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.     

钾、钠离子对富钾植物离体叶片气孔运动的影响

富钾植物空心莲子草[Alternanthera philaxeroides(Mart．)Griseb．]、商陆(Phytolacca esculenta Van Houtt．)离体叶片下表皮在光照下经不同浓度K^ 、Na^ 处理30min,观察K^ 、Na^ 对气孔运动的影响。结果表明：Na^ 能促进富钾植物叶片的气孔开放,当外界K^ 、Na^ 浓度在1．00％范围内,Na^ 增大气孔开放率和气孔开度比相应浓度K^ 的效果好;当浓度高于1．00％时,效果恰好相反。     

不同钾浓度培养条件对栖热茵TibetanG6菌株吸附铯的影响

研究了不同钾离子浓度培养体系下栖热菌TibetanG6菌株(Thermus sp．TibetanG6)对铯的吸附规律以及pH和钠离子对吸附的影响．结果表明,不同钾离子浓度培养条件在TibetanG6菌株对铯的吸附过程中扮演了重要的角色,由培养基中不加钾而诱导的钾缺失细胞对铯的吸附量(24 h)明显高于正常培养基中加过量钾产生的钾过量体系中的吸附量．在不同的钾离子细胞中,pH和钠离子对菌体吸附铯产生了不同的影响．菌体的红外光谱分析也表明：菌株TibetanG6细胞对铯的吸附是一个动态平衡过程．最后对pH和钠离子对铯吸附的作用机制进行了讨论．     

猪心室肌细胞膜K+通道在人工磷脂双层的重装

目的：将提取的猪心室肌细胞膜上K^ 通道重装在磷脂双层上,用电压嵌方法研究离子通道。方法：将猪心室肌制成匀浆,通过蔗糖梯度离心,分离出通道蛋白成分,利用双室系统将其重装在人工膜上,在电压籍位下记录通道电流。结果：提取的通道蛋白成分优势电导为27～31ps,此外还记录到有15,50和100ps的几种通道活动,其中以27～31ps最为常见。经测定反转电位,确定它们为K^ 选择性通道。结论：本研究在国内首次完成了心肌钾通道在人工脂双层膜上的重装,为在单通道基础上研究K^ 通道提供了重要手段。     

6-苄氨基嘌呤(BA)和脱落酸(ABA)对湖南稷子Na+、K+选择性和游离脯氨酸分配的调节

以盆栽的C4植物-湖南稷子(Echinochloa frumentacea)为材料,用6-苄氨基嘌呤(BA)和脱落酸(ABA)定位涂抹湖南稷子的穗、上位和下位叶片,分析了植物体激素平衡的局部改变对整株水平上Na^ 、K^ 和游离脯氨酸分配的调节。实验结果表明,ABA和具有细胞分裂素活性的BA是调控Na^ 、K^ 及游离脯氨酸在不同层位叶中分配的重要因素。ABA涂抹湖南稷子的上位叶片,上位叶片中的Na^ 比其下位叶片高35．0％;用ABA涂抹湖南稷子的下位叶片,下位叶片中的K^ 比其上位叶片高31．4％,下位叶鞘中的K^ 比其上位叶鞘高53．7％。用BA涂抹湖南稷子的下位叶片,下位叶片中的K^ 和脯氨酸分别比其上位叶片高16．5％和31．7％;用BA或ABA定位涂抹植物地上不同部位,引起植物整株水平上Na^ 、K^ 向光合作用强的部位,特别是向活跃期的穗中选择性运输的能力增强,游离脯氨酸也多集中于代谢旺盛的光合器官和生殖器官。     

上皮细胞K+通道的生理学意义与临床应用:跨上皮细胞转运的驱动力生成和K+循环

K^＋通道在上皮细胞内以极化的方式表达,形成一个庞大的膜蛋白家族。出于对主要依赖Na^＋-K^＋-ATPase而维持的细胞内跨膜K^＋梯度的考虑,K^＋通道在跨上皮细胞转运中的主要作用为：膜电位生成和K^＋循环。本文以肾近端小管和胃壁上皮细胞转运为例简要阐述了K^＋通道的作用。在这两个组织中,K^＋通道活性限速跨上皮细胞转运,调节细胞体积。近年来,药理学工具和转基因动物的实验证实了对K^＋通道的原先认知,并将研究深入到分子水平。K^＋通道的分子结构挑战高亲和力药物分子的设计,及其多组织同时表达的两个典型特征阻碍了高活性、组织特异性小分子治疗的进展。然而,抑制K^＋通道能阻断胃酸分泌等病理生理机制的深入研究,促进K^＋通道药物用于胃病治疗和作为肾脏转运抑制剂用于肾脏相关疾病治疗。     

不同抗盐性小麦叶鞘的Na+/K+选择性

以200mmol／LNaCl处理耐盐小麦（Triticum aestivum L．）品种DK961和盐敏感小麦品种LM153d后,DK961叶鞘中Na^＋含量和叶片中K^＋含量均显著高于LMl5,这造成DK961叶片中Na^＋／K^＋比显著低于LM15。即DK961的叶鞘以其较LM15更强的限制Na^＋、推动K^＋向叶片运输的能力来保持叶片相对较低的Na^＋／K^＋比,即叶鞘在小麦抗盐性中可能起重要作用。     

镧对水稻根质膜透性和根分泌物中几种营养离子含量的影响

通过水培实验,研究了系列浓度La在不同处理时间内对水稻根质膜透性和根分泌物中几种营养离子含量的影响。结果表明,La在低浓度时(≤50μg·ml^-1),可以稳定细胞膜,减少电解质外渗率,在此浓度下,根系分泌物中K^+、Ca^2+、P和H^+的含量比对照低,La的浓度升高(100～400μg·ml^-1),随着处理时间的延长,电解质外渗率呈现短时间抑制,长时间促进的规律．La在高浓度时(c≥500μg·ml^-1),即使短时间的处理,也会使根细胞原生质膜破坏,电解质外渗率提高．此时根分泌物中K^+、Ca^2+、P和H^+含量均比对照高．由此可以得出在水培条件下,La^3+≤50μg·ml^-1对水稻生长是安全的。     

盐胁迫对高粱根质膜离子通道通透性的影响

用１００ ｍ ｍ ｏｌ／Ｌ、２００ ｍ ｍ ｏｌ／Ｌ、３００ ｍ ｍ ｏｌ／ＬＮａＣｌ依次处理萌发后３ ｄ 的高粱（Ｓｏｒｇｈｕｍｖｕｌｇａｒｅ Ｐｅｒｓ．）幼苗，分离纯化根质膜。将质膜嵌入预先涂制好的平面脂双层，然后用电学方法测定该脂双层的离子选择通透性。膜的两测分别加入ＮａＣｌ和ＫＣｌ，在电压钳位下测定不同膜电位时的膜电流，通过ＧＨＫ 电压等式计算膜的离子选择通透性。结果表明质膜的离子选择通透性在盐胁迫下发生显著变化，对照的Ｋ＋ 、Ｎａ＋ 通透比（ＰＫ∶ＰＮａ）＝ ３．５，处理后ＰＫ∶ＰＮａ＝ １．５。讨论了这一变化的含义     

盐胁迫对四种基因型冬小麦幼苗Na+、K+吸收和累积的影响

以4种不同基因型冬小麦品种为试验材料，研究了盐胁迫下小麦幼苗的生长及Na^＋、K^＋和Cl^-的吸收、累积规律。结果表明，盐胁迫下小麦吸水困难，幼苗生长受抑；幼苗含水量、生物量及干物质量明显下降；Na^＋、Cl^-含量和单株累积量显著增加。K^＋含量和单株累积量则明显降低。Na^＋／K^＋比值随介质中的盐浓度的增加而升高。盐胁迫下各基因型冬小麦幼苗Na^＋、K^＋和Cl^-的单株累积量及其在地上部分和根系中的含量变化较大，说明小麦根系对Na^＋、K^＋和Cl^-的吸收存在基因型差异。盐处理下，暖型小麦NR9405对K^＋的选择吸收能力强，对Na^＋的吸收和累积少，植株体内的K^＋浓度较高，Na^＋／K^＋比值小；幼苗的生物量较大，耐盐性强。冷型小麦RB6对K^＋的选择能力差，对Na^＋的吸收和累积量大，幼苗的Na^＋／K^＋比值大，生物量小，耐盐性较差。低盐浓度下，Na^＋可作为渗透调节物质维持植物体内渗透平衡。高盐浓度下，Na^＋的过度吸收和累积可能是盐害的主要原因。维持体内较低的Na^＋水平和Na^＋／K^＋比值是小麦耐盐性的一个重要特征。     

钠离子在念珠菌素修饰的双层脂膜中的运送

本文研究了念珠菌素所修饰的双层脂膜的离子渗透性、离子选择性和pH—膜电流的关系。发现该膜在一定的钠离子浓度范围内,可以作为Na⁺离子传感器,当膜两侧溶液存在着质子梯度时,念珠菌素起着一个钠离子载体的作用。     

模型系统(HONH_3HOH)~(-1)中的质子传递研究

本文提出了一个包含两个氢键涉及单质子和双质子传递的简化模型系统(HONH_3HOH)~(-1),并用MINDO/3方法研究了质子传递过程,得到了有关两质子传递的势能面,其每一步都选择性地进行了几何优化.单质子传递的两个势阱是不对称的,它的位垒随着氢键变长而急剧增高.α质子的转移导致体系电荷的不均匀堆积,因此其位阻较大,通过β质子传递可大大降低它的位垒,在这种意义上双质子传递比单质子传递更可能.最后讨论了它和丝氨酸蛋白酶体系催化机理的关系.     

高等植物根细胞高亲和性吸收钾的机制

K^ 是高等植物所必需的大量元素,它在植物的膨压调节、电荷平衡、叶片运动和蛋白质合成中都具有重要的作用。高等植物根细胞吸收K^ 通过高亲和性K^ 吸收系统和低亲和性K^ 吸收系统和低亲和性K^ 吸收系统两条途径。高新和性K^ 吸收系统,是在微摩尔浓度的外界K^ 水平时起作用,K^ 的吸收必须消耗能量。近年来,随着分子生物学技术和电生理技术的飞速发展,植物根细胞吸收K^ 的机制取得了较大进展。本文对高等植物根细胞高亲和性吸收K^ 的机制的研究进展进行了综述。     

不同钾浓度培养条件对栖热菌TibetanG6菌株吸附铯的影响

研究了不同钾离子浓度培养体系下栖热菌TibetanG6菌株(Thermus sp. TibetanG6)对铯的吸附规律以及pH和钠离子对吸附的影响. 结果表明, 不同钾离子浓度培养条件在TibetanG6菌株对铯的吸附过程中扮演了重要的角色, 由培养基中不加钾而诱导的钾缺失细胞对铯的吸附量(24 h)明显高于正常培养基中加过量钾产生的钾过量体系中的吸附量. 在不同的钾离子细胞中, pH和钠离子对菌体吸附铯产生了不同的影响. 菌体的红外光谱分析也表明: 菌株TibetanG6细胞对铯的吸附是一个动态平衡过程. 最后对pH和钠离子对铯吸附的作用机制进行了讨论.     

盐胁迫下小麦体细胞杂种与亲本小麦幼苗的生长量和Na+、K+含量比较

对小麦体细胞杂种F6株系Ⅰ-1-3和其亲本小麦济南177的幼苗在不同NaC1浓度处理6d时的生长量和Na^ 、K^ 含量进行了比较。结果表明：盐胁迫下杂种的生长量明显高于亲本小麦。随着盐浓度的增加,杂种和亲本的叶、茎和根中Na^ 含量均增加,但杂种叶与茎的Na^ 含量显著低于亲本,而根的却高于亲本,这可能提示杂种根部液泡较亲本有较强的储Na^ 功能。受盐胁迫的杂种叶与茎中K^ 含量显著高于亲本,K^ ／Na^ 比值高。杂种的Na^ 净积累速率也高于亲本。可见杂种比亲本小麦有更强的耐盐性。     

不同钾浓度培养条件对栖热菌TibetanG6菌株吸附铯的影响

研究了不同钾离子浓度培养体系下栖热菌TibetanG6菌株(Thermus sp. TibetanG6)对铯的吸附规律以及pH和钠离子对吸附的影响. 结果表明, 不同钾离子浓度培养条件在TibetanG6菌株对铯的吸附过程中扮演了重要的角色, 由培养基中不加钾而诱导的钾缺失细胞对铯的吸附量(24 h)明显高于正常培养基中加过量钾产生的钾过量体系中的吸附量. 在不同的钾离子细胞中, pH和钠离子对菌体吸附铯产生了不同的影响. 菌体的红外光谱分析也表明: 菌株TibetanG6细胞对铯的吸附是一个动态平衡过程. 最后对pH和钠离子对铯吸附的作用机制进行了讨论.     

常氧和急性低氧下大鼠传导性肺动脉平滑肌细胞的电生理特性

本文旨在研究大鼠传导性肺动脉平滑肌细胞（pulmonary artery smooth muscle cells,PASMCs）的电生理特征及对急性低氧的反应。用酶解法急性分离出1-2级分支的PASMCs,通过全细胞膜片钳方法研究常氧及急性低氧状况下细胞钾电流的差异,并在常氧下先后使用iBTX和4-AP阻断大电导钙激活钾离子（large conductance Ca-activated K^＋,BKCa）通道及延迟整流性钾离子（delayed rectifier K^＋,KDR）通道后,观察细胞钾电流特征。根据细胞的大小、形态及电生理特征可将PASMCs分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。iBTX对Ⅰ类细胞几乎无作用,而4-AP几乎完全阻断它的钾电流;Ⅱ类细胞的钾电流在加入iBTX后大部分被抑制,其余的对4．AP敏感;Ⅲ类细胞的钾电流对iBTX及4-AP均敏感。急性低氧对三类细胞的钾电流均有不同程度的抑制,并使Ⅰ类细胞的膜电位显著升高,而Ⅱ、Ⅲ类细胞膜电位升高的程度不如Ⅰ类显著。结果表明,传导性肺动脉有3种形态及电生理特性不同的PASMCs,在急性低氧时其钾电流不同程度地受到抑制,同时静息膜电位也有不同程度去极化,这些可能参与急性低氧时传导性肺动脉舒缩反应的调节。KDR及BKCa通道在3种细胞中的比例不同可能是急性低氧对3种PASMCs影响不同的离子基础。     

肠系膜微血管通透速度的图象分析

本文应用微循环活体观察和荧光示踪技术,通过计算机数字图象处理对荧光素钠（ＦＩＮａ）和ＦＩＴＣ－Ｄｅｘｔｒａｎｓ（ＦＤ－４,ＭＷ４０００,ＦＤ－１５０,ＭＷ１５００００）在肠系膜微血管的通透过程进行了定量研究,建立了正常大鼠肠系膜微血管对不同分子量荧光物质的通透方程,得到了通透系数及对通透系数评价的定量方法。结果证实：颈动脉注射荧光素钠后４ｓ即可在微血管中见到,扩散速度很快,通透系数为３．３６２×１０－８ｃｍ２／ｓ。注射ＦＤ－４后１５ｓ可在微血管中见到,扩散速度比荧光素钠慢１倍左右,通透系数为１．７１８×１０－８ｃｍ２／ｓ。注射ＦＤ－１５０后８ｓ可在微血管中见到,扩散速度很慢,约为荧光素钠扩散速度的１／７０,通透系数为０．０４８６×１０－８ｃｍ２／ｓ。荧光物质的渗出部位主要在毛细血管及细静脉,在细动脉则极少见到。证实我们计算得出的通透系数能够较好地反映肠系膜微血管通透的实际情况,所采用的评价方法及得到的通透方程可以用于微血管物质交换参数的定量评价。     

离子浓度对小鼠2-细胞胚胎电融合的影响

四倍体胚胎的制备已经成为生物学家研究小鼠以及其它哺乳动物发育生物学的有力工具。目前,制备小鼠四倍体胚胎最常用的方法是电融合法,其中电融合液中的离了种类和离子浓度是影响胚胎电融合成败的关键因素。本文比较了Ca^2＋、Mg^2＋、Sr^＋、Na^＋、K^＋、Li^＋等阳离子对小鼠2-细胞胚胎电融合的影响。结果发现,在100V／mm电场强度、50μsec脉冲时程和2次脉冲的电融合条件下,少量二价阳离子的存在是胚胎融合所必须的,当Ca^2＋为0．1mM时,可使全部胚胎发生电融合,而一价阳离子的存在不利于胚胎的电融合。随着各种离子浓度的大幅升高,胚胎的融合率急剧下降、胚胎死亡数量增加以及死亡程度加剧。     

罗布麻对不同浓度盐胁迫的生理响应

利用网室盆栽实验,研究不同浓度的NaCl（100-400mmol·L^-1）胁迫对罗布麻（Apocynum venetum）生长及生理特性的影响。结果表明,100mmol·L^-1NaCl处理显著降低了罗布麻植株的鲜重,但对其干重影响不大;随着盐浓度继续增加,罗布麻鲜重和干重显著下降。在盐胁迫下,罗布麻叶片内的丙二醛含量、电解质渗漏率、根部和地上部Na^＋的含量明显增加,K^＋的含量随着盐离子浓度的增加而降低。盐胁迫显著降低了地上部Ca^2＋的含量,而对根部Ca^2＋的含量没有影响。植株K^＋/Na^＋和Ca^2＋/Na^＋比值随着盐胁迫强度的增加而降低。盐胁迫显著促进了罗布麻根部对K^＋和Ca^2＋的选择性吸收及对K^＋的选择性运输。当NaCl浓度小于或等于200mmol·L^-1时,随着盐离子浓度的增加,罗布麻叶片内的脯氨酸和可溶性糖积累显著增加,而当NaCl浓度大于200mmol·L^-1时,这2种有机溶质含量显著下降。总体上,罗布麻通过积累无机离子、合成有机溶质及维持较高的K^＋、Ca^2＋选择性吸收和运输来适应一定浓度（≤200mmol·L^-1NaCl）的盐胁迫。