大麦根细胞质膜Ca~(2+)-ATP酶和Ca~(2+)转运系统的特性

用大麦质膜微囊研究细胞质膜 Ca~(2+)转运过程,发现质膜 Ca~(2+)—ATP酶在反应系统中不存在Mg~(2+)时可正常表现活性。跨膜Ca~(2+)转运按其对Mg~(2+)的需求可分为两个过程,一个是不需Mg~(2+)的、具高Ca~(2+)亲和力和较低的转运能力;另一个则是需Mg~(2+)的、具低Ca~(2+)亲和力和较高的转运能力。前者的动力学特征与Ca~(2+)—ATP酶相近,而后者则相差很大。据此推测,大麦根细胞质膜上除Ca~(2+)—ATP酶外,还存在另一个不同的Ca~(2+)转运系统。由两者分别承担的Ca~(2+)转运过程在细胞钙信使系统中可能起着不同的作用。     

心肌细胞的Na^＋／Ca^＋2交换

心肌细胞的正常功能依赖于细胞内的钙离子平衡,而心肌细胞膜上的Na~ /Ca~(2 )交换载体(NCE)是调节细胞内钙离子平衡的主要途径之一。NCE是一种双向转运载体,既可将细胞内的Ca~(2 )转运到细胞外,又可将细胞外的Ca~(2 )转运到细胞内,因而在心肌舒张和收缩过程中具有重要的意义。     

大鼠心肌肌浆网的纯化及其性质研究

 用超声波破碎心肌细胞,差速离心法纯化大鼠心肌肌浆网(CSR)。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测得Ca~(2+)-ATPase分子量为98kD;电镜观察膜制备为完整的CSR微囊;标志酶哇巴因敏感型Na~(+),K~(+)-ATPase和叠氮化钠敏感型Mg~(2+)-ATPase活性表明膜制备中肌膜含量很低,但仍有线粒体污染。 用~(45)Ca~(2+)示踪微孔滤膜法研究Ca~(2+)跨膜转运,CSRCa~(2+)蓄集最大值为57nmol/mg蛋白。CSR Ca~(2+)-ATPase在4℃—21℃和21℃—49℃两区间反应活化能不同,前者大于后者。酶的最适pH为7.4。以ATP为底物,该酶有两个表观Km值:Km_1为3.7μmol/LKm_2为713μmol/L。     

促细胞分裂剂和癌基因能阻断特异电压-门控离子通道的诱发

以 BC_3HI 肌细胞为模型,用膜片-电压固定(patch-clamp)技术,研究观察在单一细胞或膜单通道的Ca~(2+)、Na~+和 K~+的变化。肌肉的分化与膜的电压-门控离子通道(voltage-gated ion channels)的表达是依赖于促细胞分裂剂的消退和细胞的生长停滞。通常,电压-门控通道能诱发肌细胞的特异基因产物,但其致癌性的基本机理仍不明。分化的 BC_3HI 肌细胞表达了机能性的 Ca~(2+)和 Na~+通道,当细胞生长增殖和为某些等位癌基因转染时,机能性的离子通道被阻抑。这种机能性的 Ca~(2+)和 Na~+通道,在促细胞分裂剂消退约5天后,才首次检出Ca~(2+)和 Na~+的内向电流。在促细胞分裂剂消退时,暂时诱发 BC_3HI 细胞的电压-门控通道。为了试验细胞癌基因是否能阻止膜离子通道的表达,以 BC_3HI 细胞的克隆细胞株,即以 BC_3HI 细胞,用癌基因表达载     

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     

跨膜Ca~(2+)梯度对肌质网Ca~3+-ATP酶调节的特异性

我们曾报道跨膜Ca~(2+)梯度可通过膜脂影响肌质网Ca~(2+)-ATP 酶的构象和活性。本文就跨膜Ca~(2+)梯度对肌质网Ca~(2+)-ATP 酶的调节是否具有特异性作进一步研究。结果表明这种特异性表现在两方面:一是跨膜Ca~(2+)梯度对肌质网Ca~(2+)-ATP 酶功能的调节不能归结于跨膜Ca~(2+)浓度梯度所导致的膜电位的作用,离子载体FCCP 可消除跨膜电位但并不影响肌质网Ca~(2+)-ATP 酶的活力;二是其它二价金属离子如Sr~(2+)的跨膜梯度对肌质网Ca~(2+)-ATP 酶活力基本无影响。荧光偏振系列探剂n-AS 测定的结果表明跨膜Ca~(2+)与Sr~(2+)梯度对嵌有Ca~(2+)-ATP 酶的脂酶体的中部流动性的影响有较大差异。而Ca~(2+)-ATP 酶的Ca~(2+)结合位点正处于脂双层中部,这进一步提示膜脂参与了跨膜Ca~(2+)梯度对Ca~(2+)-ATP 酶的调节作用。     

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…     

生物膜电压门控离子通道的结构和功能性构象

生物膜离子通道具有多种重要的生理功能.近年,已分离、纯化了电压门控的Na~+、Ca~(2+)和K~+通道的蛋白质组分.Na~+和Ca~(2+)通道分别由一个构成离子孔洞的主要亚单位和数目不同的其他亚单位组成,K~+通道是单一的多肽.对Na~+、Ca~(2+)通道主要亚单位和K~+通道的氨基酸序列的测定表明,它们之间有许多相似性.已分别给出了三种通道跨膜排列的二级结构图象.考虑了Na~+通道的功能特性,包括电压敏感性、通道开放动力学、门控电流、神经毒素的作用等,已提出几种Na~+通道功能性构象模型.     

生物膜电压门控离子通道的结构和功能性构象

生物膜离子通道具有多种重要的生理功能.近年,已分离、纯化了电压门控的Na~+、Ca~(2+)和K~+通道的蛋白质组分.Na~+和Ca~(2+)通道分别由一个构成离子孔洞的主要亚单位和数目不同的其他亚单位组成,K~+通道是单一的多肽.对Na~+、Ca~(2+)通道主要亚单位和K~+通道的氨基酸序列的测定表明,它们之间有许多相似性.已分别给出了三种通道跨膜排列的二级结构图象.考虑了Na~+通道的功能特性,包括电压敏感性、通道开放动力学、门控电流、神经毒素的作用等,已提出几种Na~+通道功能性构象模型.     

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.     

Calsyntenins家族在学习记忆和阿尔茨海默病发病中的作用研究

钙结合蛋白家族(calsyntenins,CLSTNs)属于细胞黏附分子钙黏素超家族,包括CLSTN1、CLSTN2和CLSTN3三个成员,主要表达于锥体神经元突触后膜和转运囊泡中,参与调控线虫和人的学习记忆。CLSTNs能将细胞外水解信号和细胞内Ca~(2+)激活信号相关联,还是一个调控多个膜结合细胞器转运的胞内运输蛋白。现分析CLSTNs激活Ca~(2+)信号途径和参与胞内转运的功能,归纳CLSTNs调控学习记忆、突触发育和突触传递的作用,以及在阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)发病中的作用,为理解CLSTNs的细胞生物学功能提供线索。     

Na~+/HCO_3~-共转运体的电生理学原理

离子通道或离子转运体介导的离子跨膜运输是细胞中两种重要的离子跨膜运输方式。与离子通道介导的被动运输不同,离子转运体介导的离子跨膜转运是一种主动运输方式,具有多种独特的生物学特性。本文以Na~+/HCO_3~-共转运体(Na~+/HCO_3~-cotransporter,NBC)为例,对离子转运体的物理化学和电生理学基本原理及其特性进行分析与介绍。从本质上说,离子转运体是一种酶,本文首先从酶促反应的角度,对NBC介导的离子跨膜运输过程进行分析,介绍了离子转运体的化学计量比、表征离子转运效率的转换数及与此相关的离子转运体的运输通量等。本文进一步从热力学的角度对NBC介导Na~+和HCO_3~-跨膜运输的电生理学原理进行了较为详细的分析。通过热力学分析,本文阐释了NBC依据化学计量比决定其离子转运方向的原理。最后,本文对NBC化学计量比的实验测定和化学计量比的生理学意义,即NBC不同工作模式与其在特定组织中的具体生理学过程的关系,进行了讨论。     

高糖对培养大鼠心肌细胞牛磺酸转运的影响及其可能机制

目的：观察不同浓度葡萄糖对细胞牛磺酸(taurine)转运功能的影响。方法：在培养的大鼠心肌细胞上,用^3H标记的牛磺酸测定细胞牛磺酸转运和竞争性定量RTPCR测定细胞牛磺酸转运体(TAUT)mRNA含量。结果：不同浓度葡萄糖(10～30mmol/L)孵育,抑制细胞^3H-牛磺酸转运,呈时间依赖性。与对照组比较,高糖(20mmol／L和30mmol／L)使心肌细胞牛磺酸摄入量显著减少,其^3H-牛磺酸转运的最大速率(Vmax)减少,心肌细胞TAUTmRNA含量较对照组减少。结论：高糖抑制心肌细胞牛磺酸转运,这与TAUT的牛磺酸结合位点减少和TAUT基因转录水平下调有关。     

Ca~(2+)通过膜脂影响肌质网Ca~(2+)-ATP酶的活性与Ca~(2+)转运功能

重建在大豆磷脂脂质体上的兔骨骼肌肌质网Ca~(2+)—ATP酶在ATP驱动下可将溶液中的Ca~(2+)转运到脂酶体内部;外加EGTA则可除去脂酶体外部的Ca~(2+),由此可得到四种含Ca~(2+)状态不同的脂酶体:(1)内、外都无Ca~(2+);(2)仅外部有Ca~(2+);(3)内、外都有Ca~(2+);(4),仅内部有Ca~(2+).用DPH和AS系列萤光探针对这四种含Ca~+状态不同的脂酶体的膜脂流动性进行了测定,结果表明:脂酶体外部加入Ca~(2+),脂双层外表面的流动性降低.当Ca~(2+)进入脂酶体内部后,内表面膜脂的流动性也降低,而且外层膜脂流动性进一步降低.脂酶体内、外的Ca~(2+)含量不同时,Ca~(2+)—ATP酶功能状态也不同.转运到脂酶体内部的ca~(2+)积累到一定浓度后,通过Ca~(2+)泵向内转运的Ca~(2+)及Ca~(2+)—ATP酶活力都受到了抑制.转运进行到第四分钟时的酶活只有第一分钟的9%.但在相同的实验条件下,失去了完整的膜结构的纯化的Ca~(2+)—ATP酶蛋白没有被抑制.这提示完整的膜结构是这种抑制作用所必需的,而且膜两侧Ca~(2+)浓度的梯差可通过影响膜脂来调节Ca~(2+)—ATP酶的功能.     

NaCl胁迫对圆柏幼苗生长和离子吸收及分配的影响

以当年生圆柏幼苗为实验材料,采用温室调控盆栽土培法研究了不同浓度NaCl(0、100、200、300mmol·L-1)胁迫21d对其生长情况及不同器官(根、茎、叶)中K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)的吸收和分配的影响,以探讨圆柏幼苗对盐环境的生长适应性及耐盐机制。结果表明:(1)随着NaCl胁迫浓度的增加,圆柏幼苗生长,包括株高、地径、相对生长量以及生物量的积累均呈下降趋势,而其根冠比却增加。(2)在各浓度NaCl胁迫处理下,圆柏幼苗根、茎、叶中Na~+含量较对照均显著增加,而且叶中Na~+含量显著高于茎和根,叶中Na~+含量是根中的5倍。(3)随着NaCl胁迫浓度的升高,圆柏幼苗各器官中K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)含量以及K~+/Na~+、Ca~(2+)/Na~+及Mg~(2+)/Na~+比值均呈下降趋势。(4)在NaCl胁迫条件下,圆柏幼苗根系离子吸收选择性系数SK,Na、SCa,Na、SMg,Na显著提高,茎、叶离子转运选择性系数SCa,Na、SMg,Na则逐渐降低,叶中离子转运选择性系数SK,Na则随着NaCl胁迫浓度的升高显著降低,大量Na~+进入地上部,减缓了盐胁迫对根系的伤害。研究认为,圆柏幼苗的盐适应机制主要是通过根系的补偿生长效应及茎、叶对Na~+的聚积作用来实现的,同时也与根对K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的选择性运输能力增强和茎、叶稳定的K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)的选择性运输能力有关。     

影响离体大鼠心肌细胞和蛋白重组脂质体Na^＋—Ca^2＋交换的因素

本工作在离体成年大鼠心室肌细胞和狗心肌肌膜Na~ -Ca~(2 )交换蛋白重组脂质体上,发现预先用哇巴因孵育细胞使细胞内Na~ 浓度升高或降低细胞外Na~ 浓度均使细胞及脂质体的Na~ -Ca~(2 )交换增加。Mn~(2 )对细胞和脂质体的Na~ -Ca~(2 )交换呈剂量依赖性的抑制作用;异搏定则无明显影响;花生四烯酸对Na~ -Ca~(2 )交换有激活作用;过氧化氢引起膜脂质过氧化后,显著促进脂质体的Na~ -Ca~(2 )交换,并呈时间和剂量依赖性。     

小麦根H^＋—ATPase与脂质体的重组方法研究

液泡是植物细胞中的大型细胞器,除了维持细胞的渗透压和贮存代谢的中间产物外,其内部还含有多种水解酶、pH值偏酸且具有类似溶酶体的功能。液泡膜ATPase是一种新类型的质子泵。由质子泵作用形成的跨液泡膜质子电化学梯度和质子驱动力为各种溶质(如阳、阴离子、氨基酸和糖类等)分子的主动跨膜转运提供了动力,使液泡成为植物细胞内离子平衡的调节器。液泡膜ATPase和线粒体膜ATPase都具有泵质子的功能,而且都受阴离子激活,其生化性质有许多相似     

粉防已碱与红细胞膜ATPase相互作用的研究

粉防已碱是一种新的钙调蛋白拮抗剂,专一性抑制人红细胞膜上依赖CaM的Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase。在较高浓度下,它也不同程度地抑制Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase基本活性、Na~+-K~+-ATPase和Mg~(2+)-ATPase的活性。 除CaM外,不饱和脂肪酸和有限水解均导致膜Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase的活化,所有这些活化作用被Tet在大约相同的浓度范围内抑制,表明Tet除与CaM结合外,也与膜Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase结合。 Tet具有抗抵渗溶血的性能,反映了拮抗CaM与药物的膜稳定性间存在相关性。     

山莨菪碱对肌质网Ca~(2+)-ATPase活力和转运功能的影响

本文研究了山莨菪碱对肌质网Ca~(2 )-ATPase活力及转运功能的影响.对膜结合及分离纯化的Ca~(2 )-ATPase,体系中加入不同量的药物都对酶的活力及转运效率无明显影响.当将药物与肌质网或纯化的Ca~(2 )-ATPase预保温后,山莨菪碱则表现出在低浓度使酶激活,高浓度抑制酶的活力.但都导致SRCa~(2 )转运效率降低.对用保温,超声及去污剂透析三种不同方法重建的脂酶体,结果表明:山莨菪碱通过作用于膜脂后,在低浓度激活Ca~(2 )-ATPase、高浓度抑制酶的活力.比较药物对不同类型纯磷脂重建的脂酶体活性的影响发现:山莨菪碱对含有酸性磷脂的脂酶体Ca~(2 )-ATPase的作用较不含酸性磷脂的要大.     

盐胁迫下外源脯氨酸和丙二醛对冰叶松叶菊愈伤组织中离子和脯氨酸含量的影响

盐胁迫下外源脯氨酸明显促进冰叶松叶菊愈伤组织中Ca~(2+)、Na~+和K~+及脯氨酸的积累。低浓度丙二醛(MDA)对Na~+、K~+和Ca~(2+)的积累略有促进,而高浓度MDA则有抑制作用。无NaCl时,MDA对细胞中脯氨酸的积累有促进,而在NaCl胁迫下则有抑制作用。