钙的光释入技术及其在细胞研究中的应用

Ｃａ＾２＋的光释放技术通过光解作用使预先引入细胞内的光敏感性螯合剂对Ｃａ＾２＋的亲和性改造从而实现细胞内游离钙离子浓度的调控,有助于阐明Ｃａ＾２＋作为第二信使对电兴奋性、肌肉收缩等细胞功能的调制作用。     

钙荧光探剂的研究及其在生命科学中的应用

钙荧光探剂测量活细胞胞浆游离Ｃａ２＋浓度的方法在钙研究中已成为一种越来越重要的技术。特别是由于新的一代荧光探剂的合成和激光共聚焦显微镜的发展,使其应用更加广泛。由于国内使用这种技术的实验室逐渐增多,本文将系统介绍钙荧光探剂的发展、测量原理和方法、新的常用钙荧光探剂的比较及其在生命科学中的应用。     

细胞内贮存钙释放的机制

细胞内贮存钙的释放主要由１,４,５－三磷酸肌醇（ＩＰ３）受体系统和ｒｙａｎｏｄｉｎｅ受体系统调控。前通过ＩＰ３与其受体结合后,诱发细胞内钙释放;后通过复杂的机制调节环腺苷二磷酸核糖含量,由ｃＡＤＰＲ直接或间接作用于ｒｙａｎｏｄｉｎｅ受体,进而启动由Ｃａ＾２＋诱发的Ｃａ＾２＋释放机制。上述两系统之间相互作用,共同调节细胞内贮存钙的释放。     

细胞内外钙离子浓度对鲎腹神经感光器光适应的影响

用细胞内记录的方法研究了由微弱持续光刺激（６×１０＾６￣９×１０＾６光子／ｃｍ＾２,１０ｓ引起鲎（Ｌｉｍｌｕｓ ｐｏｌｙｐｈｅｍｕｓ）腹神经光器膜电流的变化－－光碰击。结果表明,在生理盐水（１０ｍｍｏｌ／ＬＣａ＾２＋）中光碰击的平均面积为（３９．５±１．７６）ｐＣ,微弱光适应（记录前２．５ｓ加１次光闪,９×１０＾９光子／ｃｍ＾２）使得光碰击的面积下降至（１０．５±２．２９）ｐＣ（ｎ＝４）。在低钙溶     

应用激光共聚焦扫描技术对海马脑片神经元内钙的观察

用微量注射法将荧光剂Ｆｌｕｏ－３注入大鼠海马,对神经元进行在体荧光标记,可清晰地标记多个神经细胞。联合应用激光共聚焦扫描显微镜,观察大鼠海马脑片ＣＡ１锥体细胞在青霉素,谷氨酸模拟致痫及缺糖缺氧时胞内钙的变化。结果显示：无镁时,谷氨酸和青霉素可致海马ＣＡ１锥体细胞胞内钙的缓慢增加;离体缺糖缺氧时ＣＡ１锥体细胞胞内钙亦增多。     

植物多肽PA1b打开胰腺β细胞L型钙通道促使钙内流和细胞分泌

利用海藻酸在pH2.7的条件下对小分子多肽的吸附作用,从豌豆种子中分离并纯化出含37个氨基酸的小分子肽PA1b(pea albumin 1b),它的肽链内具有6个半胱氨酸并形成一个胱氨酸结构模体.采用荧光显微技术和膜片钳技术,发现胞外施加PA1b在胞外钙离子存在的情况下使胰腺β细胞内钙离浓度增加,该效应被特异性的L型钙通道的阻断剂尼莫地平(nimodipine)阻断,在零钙外液中PA1b对胞内钙离子浓度无影响;此外,PA1b使β细胞膜去极化并使膜电容增加.因此推断PA1b使原代β细胞上去极化细胞膜,使L型钙离子通道开放,细胞外钙离子内流并促发细胞分泌.     

不同钙离子浓度对鲎腹神经光感受器二种光碰击的影响

在生理盐水中用持续的弱光（６＊１０＾６－９＊１０＾６个光子／ｃｍ＾２）刺激鲎的腹神经光感受器细胞可得到二种类型的碰击,一种称谓“标准光碰击”或“Ｃ２碰击”,它有对称的形状,信号衰退的指０数常数大于０．０１／毫秒。     

槲皮素诱导Hep G2自噬与胞内游离Ca2+浓度的变化相关

槲皮素具有诱导细胞自噬、抑制肿瘤细胞增殖等抗癌功能,但其诱导细胞自噬的分子机制还不太清楚. 本文通过激光共聚焦显微镜观察槲皮素对Hep G2细胞自噬的影响; Fluo-3 AM和Cyto-IDTM Green Detection Reagent染色标记, 流式细胞术测定了槲皮素对Hep G2细胞内游离钙离子浓度［Ca2+］_i 及Ca2＋螯合剂BAPTA-AM对自噬水平的影响. 探讨了槲皮素诱导人肝癌细胞 Hep G2自噬过程中［Ca2+］i的变化. 结果表明, 在槲皮素较低浓度范围内(0 ～ 50 μg/mL), 可明显抑制Hep G2细胞增殖, 并以剂量依赖方式诱导细胞自噬. 同时发现,槲皮素刺激Hep G2细胞可使［Ca2+］i明显增加, 进而促进自噬. 而当胞内Ca2＋螯合剂 BAPTA-AM存在时, 细胞的自噬水平受到一定的抑制. 这些结果表明,细胞内［Ca2+］i的升高可促进自噬, ［Ca2+］_i 的降低可能会抑制自噬. Hep G2细胞自噬与细胞内游离钙离子浓度的变化有关系.     

绿色植物在光下和黑暗时CO2的释放量能否相同

在我们所选择的许多复习资料中,有几本出现了一个几乎相同的内容,那就是绿色植物在光照下和黑暗时释放的CO2量相同的问题,如《××复习指导》中有这样一个题目:将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器中,如果不给以光照,则CO2的含量每小时增加20mg,如果给于充足的光照,则容器内CO2的含量每小时减少46mg,根据测定,在上述光照条件下光合作用每小时产生葡萄糖45mg(如有小数,保留1位)。1)在光照条件下,每小时通过光合作用吸收了mgCO2,说明光对该植物的呼吸作用强度___。2)在有光照的条件下,该植物每小时能净积累葡萄糖_______mg。3)在一昼夜中将…     

川楝素对K+、Ca2+通道活动及细胞内Ca2+浓度的调控

川楝素是我国学者从驱蛔中药中分离、鉴定的一个三萜化合物，已证明具选择地影响神经递质释放，有效地对抗肉毒中毒，促进细胞分化、凋亡，抑制肿瘤增殖，抑制昆虫发育和取食，影响K⁺、Ca²⁺通道活动等多种生物效应. 综述了证明川楝素抑制多种K⁺通道，选择地易化L型Ca²⁺通道和进而升高胞内Ca⁺浓度的研究资料，并对川楝素产生这些生物效应的机制进行了讨论.     

钙离子通道蛋白的研究进展

钙离子是最广泛存在的细胞内信使,调控着几乎所有生命过程。最近的结构生物学研究解析了很多不同种类的钙离子通道在不同开放-关闭状态下的近原子分辨率结构。有关进展揭示了这些通道的分子组成、动态活动、生理功能、调控修饰的分子基础,为阐明钙信号转导和相关疾病的微观机制提供了理论基础.     

亚硒酸钠对巨噬细胞内游离Ca2+和Mg2+的影响

用单细胞阳离子测定系统研究了SeO^2-₃对巨噬细胞内游离Ca²⁺和Mg²⁺的影响.实验结果表明:SeO^2-₃高于10^-4mol/L时,有显著的细胞毒性.SeO^2-₃对细胞的毒性作用使细胞内游离Ca²⁺和Mg²⁺的浓度升高但Ca²⁺浓度的升高速率比Mg²⁺快.还有,高于10^-4mol/L的SeO^2-₃对红细胞膜上的Ca²⁺-ATP酶活性有明显抑制作用.     

心肌细胞钙波随机性研究

钙波作为一种胞内的钙释放通道相互触发而产生的连锁反应广泛存在于多种细胞.在心肌中,由于与心律失常的发生有关,心肌细胞中的钙波近年来引起广泛关注.为了在微观上研究钙波的产生和传播过程,利用激光共聚焦钙成像技术对心肌细胞中的钙波进行了成像.实验和分析发现,钙波的起始是钙火花连续随机募集的过程,因此正常细胞中钙波发生概率很低.钙波传播过程中相邻位点开放的时间间隔接近正态分布,显示传播过程具有较大的随机性.且钙波速度越慢,位点间时间间隔的离散度越高.为了进一步研究这种随机性产生的内在机制,构建了一个数值模型对心肌细胞中的钙波进行模拟.研究证明,钙释放位点开放的随机性能够完整地解释实验中观察到的钙波传播的随机行为.实验分析和数值模拟相互印证,首次明确证明,钙波起始和传播过程的随机性,并揭示了该随机性与钙释放位点开放概率的关系.     

猪脑突触体质膜(Ca2+-Mg2+)-ATPase的分离纯化与性质

以猪脑为材料,经匀浆、差速离心、蔗糖密度梯度离心分离突触体. 低渗破膜得到突触体膜. Triton X-100增溶后,经钙调蛋白亲和层析可得去脂的质膜Ca²⁺-ATPase. 用大体积亲和柱和大体积低Ca²⁺淋洗液淋洗,可得产率、纯度和活性均较高的质膜Ca²⁺-ATPase. 与大豆磷脂保温后,去脂的Ca²⁺-ATPase的水解活力可恢复达3.32 μmol/(mg·min).SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳银染显示单一蛋白质带,分子质量约为140 ku,纯度在90%以上. 不同Ca²⁺浓度明显影响酶的活力.     

Ca2+和Sr2+诱导大肠埃希菌感受态细胞的形成及转化的影响

为研究金属离子诱导下感受态细胞形成的机理及揭示转化发生的机制,分别用Ca~(2+)和Sr~(2+)(0~140mmol/L)制备大肠埃希菌感受态细胞并转化。研究结果表明,不同浓度的Ca~(2+)和Sr~(2+)诱导的感受态细胞的效价不同,两种金属离子对大肠埃希菌细胞内外膜的通透性均有较大影响,但细胞内外膜的改变程度与转化率无直接关系;电镜结果显示,未处理的细胞呈簇聚集发生粘连现象,感受态细胞整体呈分散状态,局部发生聚集,而转化后的细胞独立存在,边缘异常清晰。     

喜钙和嫌钙植物对外源Ca2+的生长生理响应

以喜钙植物伞花木和嫌钙植物大白杜鹃为实验材料,以Hoagland营养液并设置其Ca2+浓度分别为0、5、10、25、50mmol/L培养试验,比较不同浓度外源Ca2+对其生长、叶绿素含量、渗透调节和矿质元素积累的影响,探索喜钙植物生长的适应特征,为喀斯特地区喜钙植物嗜钙机制研究提供基础资料。结果显示:(1)随着外源Ca2+浓度的增加,伞花木植株高度、茎粗以及叶干重、叶长、叶宽和叶形指数均得到不同程度提高,叶绿素和可溶性蛋白质含量增加,脯氨酸和可溶性糖含量无显著变化;而嫌钙植物大白杜鹃的生长却受到抑制,叶绿素和蛋白质含量降低,脯氨酸和可溶性糖含量增加;当Ca2+浓度为50mmol/L时,伞花木叶绿素和蛋白质含量分别为2.99mg/g和17.10mg/g,大白杜鹃叶绿素和蛋白质含量分别为1.39mg/g和14.30mg/g。(2)在实验设置的钙范围内,Ca2+可促进伞花木对P、N吸收并稳定体内Ca、K动态;而低浓度的Ca2+(<10mmol/L)促进大白杜鹃对Ca累积,抑制N、P吸收。     

植物体内钙信号及其在调节干旱胁迫中的作用

钙作为植物体内第二信使广泛参与了植物响应的各种非生物和生物胁迫的信号传导。胁迫信号通过激活位于细胞质膜上的钙离子通道,产生胞质内特异性的钙信号,传递至钙信号感受蛋白,如钙调素(calmodulin,CaM)、钙依赖蛋白激酶(Ca2+-dependent protein kinases,CDPK)和类钙调磷酸酶B蛋白(calcineurin B-like protein,CBL)等,进而引起胞内一系列生理生化变化,最终对胁迫做出响应。钙信号在植物响应干旱胁迫信号系统中起枢纽作用,主要通过调节气孔运动,水通道蛋白(aquaporin,AQP)和抗氧化酶活性来减少水分流失,提高水分利用率,最终降低干旱对植物细胞的伤害,并具有一定的生态学功能。该文对近年来国内外有关植物体内钙信号的研究进展以及在干旱逆境中的调节作用进行综述,并对今后的研究做了展望。     

Ultracytochemical localization of Ca2+ during the phloem ganglion development in Phyllostachys edulis

Ultracytochemical localization of Ca²⁺ was investigated using the potassium pyroantimonate precipitation method during the development of phloem ganglion. The result showed that Ca²⁺ was mainly localized in the cell wall and intercellular spaces in the initiating phase. With the development of the phloem ganglion, the distribution of Ca²⁺ transferred to the vacuole, and the Ca²⁺ deposits in the cell wall and intercellular space decreased. At the later stage of the developmental phase, Ca²⁺ was distributed in the tonoplast and vacuole phagocytosis, and the vacuole became the main calcium storage in this phase. At the early stage of maturation of the phloem ganglion, most of the phloem ganglion cells’ vacuoles cracked, and the cytoplastic Ca²⁺ content increased in large number. In the mature phloem ganglion, not only were there a few Ca²⁺ localized in the cytoplast of mature cells, but also in the differentiating cells in the vacuoles. Ca²⁺ was distributed in the tonoplast and vacuole contents; initiating cells almost had no Ca²⁺. In general, Ca²⁺ concentration in mature phloem ganglion cells was at a low level. The results indicated that the changes in Ca²⁺ distribution evoked the phloem ganglion generation, and Ca²⁺ regulated the physiological function of the phloem ganglion.     

Ca~(2+)信号在植物与环境微生物互相作用中的分子调控机制

自然界植物与环境微生物之间的相互关系除了胁迫以外,同时也有互利互惠的共生互作关系。无论是能对植物造成胁迫伤害的植物-病原菌互作体系,还是能够为植物提供营养的植物-微生物共生互作体系,其细胞信号转导通路中Ca~(2+)信号的分子调控对两种互作体系都有着非常重要的作用。该文对近年来国内外有关植物-病原菌和植物-微生物互作体系在细胞信号转导过程中Ca~(2+)信号上游的分子调控机制分别进行了综述。