“物质跨膜运输的方式”一节基于理性思维的教学设计

在"物质跨膜运输的方式"一节的教学中,通过分析人工脂双层膜对不同分子通透性的实验,对H_2O、O_2、葡萄糖、离子等物质的跨膜运输方式提出假说。补充水通道蛋白的发现、人胱氨酸尿症病理分析等证据,证明膜转运蛋白在物质跨膜运输中的协助作用,最后从磷脂分子的性质及膜转运蛋白的空间结构特点方面解释膜具有选择透过性的原理。本节课通过提供实证材料、按照"现象—假说—证据—结论"的思维过程进行探究,并在此过程中培养学生的理性思维能力。     

水通道蛋白

水通道蛋白 (aquaporin,AQP)是对水专一的通道蛋白 ,普遍存在于动、植物及微生物中。它所介导的自由水快速被动的跨生物膜转运 ,是水进出细胞的主要途径。1　水通道蛋白的发现长期以来 ,普遍认为细胞内外的水分子是以简单的跨膜扩散方式来透过脂双层膜。后来由于在生物物理学研究中发现红细胞及近端肾小管对渗透压改变引起的水的通透性很高 ,很难单纯以弥散来解释。因此 ,一些学者推测水的跨膜转运除了简单扩散外 ,还存在某种特殊的机制 ,并提出了水通道的概念。1988年 ,Agre等在鉴定人类 Rh血型抗原时 ,偶然在红细胞膜上发现了 1种新的 2…     

双球形模型膜系统及其在膜通道研究中的应用

介绍了一种双球形人工模型膜系统.提供了研究跨两个双层膜之间细胞连接重组和通道活性的机会.通常研究通道性质和膜重组所使用的脂质体和板形膜仅仅是一个细胞的双层膜模型,而此系统则为两个相邻细胞间的联接模型.这里报告了该系统的制备和在胞间通道研究中的应用.     

人红细胞膜带3蛋白结构研究进展

人红细胞膜带３蛋白由９１１个氨基酸组成,可分为Ｎ端胞质域和Ｃ端膜域。最新研究结果表明,α螺旋含一较高的跨膜域往返跨膜１２次,在细胞膜中,带３蛋白主要以二聚体和四聚体形式存在,尽管其中的单体可独立地转运阴离子,然而二聚体中的两个单体之间存在着相互作用。     

脂质筏--病原微生物出入细胞的一种门户

脂质筏是富含胆固醇和鞘磷脂的一种特殊膜结构,脂质筏形成的膜微区具有更低的膜流动性,呈现有序液相。脂质筏参与包括跨膜信号转导、物质内吞、脂质及蛋白定向分选在内的多种重要细胞生物学过程。分布于脂筏的分子主要有两种形式的蛋白修饰：与糖基磷脂酰肌醇(GPI)相连,或被肉豆蔻酸酰化／软脂酸酯酰化。一系列GPI-锚固蛋白被鉴定为多种不同的细菌、细菌毒素和病毒的受体。越来越多的研究发现,不同类型和种属来源的细菌、细菌毒素、原虫及病毒利用细胞质膜表面的脂筏结构介导其入胞,完成跨细胞转运、胞内复制或感染周期,一些病毒还利用脂筏完成其病毒颗粒的组装和出芽过程。通过对病原微生物如何利用脂筏介导其内吞及内吞入胞后在胞内的转运的研究,有利于我们更好地认识病原微生物与宿主细胞之间的相互作用,从而有可能发展更有效的抗感染策略。     

P-糖蛋白结构及作用机制

ABC (ATP-binding cassette) 转运蛋白广泛存在于各种生物体细胞中,例如细菌的内层细胞浆膜和真核生物的细胞膜和细胞器膜.其利用与ATP的结合和水解供能进行底物的跨膜转运,其中一部分ABC转运蛋白能转运多种疏水性分子.P-糖蛋白隶属于ABC转运蛋白超家族,是研究最为透彻的一员,主要功能是防止机体对外来有害物质的摄入.P-糖蛋白(P-glycoprotein)由4 个基本结构域组成,2 个跨膜区和2 个位于细胞浆内的核苷酸结合区.核苷酸结合区参与ATP的结合和水解,而各由6 个α 跨膜螺旋组成的2个跨膜区联合构成了底物跨膜转运的通道.P 糖蛋白能转运多种不同结构的底物,包括脂类、胆汁酸、多肽和外源性化学物质,这对机体的生存至关重要,但同时也存在不利的一面,包括干扰了药物的运输,从而导致了多药耐药现象的产生.本文就P-糖蛋白的分子结构和作用机制的最新研究进展进行综述.     

大肠杆菌Tat转运酶的研究进展

TatA、TatB和TatC是大肠杆菌Tat转运酶的组成成分.研究表明各Tat蛋白具有不同的功能区域, TatA和TatB蛋白功能重要的位点位于N末端的穿膜片断、其后的双极性α-螺旋和铰链区.TatC的序列保守性低,N末端穿膜片断和位于胞质内的第一环区对转运是必需的.Tat转运酶各成分相互结合成复合物形式并相互依赖.TatA在细胞中高表达并自身聚合形成数量不等的同聚物,具有稳定TatBC复合物的作用,TatB有稳定TatC的功能,TatB和TatC两者结合形成二聚体.实验表明,TatA复合物形成转运通道,TatBC复合物通过TatC蛋白识别底物的信号肽并与底物结合, 再在TatB介导下与TatA复合物结合形成具有活性的转运酶.     

大肠杆菌Tat蛋白质转运体系

Tat是大肠杆菌中能够将折叠蛋白质跨膜转运的体系,其信号肽中含有一个高度保守的双精氨酸模体。Tat体系包括TatA、TatB、TatC和TatE4种蛋白质,它们的复合物在大肠杆菌质膜上形成转运通道。大肠杆菌Tat体系转运的底物蛋白质多为呼吸电子传递链组分,与大肠杆菌的许多生命活动有关。     

单羧酸转运泵基因家族研究进展

单羧酸转运泵（monocarboxylate transporter,MCT）是哺乳动物细胞中的重要跨膜蛋白,涉及细胞的多种功能,包括胞内pH值调节及乳酸跨膜转运等.目前,已克隆出至少8个MCT亚型的cDNA,构成了哺乳动物细胞离子转运泵的一个新基因家族.各亚型具有底物和抑制剂的特异性以及组织学分布的差异性.因此,研究MCT的结构功能及调控机制,将可能为肿瘤等疾病诊治提供新的手段.     

关于物质跨膜转运方式的分类

国内不少生理学教材（包括有的国家级规划教材）把物质的跨膜转运方式分为单纯扩散、易化扩散、主动转运和出胞与入胞四种,又将易化扩散分为由通道介导的易化扩散和由载体介导的易化扩散两类。虽然笔者早在2000年就指出,把物质通过通道扩散（转运）包括在易化扩散之中不妥,因为易化扩散（转运）需要载体（carder）或转运体（transporter）蛋白（不是通道蛋白）的帮助,因此又称为载体介导的扩散（carrier-mediated diffusion）,或载体介导的转运（carrier-mediated transport）。本文再较详细谈谈此问题。     

结核分枝杆菌ABC转运蛋白与物质的跨膜转运

结核分枝杆菌作为一种胞内寄生菌,主要存在于巨噬细胞吞噬体内,并且通过与宿主细胞竞争摄取营养物质、主动排出有毒物质来维持生存。因此,参与上述过程的ABC转运蛋白在结核分枝杆菌的致病中发挥着举足轻重的作用。已有报道结核分枝杆菌基因组编码了38个ABC转运蛋白。这类蛋白质有着广泛的底物结合谱,参与了无机离子、糖类、氨基酸、寡肽、药物等多种物质的跨膜转运。本文将对结核分枝杆菌编码的ABC转运蛋白超家族中的不同成员及其底物特异性、转运机制以及与毒力的关系的研究进展进行综述。     

气道上皮细胞P2Y嘌呤受体:从离子转运到免疫功能(英文)

水盐的转运调控对呼吸道、生殖系统以及消化道等多个器官系统的整体功能都至关重要。气道上皮的液体分泌就是通过离子转运产生的渗透压所驱动的,而这种腔面方向渗透梯度的决定因素则是氯离子(Cl-)的外向转运。在各类上皮细胞中,多种经典的信号转导级联都与离子运输的调节相关,其中包括两个为人熟知的胞内信号系统:细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)的升高,以及环核苷酸,如环腺苷酸(cAMP)合成率的升高。Cl-的分泌主要是通过开放上皮细胞顶膜面Ca2+激活或cAMP激活的Cl-通道。另外基底面Ca2+激活或cAMP激活钾离子(K+)通道的开放同样对离子跨上皮转运的调节起重要作用,会使细胞超极化从而保持顶面Cl-通道开放,并持续释放Cl-。P2Y受体表达于几乎所有极性上皮的顶膜或基底膜面,并调控分泌液体与电解质的运输。人气道上皮细胞中有多种核苷酸受体的表达。细胞外核苷酸,如UTP和ATP,都是能发动钙离子浓度升高的促分泌素。它们从气道上皮细胞释放到胞外,又以自分泌的形式作用于上皮细胞并刺激跨膜离子转运。与此同时,最新研究结果证明在支气管上皮细胞与其它免疫细胞中,P2Y受体还具有分泌炎症因子的功能。     

植物ABCB转运蛋白研究进展

ABC转运蛋白家族是一类通过结合并水解ATP释放能量实现底物的跨膜运输的转运蛋白,它们参与了植物众多的生理代谢过程,根据保守区的进化关系将ABC转运蛋白家族分成8个亚族,其中ABCB转运蛋白为第二大亚族。ABCB 转运蛋白具保守的NBDs结构域,由6个跨膜α-螺旋的疏水跨膜结构域组成了TMDs结构域,形成溶质跨膜的通道,但是其结构、长度与序列则变化多样。按分子大小不同将植物ABCB转运蛋白分为全分子转运蛋白、半分子转运蛋白两类,通过测序发现在拟南芥、水稻和番茄等植物上均有一定比列的ABCB转运蛋白,且行使多种功能。有研究表明,ABCB转运蛋白基因介导镉、铅和铝等重金属离子的转运,提高植物重金属耐性;它直接参与植物体内生长素的运输,从而调控植物高度;它还可能将苹果酸从质体转运到保卫细胞中调节气孔的开合。近年来,越来越多的ABCB转运蛋白被鉴定,但是ABCB亚家族庞大,底物特异性强,转运机制复杂,多数转运蛋白的功能尚未确定。因此,了解ABCB转运蛋白在生命活动过程中的重要性,以及基因表达调控的机制,解析ABCB转运蛋白在响应逆境胁迫过程中的重要作用,以期为植物抗逆性育种提供思路。     

菌紫质的结构和功能研究进展

紫膜中具有质子泵功能的菌紫质(bR)是整合膜蛋白,它是7个α螺旋跨膜蛋白家族的基本原型.目前,具有光驱动质子泵的bR是最典型的高效离子转运蛋白之一.它很可能成为其载体转运机制在分子甚至原子水平上被阐明的第一个膜蛋白.概述了近年来对菌紫质结构,光循环和质子泵机理研究的进展.     

水稻胚乳发育中淀粉体和蛋白体ATPase活性的动态变化

利用ATPase定位技术,对水稻品种(Oryza sativa L.cv．Minghui 63)胚乳细胞发育中后期淀粉体和蛋白体的ATPase活性进行了超微细胞化学定位。结果表明,在淀粉体内外膜上、淀粉粒间的通道上和淀粉体四周的无定形物上呈现显著的ATPase活性。蛋白体Ⅰ和蛋白体Ⅱ的膜上和四周的囊泡、小泡上均出现ATPase活性产物。另外,胚乳细胞的胞壁和质膜,糊粉层和亚糊粉层细胞的胞壁、质膜、细胞核和胞间连丝上也有定位的ATPase活性产物分布。根据ATPase活性产物分布特点,推测淀粉体内的网状通道是便于养分进入淀粉体内部的转运通道。淀粉体膜和蛋白体膜上的ATPase主要是为养分进入内部提供跨膜动力。     

皮状丝孢酵母同步利用葡萄糖/木糖的糖转运动力学

皮状丝孢酵母(Trichosporon cutaneum)能够同步利用葡萄糖和木糖生产油脂。以2-脱氧葡萄糖(2-DOG)为底物,考察皮状丝孢酵母糖跨膜运输的转运动力学。结果表明:2-DOG转运符合米氏方程,表观米氏常数K m为0.19 mmol/L,最大转运速率V max为14.1 nmol/(min·mg)。葡萄糖和木糖均竞争性抑制2-DOG转运,葡萄糖表观抑制常数K i远低于木糖,表明存在一个共用转运体系,且该转运体系对葡萄糖亲和力更高。大量木糖与2-DOG同时转运到胞内,进一步说明木糖与葡萄糖共运输。代谢抑制剂和pH对糖转运有明显影响,说明质子/底物同向运输系统是该酵母的主要糖转运系统。     

皮状丝孢酵母同步利用葡萄糖/木糖的糖转运动力学简

皮状丝孢酵母（ Trichosporon cutaneum）能够同步利用葡萄糖和木糖生产油脂。以2脱氧葡萄糖（2 DOG）为底物,考察皮状丝孢酵母糖跨膜运输的转运动力学。结果表明：2 DOG转运符合米氏方程,表观米氏常数Km为0.19 mmol/L,最大转运速率Vmax为14.1 nmol/（ min＆#183;mg）。葡萄糖和木糖均竞争性抑制2 DOG转运,葡萄糖表观抑制常数Ki远低于木糖,表明存在一个共用转运体系,且该转运体系对葡萄糖亲和力更高。大量木糖与2 DOG同时转运到胞内,进一步说明木糖与葡萄糖共运输。代谢抑制剂和pH对糖转运有明显影响,说明质子/底物同向运输系统是该酵母的主要糖转运系统。     

钙通道与钙释放通道

1.Ca~(2+)的重要生理作用胞内游离钙浓度([Ca~(2+)])的变化调节着细胞的代谢、基因表达等细胞共有的活动,以及始动兴奋、收缩或出胞分泌以及激活和失活离子通道等细胞不同的反应。[Ca~(2+)]的升高主要依赖于胞外钙经质膜上的钙通道内流或/和胞内储存钙的释放。释放的内钙也是藉细胞器膜的钙释放通道进入胞浆。可见通道启闭活动的正常是维持[Ca~(2+)]正常的一个重要保证。2.离子通道及其分类离子通道是贯穿于质膜或细胞器膜的大分子蛋白质,其中央形成能通过离子的亲水性孔道(pores)。离子的跨膜转运是通过膜上通道蛋白的功能来完     

植物抗逆反应中水孔蛋白的表达调控研究

水孔蛋白(aquaporin,AQP)作为一种功能性跨膜输水蛋白,对植物体形成水选择性运输通道并实现水分的跨膜运输起到重要的作用.当植物处于盐、干旱、低温等逆境胁迫状态时,体内的水分平衡被打破,水孔蛋白在水分运输和胞内渗透压的调控等方面表现出重要作用.综述了植物抗逆反应中水孔蛋白表达调控的研究进展.     

溶血磷脂对磷脂脂质体行为和结构的影响

利用差示量热扫描、荧光标记和X-射线衍射法测定了16:0溶血磷脂酰胆碱(LPC)、二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)混合脂质体的物化性质:脂双层相变温度、相变热熔、荧光偏振度、双层脂酰链的厚度,证明含有摩尔分数为14.1%和27.0%LPC的DPPC脂质体可以被LPC诱导呈交插脂双层结构,而交插的深度是LPC浓度的函数,当含量超过摩尔分数为30%LPC,混合脂质体趋向于微团化,脂双层膜结构逐渐被破坏,直至最后形成微团结构.