺/K⁺升高,四翅滨藜叶片K⁺含量升高,Na⁺/K⁺降低;随着浓度的升高,宁夏枸杞叶片积累Ca²⁺减少,Na⁺/Ca²⁺高于对照,叶肉细胞Ca²⁺外排;两种滨藜叶Ca²⁺含量总体呈升高趋势,叶肉细胞Ca²⁺表现为内流.在NaHCO₃胁迫下,3种灌木通过不同的策略来消除Na⁺毒害.宁夏枸杞叶片Na⁺的积累抑制了对Ca²⁺的吸收;两种滨藜Ca²⁺的内流促使细胞质中游离Ca²⁺增加,增加的细胞质\[Ca²⁺\]cyt防治质膜H⁺ ATPase去极化,限制K⁺的外排,从而维持细胞内Na⁺/K⁺的平衡,其中四翅滨藜调控Na⁺/K⁺平衡的能力较强.     

长苞香蒲对人工盐碱湿地Na+和K+的吸收与转运特征

为揭示长苞香蒲(Typha domingensis)对盐生湿地生态系统中Na⁺和K⁺的吸收与转运特征,探讨长苞香蒲对盐生湿地的生态修复效果,该研究采用人工模拟盐生湿地的方法,设置CK(对照)、T1(浇灌100 mmol·L^-1盐水)、T2(浇灌200 mmol·L^-1盐水)及T3(浇灌300 mmol·L^-1盐水)4种不同盐浓度的人工湿地生态系统,并分别于5月5日(开始盐胁迫处理,S0)、5月30日(S1)、6月30日(S2)和7月30日(S3)测量其株高和干重、植株地上与地下部分Na⁺和K⁺的含量以及底泥和水体中Na⁺和K⁺的含量以分析长苞香蒲对盐碱湿地的脱盐作用。结果表明:(1)各处理的长苞香蒲的株高和干重随着处理时间的延长呈增加趋势,但与CK 相比,各处理生长量随盐浓度升高出现下降趋势。(2)高浓度盐处理(T3)使长苞香蒲的地上部分和地下部分的Na⁺分别增加了2.56倍和1.75倍,地上部分及地下部分的K⁺含量分别降低了34.1%和35.8%。(3)地上部分和地下部分的Na⁺/K⁺在处理和对照间均随处理时间延长呈增加的趋势,选择性转移系数与Na⁺和K⁺转移系数总体随处理时间延长呈降低的趋势。(4)在S0至S3期间,长苞香蒲对处理组土壤Na⁺和K⁺的去除率为10.6%～15.8%和2.3%～12.8%,对处理组水体Na⁺和K⁺的去除率为55.0%～65.1%和1.6%～67.0%。综上表明,盐胁迫能影响长苞香蒲体内的Na⁺和 K⁺平衡,长苞香蒲能够有效地吸收Na⁺,并在一定盐浓度下能通过K⁺的交换将Na⁺从根部吸收转运至地上部分。因此,长苞香蒲可通过离子转运的形式完成对盐离子的吸收,可作为盐碱湿地生态修复的优良植物。     

Insensitivity of lepidopteran tissues to ouabain: Absence of ouabain binding and Na+K+ ATPases in larval and adult midgut

Insensitivity of midgut epithelium to ouabain was studied in three phytophyagous Lepidoptera: the tobacco hornworm. Manduca sexta, the Cecropia silkmoth. Hyalophora cecropia, and the Monarch butterfly, Danaus plexippus. The midgut failed to selectively bind ouabain in the presence of 8 mM K^?. The presence of K⁺ stimulated ouabain sensitive Na⁺K⁺-ATPases in midgut could not be confirmed. Neuronal tissues collected from the same species at the same stages in development bound ouabain readily, and possessed K⁺ stimulated ouabain sensitive Na⁺K⁺-ATPases. It is proposed that alkali metal transport across the midgut epithelium of these phytophagous Lepidoptera occurs via energy-linked processes not requiring Na⁺K⁺-ATPases.     

NaCl胁迫对4种豆科树种幼苗生长和K+、Na+含量的影响

以合欢、刺槐、国槐和皂荚4种豆科树种盆栽实生幼苗为试验材料,研究了NaCl胁迫下4个树种幼苗的生长、耐盐临界浓度和Na⁺、K⁺含量的变化,并对其耐盐性进行了比较.结果表明：NaCl胁迫抑制了4个树种幼苗的生长,苗木的干物质积累量减小、根冠比增大,尤其对合欢和皂荚的影响较大;以相对干质量降至对照组50%时的NaCl浓度作为生长临界NaCl浓度(C₅₀)指标,4个树种的耐盐强弱顺序为：刺槐(5.0‰)＞国槐(4.5‰)＞皂荚(3.9‰)＞合欢(3.0‰);随NaCl浓度的增加,各树种幼苗根、茎、叶中Na⁺含量逐渐增加,K⁺含量先增加后减小（合欢根除外）,而K⁺/Na⁺差异较大.相同浓度NaCl胁迫下,幼苗器官的Na⁺分布为根＞茎＞叶,K⁺因树种和NaCl浓度不同而各异,以叶片中较多,K⁺/Na⁺为叶＞茎＞根.NaCl胁迫下,刺槐的K⁺含量和K⁺/Na⁺较高,地上部分Na⁺含量较低,幼苗干物质量大,耐盐性较强;而合欢的K⁺/Na⁺较小,高浓度NaCl胁迫下地上部分的Na⁺含量较高,幼苗干物质量小,耐盐性较差.苗木地上部分对K⁺的积累和根部对Na⁺的滞留是影响豆科树种耐盐性能的主要因素.     

盐胁迫下氯丙嗪和LaCl3对稻苗K+、Na+、Cl-吸收转运的影响

研究了氯丙嗪(CPZ)和LaCl3预处理阻碍Ca2+     

Na+/H+逆向转运蛋白和植物耐盐性

Na⁺H⁺逆向转运蛋白对植物耐盐起着重要作用 ,它利用质膜H⁺ATPase或液泡膜H⁺ATPase及Ppiase泵H+产生的驱动力把Na⁺排出细胞或在液泡中区隔化以消除Na⁺的毒害。主要讨论植物中Na⁺H⁺逆向转运蛋白研究在分子水平的最新进展.     

Na+、K+、Mg2+、Ca2+和葡萄糖溶液作为授精-激活介质对中华鲟精子受精率的影响

以不同浓度的NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2溶液和葡萄糖溶液作为授精介质,研究了中华鲟(Acipenser sinensis)的受精效果.结果显示,适量的阳离子和葡萄糖作为激活授精介质时中华鲟卵受精率都有所提高.在实验设置浓度范围内25 mmol/L NaCI溶液、0.1 mmol/L KCl溶液、1 mmol/L MgCl2溶液、1 mmol/LCaCh溶液和50 mmol/L葡萄糖溶液浓度下,受精率分别可达到最高值,依次为87.72%、86.82%、82.24%、89.76%、80.92%.随着实验浓度继续增加,受精率反而呈下降趋势.结果显示,作为人工配制的中华鲟精子授精一激活介质,最适NaCI溶液浓度在25 mmol/L附近,最适葡萄糖溶液浓度在25 mmol/L附近,最适KCI溶液浓度≤0.1 mmol/L,最适MgCl2溶液浓度≤1 mol/L,最适CaCh溶液浓度≤1 mmol/L.     

梭梭Na+/H+逆向转运蛋白基因克隆及分析

采用RT-PCR、RACE方法从超旱生、耐盐植物梭梭中扩增出Na+/H+逆向转运蛋白基因的开放阅读框架,其核苷酸序列长1 683bp,推测的氨基酸序列全长为560个氨基酸残基。含有多个物种Na+/H+逆向转运蛋白基因的高度保守序列氨氯砒嗪脒的结合位点(LFFIYLIPPI)。序列一致性分析结果显示,该cDNA片段与同科植物NHX基因的一致性为70%～80%,但与不同科植物的一致性较低,仅为60%,表明该基因在进化上存在多样性,但它们都具有氨氯砒嗪脒结合位点,对Na+具有高度专一性,对植物的耐盐性起着重要作用。     

植物Shaker K+通道的研究进展

钾离子通道是植物钾离子吸收的重要途径之一。Shaker K+家族通道是K+通道中最早发现、且研究最深入的K+通道家族。近年来,已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离得到多个Shaker K+钾离子通道基因,如AKT1,AtKC1,QsAKT1,GORK,AKT2等。从结构、表达部位、生理功能和调控等方面介绍了植物Shaker K+通道的研究进展。     

盐度胁迫对鲻鱼幼鱼鳃丝Na+/K+-ATP酶活力 和体含水量的影响

研究了环境盐度急性胁迫对鲻鱼幼鱼(Mugil cephalus)鳃丝Na+/K+-ATPase(NKA)活性及体内含水量的影响.结果表明,将幼鱼从S33(盐度33)的对照组中直接转移至S0(盐度0)、S10(盐度10)、S20(盐度20)、S33和S40(盐度40)的水体中,随盐度降低各盐度处理的死亡率迅速升高.各处理...     

酸雨作用下的森林冠层盐基离子(Ca2+,Mg2+,K+)淋洗

在韶山针阔叶混交林中设立了10个30 m×30 m的样方,对1年中各个季节的森林截留沉降、降雨后树冠层总滤出量、盐基离子滤出量以及树冠层对H+和NH4+的摄入量进行了分析和估算.韶山森林湿沉降成分中以Ca2+为主,Mg2+,K+含量较低.树冠层盐基离子总滤出量中Ca2+最高,达到155.34 mmo1 m-2a-1,Mg2+最低,为30.74mmol m-2a-1,K+居中,为84.13 mmol m-2a-1.Ca2+的大量滤出表明它是树冠层缓冲降水酸度的主要介质,同时也表明酸雨对韶山森林的潜在危害,其在总滤出量中的比重的季节变化是夏(58.4%)＞春(54.1%)＞冬(51.4%)＞秋(32.5%).盐基离子的滤出量以冬→春→夏→秋依次递减,但是树冠层季节摄入NH4的量在30-100mmo1 m-2而对H+的摄入量则在30-180 mmol m-2.     

胃(H++K+)-ATPase结构与功能的研究

胃(H⁺+K⁺)-ATPase属于生物膜的第二类质子泵(E₁E₂型),从生理角度它是胃酸分泌的质子泵。本文结合我们初步的研究结果:猪、大白鼠胃粘膜(H⁺+K⁺)-ATPase的纯化以及由消炎痛引起的急性胃粘膜病变与胃粘膜(H⁺+K⁺)-ATPase的关系等,对此酶在近十几年来它的纯化、结构、性质、催化机理,向胃腔分泌盐酸的功能及其调节和胃病变的分子机理等方面进行了简要的综述。