骨骼肌内质网Ca2+泵转运Ca2+的结构基础

Ca2 泵(Ca2 -ATPase)是调节细胞内Ca2 浓度的重要蛋白质之一.Ca2 泵在转运Ca2 的过程中经历一系列构象变化.其中,E1状态为外向的Ca2 高亲和状态,E2状态则为内向的Ca2 低亲和状态.目前,骨骼肌内质网Ca2 泵转运Ca2 过程中的几个中间状态,包括E1-2Ca2 ,E1-ATP,E1-P-ADP,E2-Pi和E2状态的三维晶体结构已经解析.介绍这几种状态的晶体结构,并分析Ca2 泵在执行功能过程中结构与功能的关系.     

高温胁迫对花生幼苗光合速率、叶绿素含量、叶绿体Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase及Ca2+分布的影响

将水培后盆栽的花生幼苗,置于培养箱42℃高温培养,定时测定幼苗叶光合速率、叶绿素含量和叶绿体Ca2 -ATPase、Mg2 -ATPase的相对活性,并观察幼叶细胞内Ca2 分布的变化。试验结果表明:高温胁迫过程中,光合速率及叶绿素含量都随处理时间的延伸而下降,并呈显著正相关;叶绿体Ca2 -ATPase和Mg2 -ATPase高温胁迫过程中相对活性呈先升后降趋势,Ca2 -ATPase热敏性高于Mg2 -ATPase;高温胁迫过程中,Ca2 具有从胞外转运到胞质内和叶绿体中的趋势,Ca2 能够稳定高温胁迫下叶肉细胞膜和叶绿体的超微结构。     

草莓果实成熟过程中细胞Ca2+-ATPase活性的变化

‘春星’草莓果实成熟时,总糖和花青苷含量增加,呼吸速率也显著升高;同时,细胞溶质Ca2+-ATPase活性和微粒体膜的Ca2+-ATPase总活性变化具有相似的特点,即先升高,至粉红期达到高峰,全红期又下降,在微粒体膜中以质膜Ca2+-ATPase占的比例最高。抑制质膜Ca2+-ATPase活性的Na3VO4能促进草莓果实花青苷积累、降低可溶性总糖含量,但对呼吸速率的影响则因草莓果实成熟度不同而异。     

钙肥对富士苹果品质及Ca2+-ATPase活性影响的研究

以盛果期的矮化富士为材料,研究了不同钙肥对富士苹果品质和Ca2+-ATPase活性的影响.结果表明,喷钙后单果重增加,Vc含量提高,可溶性固形物和花青苷含量增大,而成熟果实的叶绿素和可滴定酸含量下降.不同钙肥效果顺序为巨金钙>氨基酸钙>翠康钙宝>钙宝2000.钙肥对Ca2+-ATPase活性影响极为显著,其活性明显高于对照,不同钙肥间Ca2+-ATPase活性的变化趋势与果实品质的变化趋势相同.     

NaHCO3胁迫下星星草根中Ca2＋与Ca2＋-ATPase的超微细胞化学定位

利用焦锑酸盐和磷酸铅沉淀技术分别对NaHCO3胁迫条件下星星草（Puccinellia tenuiflora）根中Ca2＋和Ca2＋-ATPase进行超微细胞化学定位研究,旨在进一步探讨Ca2＋在NaHCO3胁迫诱导胞内信号转导过程中的作用,以及Ca2＋-ATPase活性定位变化与NaHCO3胁迫下星星草抗盐碱能力的关系。结果表明：在正常状态下,根毛区细胞质内Ca2＋较少,主要位于质膜附近和液泡中,Ca2＋-ATPase主要定位于质膜和液泡膜,有一定活性。在0.448%NaHCO3胁迫下,根毛区细胞质中Ca2＋增多,液泡中Ca2＋减少,且主要集中于液泡膜附近,质膜和液泡膜Ca2＋-ATPase活性明显升高。在1.054%NaHCO3胁迫下,细胞质中分布的Ca2＋增多,而液泡中Ca2＋极少,Ca2＋-ATPase活性也降低。以上结果表明,Ca2＋亚细胞定位和Ca2＋-ATPase活性变化在星星草响应NaHCO3胁迫的信号传递过程中具有重要作用。     

脱硫废弃物对碱胁迫下水稻叶片钙分布、Ca2+-ATPase活性及抗氧化特征的影响

为了探讨脱硫废弃物提高水稻抗盐碱的作用机制,采用盆栽法,研究脱硫废弃物对碱胁迫下水稻幼苗叶片总钙含量、Ca2+分布、细胞膜Ca2+-ATPase活性及活性氧含量等的变化.结果表明:对照处理的细胞中钙颗粒零星分布于细胞壁和叶绿体中,添加脱硫废弃物和CaSO4处理的细胞质膜、细胞间隙、细胞壁和液泡中有大量的钙颗粒分布;随着脱硫废弃物和CaSO4添加量的增加,叶片总钙含量增加,质膜和液泡膜Ca2+-ATPase活性呈上升趋势,质膜透性、MDA含量和活性氧O2-产生速率呈下降趋势,SOD、POD等保护酶活性升高.添加脱硫废弃物在一定程度上能够减缓碱胁迫对水稻造成的细胞伤害,起主要作用的物质可能是其主要成分CaSO4.     

番茄碱对人红细胞膜Na+-K+-ATPase活性影响的研究

以低渗法从新鲜健康人红细胞中制得膜Na^ -K^ -ATPase,研究了番茄碱(tomatine)X~人红细胞膜Na^ -K^ -ATPase活性的影响。实验结果表明,反应体系中的tomatine浓度低于1mmol／L时,对不依赖钙调蛋白(CAM)激活的Na^ -K^ -ATPase(称之为基本酶活)影响不大,浓度达1mmol／L时,该酶活性仍保持在95％左右;而在此浓度范围内,tomatine对依赖CaM的Na^ -K^ -ATPase有明显的抑制作用,其IC50值为0．16mmol／L．说明tomatine对膜酶Na^ -K^ -ATPase活性的影响可能是通过阻断CaM激活的途径而起作用,从而为进一步研究番茄碱的作用机制奠定了基础。     

草莓果实成熟过程中细胞Ca2+-ATPase活性的变化

‘春星’草莓果实成熟时,总糖和花青苷含量增加,呼吸速率也显著升高;同时,细胞溶质Ca2 -ATPase活性和微粒体膜的Ca2 ．ATPase总活性变化具有相似的特点,即先升高,至粉红期达到高峰,全红期又下降,在微粒体膜中以质膜Ca2 -ATPase占的比例最高。抑制质膜Ca2 -ATPase活性的Na3VO4能促进草莓果实花青苷积累、降低可溶性总糖含量,但对呼吸速率的影响则因草莓果实成熟度不同而异。     

柠条Ca~(2+)-ATPase的性质及钙调素含量与抗旱性的关系

分离纯化旱生植物柠条的叶细胞质膜,测定其Ca2＋-ATPase的最适反应pH、最适反应温度、底物ATP和激活剂Ca2＋对酶活性的影响,并与中生植物小麦叶细胞质膜Ca2＋-ATPase的性质进行比较。实验表明柠条叶细胞质膜Ca2＋-ATPase的最适反应pH为7．5,最适反应温度为55℃,酶对ATP的Hill系数为0．94,符合米氏动力学类型,对Ca2＋的Hill系数为0．35,具有负协同作用。还测定了柠条和小麦叶片中及叶细胞质膜结合的钙调素含量,发现钙调素含量与植物的抗旱性成正相关。     

外源Ca2+对高温强光胁迫下滨梅幼苗的保护效应

以10 mmol/L CaCl2溶液处理滨梅幼苗叶片后,置于培养箱于(40±2)℃高温、光照强度(1 200±50)μmol·m-2·s-1下培养,定期测定有关生理生化指标,以探讨外源Ca2+对高温强光胁迫下滨梅幼苗的保护效应.结果显示:(1)与蒸馏水处理组相比,Ca2+处理使高温强光胁迫下滨梅幼苗叶片的脯氨酸含量显著升高,可溶性糖含量变化不明显,根系活力小幅降低;Ca2+处理有效抑制了高温强光下膜透性的加大,提高和保护了Ca2+-ATPase的活性.(2)采用Ca2+螯合剂EGTA或钙调素拮抗剂TFP对滨梅幼苗叶片同法处理并同条件胁迫时,与Ca2+处理相比,滨梅幼苗的脯氨酸、可溶性糖含量、Ca2+-ATPase活性和根系活力均明显下降,膜透性加大.研究表明,Ca2+处理能提高滨梅幼苗对高温强光的耐受性;Ca2+信号系统参与了胁迫过程中的渗透物质和Ca2+-ATPase活性等的调节.     

Cu2+和Zn2+对普通小麦幼苗生长的影响

Zn^2＋在植物体中参与生长素的合成和某些酶系统的活动;Cu^2＋在催化氧化还原反应中起作用,是植物体内多种氧化酶的组成部分,与光合作用密切相关,在脂肪代谢、蛋白质分解中有一定的作用。当植物体内Cu^2＋和Zn^2＋含量超过一定浓度时对细胞有较大的毒害,危害植物的生长和发育,并可经食物链富集危害人的健康。本文研究了相同浓度的Cu^2＋和Zn^2＋对普通小麦幼苗生理生化特征的影响,以期为防止金属离子污染和培育抗性品种提供参考数据。     

Cd2+和Pb2+污染对拟寡水螅形态损伤的扫描电镜观察

运用扫描电镜技术对不同浓度梯度的Pb2 和Cd2 重金属离子处理下的拟寡水螅(Hydrapseudoligactis)形态学变化进行了观察。结果表明:水螅形态变化主要表现为与Pb2 和Cd2 浓度、水螅世代数目以及离子种类的相关性。与空白对照相比,处理组在Cd2 ≥0.04mg.L-1,Pb2 ≥0.25mg.L-1浓度下时,随着培养世代数目的增加,水螅体表逐渐发生一些不可逆的变化,皮层腐蚀,结构裂解;体壁胚层结构模糊,组织松散,刺丝囊肿胀裸露甚至破裂;上皮肌肉细胞、间细胞、刺细胞等数目减少并变形。同时,Cd2 处理组对其形态学的损伤和致畸作用均明显强于相对应世代数的Pb2 处理组。     

Pb2+、Cd2+对3种水生动物致毒效应影响的比较研究

在特定时间（12、24、48、72h）内,研究了Pb^2＋和Cd^2＋对草履虫（Paramecium caudatum）、三角涡虫（Dugesia japonica）和中华圆田螺（Cipangopaludia viviparrus）3种水生动物的单一和联合毒性效应.结果表明：在同等条件下,Cd^2＋对三者的致毒效应都明显强于Pb^2＋;3种动物中,草履虫最敏感,而圆田螺耐受能力最强;随单一毒物浓度的增大以及暴露时间的延长,两者的致毒效应都显著增大,表现出明显的浓度—效应和时间—效应关系;二者复合作用时,对3种动物的致毒效应主要表现为与二组分的浓度比例有关.复合致毒效应也表现出了明显的浓度—效应关系,并且浓度和暴露时间的交互作用对3种水生动物毒性都有显著的影响.     

发状念珠蓝细菌细胞对Cu2+、Cr2+和Pb2+胁迫的响应

[目的] 对发状念珠蓝细菌细胞进行重金属离子Cu2+(CuSO4)、Cr2+(CrCl2)和Pb2+(PbCl2)胁迫,探讨发状念珠蓝细菌细胞对重金属离子胁迫的响应.[方法] 25℃,80 μmol/(m·s)光照下,BG11培养液培养发状念珠蓝细菌,利用不同浓度(0、0.1、1.0、10、100 mg/L) Cu2+、Cr2+和pb2+胁迫发状念珠蓝细菌细胞,测定其质膜透性、超氧化物歧化酶活性、丙二醛含量、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量以及海藻糖含量,分析发状念珠蓝细菌细胞对重金属离子胁迫的响应.[结果] 在Cu2、Cr2和pb2胁迫下,发状念珠蓝细菌细胞的外渗率和丙二醛(malondialdehyde)含量随着重金属离子浓度的升高而升高,相对渗透率和膜脂过氧化水平的变化趋势一致.超氧化物歧化酶(superoxide dismutase)活性随重金属离子浓度的升高先升后降,脯氨酸含量随着重金属离子处理浓度的升高,呈先降后升的趋势,可溶性糖含量随浓度的增大而减少.[结论] 低浓度的重金属离子可以诱导发状念珠蓝细菌细胞产生结构和生理的应激响应,高浓度会导致发状念珠蓝细菌细胞膜结构和功能的严重损害.     

The Ca 2+ pumps and the Na + / Ca 2+ exchangers

The Ca 2+ ATPases or Ca 2+ pumps transport Ca 2+ ions out of the cytosol, by using the energy stored in ATP. The Na + / Ca 2+ exchanger uses the chemical energy of the Na + gradient (the Na + concentration is much higher outside than inside the cell) to remove Ca 2+ from the cytosol. Ca 2+ pumps are found in the plasma membrane and in the endoplasmic reticulum of the cells. The pumps are probably present in the membrane of other organelles, but little experimental information is available on this matter. The Na + / Ca 2+ exchangers are located on the plasma membrane. A Na + / Ca 2+ exchanger was found in the mitochondria, but very little is known on its structure and sequence. These transporters control the Ca 2+ concentration in the cytosol and are vital to prevent Ca 2+ overload of the cells. Their activity is controlled by different mechanisms, that are still under investigation. A number of the possible isoforms for both types of proteins has been detected.© Kluwer Academic Publishers     

New perspectives on S100 proteins: a multi-functional Ca 2+ -, Zn 2+ - and Cu 2+ -binding protein family

S100 proteins (16 members) show a very divergent pattern of cell- and tissue-specific expression, of subcel-lular localizations and relocations, of post-translational modifications, and of affinities for Ca 2+ , Zn 2+ , and Cu 2+ , consistent with their pleiotropic intra- and extracellular functions. Up to 40 target proteins are reported to interact with S100 proteins and for S100A1 alone 15 target proteins are presently known. Therefore it is not surprising that many functional roles have been proposed and that several human disorders such as cancer, neurodegenerative diseases, cardiomyopathies, inflammations, diabetes, and allergies are associated with an altered expression of S100 proteins. It is not unlikely that their biological activity in some cases is regulated by Zn 2+ and Cu 2+ , rather than by Ca 2+ Despite the numerous putative functions of S100 proteins, their three-dimensional structures of, e.g., S100B, S100A6, and S100A7 are surprisingly similar. They contain a compact dimerization domain whose conformation is rather insensitive to Ca 2+ binding and two lateral a-helices III and III, which project outward of each subunit when Ca 2+ is bound. Target docking depends on the two hydrophobic patches in front of the paired EF-hand generated by the binding of Ca 2+. The selec-tivity in target binding is assured by the central linker between the two EF-hands and the C-terminal tail. It appears that the S100-binding domain in some target proteins contains a basic amphiphilic a-helix and that the mode of interaction and activation bears structural similarity to that of calmodulin.© Kluwer Academic Publishers     

小球藻对水溶液中Zn2+、Cd2+的吸附

对小球藻生物吸附Zn^2 ,Cd^2 的影响因素进行了研究,发现小球藻对Zn^2 ,Cd^2 的生物吸附主要经历了快速的物理吸附和缓慢的化学吸附两个步骤;pH值是影响Zn^2 ,Cd^2 生物吸附的一个重要因素,pH值为6-7时,小球藻对Zn^2 ,Cd^2 的去除率较高,在实验条件下去除率可达87%以上;研究还表明,小球藻干粉比新鲜藻能富集更多的Zn^2 ,Cd^2 。用Freundlich方程模拟吸附等温线,拟合良好。     

不同污染负荷土壤中镉和铅的吸附－解吸行为

采用一次平衡法,对3种不同污染负荷土壤Cd2 和Pb2 的吸附-解吸行为进行了比较.结果表明,低污染负荷土壤对Cd2 和Pb2 的吸附能力高于高污染负荷土壤.3种土壤对Cd2 的吸附等温线与Freundlich方程有较好的拟合性,Pb2 的等温吸附过程可用Langmuir方程与Freundlich方程来描述.双常数方程是描述这3种不同污染负荷土壤中Cd2 和Pb2 吸附动力学行为的最优模型,其次为Elovich方程,最差模型是一级动力学方程.Pb2 的解吸滞后现象较Cd2 明显.高污染负荷土壤的吸附态Cd2 、Pb2 解吸率高于低污染负荷土壤,Cd2 、Pb2 解吸量与其初始吸附量之间的关系符合二次幂方程.3种土壤Cd2 、Pb2 的解吸速率随重金属初始浓度的增加而增加,随解吸时间的延长而降低.     

Fe2+、Cu2+、Zn2+对植物生理特性影响的比较分析

以浸水处理为对照系统分析了Fe2+、Cu2+、Zn2+等金属离子对植物胁迫损伤相关的7个生理指标,并应用数理统计学和生物化学的相关原理和方法从氧自由基伤害的角度比较分析了这三种离子处理对植物生理特性的影响。结果表明:不同离子处理由于对植物造成的胁迫损伤不同,因而它们对植物生理特性的影响效应也有明显差异,并且这种差异与其所处理的离子胁迫性质间存在显著的关联性。     

Interaction of Sr2+ with Ca2+-induced Ca2+ release in mitochondria

Respiring rat liver mitochondria are known to spontaneously release the Ca²⁺ taken up when they have accumulated Ca²⁺ over a certain threshold, while Sr²⁺ and Mn²⁺ are well tolerated and retained. We have studied the interaction of Sr²⁺ with Ca²⁺ release. When Sr²⁺ was added to respiring mitochondria simultaneously with or soon after the addition of Ca²⁺, the release was potently inhibited or reversed. On the other hand, when Sr²⁺ was added before Ca²⁺, the release was stimulated. Ca²⁺-induced mitochondrial damage and release of accumulated Ca²⁺ is generally believed to be due to activation of mitochondrial phospholipase A (EC 3.1.1.4.) by Ca²⁺. However, isolated mitochondrial phospholipase A activity was little if at all inhibited by Sr²⁺. The Ca²⁺ -release may thus be triggered by some Ca²⁺ -dependent function other than phospholipase.