植物细胞生物碱跨膜传递模型研究(II)-膜电位影响下的饱和特性模型

在中性生物碱饱和特性模型的基础上,引入膜电位的影响,考虑生物碱阳离子通量对总生物碱扩散通量的影响,从而导出膜电位影响的饱和特性模型。将模型在特定参数下积分,对实验结果进行数值模拟,结果表明,所建模型可很好描述各种生物碱（高ｐＫａ值和低ｐＫａ值生物碱）的跨膜传递过程,为建立描述生物碱跨膜传递过程的普适性模型提供了理论基础     

植物细胞胞内生物碱跨膜传递模型研究(Ⅰ)-中性生物碱饱和特性模型

针对制约植物细胞生物碱释放的生物碱跨膜传递这一物理过程,引入有载体参与的主动运输过程来描述植物细胞生物碱的跨膜传递过程,将Ｍｉｃｈａｅｌｉｓ－Ｍｅｎｔｅｎ酶促反应动力学公式应用于载体转运,建立了植物细胞中产物释放的饱和特性模型。将模型在特定参数下进行积分,对已有的实验现象进行数值模拟,并与实验结果比较表明,所建模型能很好地描述低Ｐｋａ值生物碱的各种跨膜传递现象,并能同时呈现生物碱跨膜传递的线性特性和饱和特性,从而为长期对立的生物碱跨膜传递的简单扩散观点和主动运输观点的统一提供了理论依据     

蜂毒肽在磷脂膜上取向的高效液相色谱和质谱研究

利用脂质体模型系统研究了跨膜电位对蜂毒肽在磷脂磷上取向的影响,采用高效液相色谱与质谱技术相结合方法,分析了蜂毒肽与磷脂膜作用后的胰蛋白酶酶解产物,结果发现,当蜂毒肽分子与没有跨膜电位的脂质体结合后,它的所有酶切位点都能够酶有效切断,当蜂毒肽与带负向膜电全的脂质体结合后,其Ｎ端的一个酶切位点被封闭,从而说明跨膜电位造成了蜂毒肽在膜上的重瓣取向。     

跨膜Ca^2＋梯度对肌质网Ca^2＋—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＋－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＋深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     

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。     

基质穿膜传递过程和Monod方程的耦合模型

在分析基质进入细胞穿膜传质机理的基础上,提出了相应的简单传质模型。以此讨论了传递过程对Monod方程的影响,得出了传递过程不影响Monod方程的形式,但影响其动力学参数的结论。这和文献结果和实验数据一致。     

温带阔叶红松林生态系统潜热通量模拟——气孔导度组合模型在Shuttleworth-Wallace双源模型中的应用

叶片水平的气孔导度组合模型已被成功扩展到冠层水平,并被应用于冬小麦生态系统潜热通量的模拟研究,但该研究仅基于1a的数据,有必要研究模型在更长时间尺度和其它生态系统类型的适用性.以长白山阔叶红松林(CBS)为研究对象,将组合模型进一步应用于Shuttleworth-Wallace双源模型,模拟了CBS 3a生长季内的潜热通量,利用涡度相关系统观测的潜热通量数据对模型进行验证,并对比了双源模型与单源模型的模拟结果.结果显示,双源模型较单源模型能取得更高的模拟精度,生长季不同时期的潜热通量模拟值和实测值的日变化较一致.对双源模型模拟值和实测潜热通量的相关分析显示,二者直线回归斜率和R2分别为0.96和0.72.对长白山阔叶红松林生态系统的蒸散和植被蒸腾的季节和年际变异分析发现,影响冠层蒸散和植被蒸腾季节动态的主要因素是饱和差和辐射,而影响它们年际动态的主要因素则是饱和差和温度.     

带电荷磷脂在脂质体内外不对称分布的理论解释

本文提出一模型可解释带电荷磷脂在脂质体脂双层内外的不对称分布。从此模型所得出的结论与大多数实验结果一致,同时,对理论与实验结果所存在的一些偏离也进行了讨论。从这一模型还可预期:由于膜中的带电荷磷脂,存在一跨膜电位。     

神经轴突的钠离子通道模型

镶嵌在神经轴突膜中的一种蛋白质分子行使钠通道的功能。沿着跨膜方向,蛋白质分子中与类脂的脂肪酸链相邻部分形成数条α-螺旋。氨基酸极性侧链向螺旋之间的空间伸展,侧链的偶极子或离子基团可以成对地形成氢键,并构成通道的活化或失活闸门。每一极性侧链可以有两种稳定构象,一条侧链处于构象Ⅰ或Ⅱ的几率服从波尔茨曼定律。在膜电场作用下,这些极性侧链在两种构象间发生跃迁,形成门控电流并导致通道呈现关闭或开放态。钠离子以跳跃扩散方式越过势垒。根据电场作用下电介质的极化特性,推导了门控电流和钠电导的稳态和动力学公式,它们是膜电位和时间的函数。用这些公式进行定量估算的结果表踞,与实验事实基本相符。本文并对钠通道和门控过程的一些特性进行了讨论。     

浅谈离子的越膜运动

《植物生理学通讯》工986年第工期刊载的“生物膜渗透特性的理论分析”j一文(以下简称“生”文),较详细地论述和推导了溶质对理想与非理想半透膜的渗透问题。但“生”文中所讨论的只是不带电的中性物质的运动,由于作为非理想半透膜的生物膜是荷电膜,存在大量带电离子的越膜运动,因此,需要考虑膜电位对电解质的作用,而根据不可逆过程热力学的观点,还需要考虑各种“力”与通量之间的耦联作用。根据热力学理论,化学势差是判断物质转运及     

爪蟾胚胎脊髓胆碱能神经元上两类非去极化激活的钙通道

用膜片箝方法,在标定的爪蟾胚胎脊髓胆碱能神经细胞膜上记录钙离子单通道电流。结果显示,在静息膜电位时钙通道即有开放活动。根据通道的电导及动力学等特性,我们将其分为两种类型:NS 型钙通道,斜率电导7.5pS,静息膜电位时平均开放时间0.58ms,其活动受牵张膜片的影响;NL 型钙通道,斜率电导16.7pS,静息膜电位时二级平均开放时间分别是2ms 和19.3ms。鉴于它们在膜静息以及负电位相的显著活动,我们推测这两类钙通道可能参与神经元静息膜电位时钙依赖的细胞活动过程。     

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。     

Na^+/HCO_3^-共转运体的电生理学原理北大核心CSCD

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。     

微囊化细胞培养过程的物质传递机理和细胞生长特性

综述了用于描述微囊化细胞培养过程中物质传递机理和细胞生长特性的数学模型,分析了这些模型在应用于微囊化细胞培养系统时所存在的问题,为建立能精确描述微囊化细胞培养过程中的物质传递机理和细胞生长特性的数学模型提供必要的参考,以有效推动微囊化技术在生物医学工程领域的应用。     

红细胞膜对NO_2~-通透性的研究

本文采用NO_2~-快速测量红细胞膜对阴离子的通透特性.NO_2~-跨膜运输进红细胞内后,和血红蛋白相互作用,使后者变为高铁血红蛋白,改变了红细胞内血红蛋白的吸收光谱,进而影响细胞悬浮液的光学特性.据此,测量加入NO_2~-后红细胞悬浮液在特定波长处光密度的时间变化,即能追踪阴离子跨膜运输的动态过程.红细胞膜阴离子运输专一性抑制剂DIDS能抑制约70%的NO_2~-跨膜运输.在15-38℃温度范围检测了NO_2~-跨膜通透速率的温度特性,给出活化能为60KJ·mol~(-1).     

生物膜的分子模型是怎样演进的

膜是生物界最通常的特征之一,是细胞重要的组成部分,也是科学家研究的重要领域之一。主要从历史的角度介绍科学家研究膜的过程。根据科学家研究的特点,将膜的研究划分为早期科学家对膜理化特性的探讨和细胞膜分子模型的构建2个阶段,在细胞膜分子模型构建阶段又划分为“三明治”模型、单位膜模型、液态镶嵌模型3个时期。通过介绍对膜的研究过程揭示,人类对生物膜的认识是一个不断积累、不断创新的过程;是一个物理、化学和生物学知识相互渗透的过程。     

缺血心肌跨膜电位变化的生化基础

本大综述近十余年来关于缺血心肌跨膜电位变化原理研究的主要成果;指出阻断冠脉血流早期阶段细胞内外生化环境的各种变化;着重讨论缺氧、高血钾、高乳酸、酸中毒和脂类代谢异常等因素对心肌跨膜电位的影响以及上述各因素在缺血心肌跨膜电位变化中所起的主要作用。     

银耳红外辐射干燥特性研究及动力学模型构建

利用红外辐射干燥技术,对银耳红外辐射干燥特性及其动力学模型进行研究,探讨不同干燥温度(60~140℃)、辐射强度(1~5 W/cm2)、空气流速(0.5~1.5 m/s)等因素对银耳失水特性的影响。结果发现,干燥温度和辐射强度对银耳失水特性影响显著,而空气流速对其影响较小。根据试验数据建立银耳红外辐射干燥的水分比与干燥时间关系的动力学模型,并对模型进行拟合检验,结果发现Midilli模型能准确的描述银耳红外辐射干燥过程,该模型预测值与实测值拟合良好。该模型可以准确预测银耳在红外辐射干燥过程中的失水特性。     

微生物连续发酵模型及正解的存在性与稳定性分析

本文引入一个新的非线性动力系统,描述Klebsiella pneumoniae以甘油为底物发酵生成1,3-丙二醇的过程.此模型考虑了细胞内物质的浓度,研究甘油主动运输及1,3-丙二醇被动扩散的跨膜方式.证明模型解的存在唯一性,通过引入微分包含和上哈密尔顿函数证明正解的存在性.此外,以稀释速率0.1为例计算平衡点,并对系统的稳定性做出分析.     

基于模型数据融合的千烟洲亚热带人工林碳水通量模拟

人工林生态系统是我国森林生态系统的重要组成部分,在全球碳平衡中的作用越来越受到重视.利用千烟洲亚热带人工针叶林通量观测站的碳水通量和气象观测数据,通过模型数据融合方法对碳水循环过程模型——SIPNET模型关键参数进行反演,模拟了2004-2009年千烟洲人工林生态系统的碳水通量.结果表明:仅用碳通量观测数据优化模型参数时,净生态系统碳交换量(NEE)模拟效果较好(R2=0.934),而生态系统蒸散(ET)模拟效果较差(R2=0.188);同时用碳水通量观测数据优化时,NEE模拟效果稍差(R2=0.929),但ET模拟效果显著提升(R2=0.824),说明利用碳水通量观测数据同时优化,SIPNET模型才能较好地模拟试验站点碳水通量.在此基础上,开展了人工林生态系统碳通量对降水变化响应的敏感性分析,发现降水量减少对光合作用的影响比对呼吸作用的影响更为强烈,且碳水通量同时参与优化时模型才能较好地模拟碳通量随降水减少而快速降低的趋势,表明如果不能同时利用碳水通量进行参数优化,模型无法正确揭示生态系统碳循环对降水变异的响应.