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。     

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。     

人红细胞膜上阴离子交换蛋白和葡萄糖运输蛋白的相互…

用细胞松弛素Ｂ抑制红细胞膜上葡萄糖运输蛋白对葡萄糖的运输,观察到对阴离子运输有促进作用。当ＧｌｕＴ－１结合其底物分子－葡萄糖后同样加快了阴离子运输速率。另一方面,实际亦给出了葡萄糖跨膜运输特性和Ｃｌ＾－离子浓度的关系,表明随着Ｃｌ＾－离子浓度的加大葡萄糖运输过程中Ｋｍ减小,Ｖｍａｘ增大。     

Ⅱ型糖尿病患者红细胞膜葡萄糖运输体异常的研究

用葡萄糖跨膜运输蛋白的抑制剂－根皮素,观察到它对Ⅱ型糖尿病患者红细胞膜葡萄糖输入的抑制常数显著增大,提示了患者葡萄糖运输体外侧和底物分子结合位点发生了结构改变。进一步,测量了和膜上葡萄糖运输体能特异结合的葡萄糖、细胞松弛素Ｂ、根皮素等对血影膜上色氨酸残基荧光的淬灭效应。由淬灭效应前后血影膜荧光强度的相对变化,证实患者红细胞膜对葡萄糖转运功能的异常和运输蛋白中某些色氨酸残基（特别是膜外侧区段）周围结构的改变有关。     

浅谈葡萄糖的跨膜运输

葡萄糖的跨膜运输具有组织特异性.人体绝大多数组织细胞通过协助扩散的方式摄入葡萄糖,此运输过程依赖于来自细胞内外两侧葡萄糖的浓度差和细胞膜上的葡萄糖运输蛋白(GLUTs);而在小肠等部位存在主动运输,通过细胞膜上的Na+-葡萄糖运输蛋白(SGLTs),完成Na+和葡萄糖的同向协同运输.     

力学因素对人红细胞葡萄糖运输和阴离子交换的影响

机械应力在心血管系统的正常生理和病理中都起着重要的作用。实验中观察到当提高红细胞悬浮液的旋转速度时会导致葡萄糖跨膜输入的速率增加。改变溶液渗透压及用使细胞膜曲率变化的药物（氯丙嗪）是对红细胞作用的另二种力学因素。研究发现它们同样也能对葡萄糖和阴离子的运输有影响,根据运输速率的温度特性给出了这些力学因素作用下葡萄糖、阴离子运输时活化能的变化,活化能的减小和运输速率的增加有很好的对应关系;活化能减小使膜上运输蛋白在运输过程中的构象变化更为容易,对红细胞血影的内禀荧光淬灭测量量表明,机械应力是通过影响膜上葡萄糖运输蛋白（GLUT1）和阴离子交换蛋白（带3蛋白）物构象起作用的,当用抑制剂抑制了阴离子的运输后。观察到此时葡萄糖跨膜运输对机械应力的响应发生改变,这再次表明在红细胞膜上GLUT1和带3蛋白之间存在着信号连接。     

人红细胞膜上阴离子交换蛋白和葡萄糖运输蛋白的相互影响

用细胞松弛素Ｂ抑制红细胞膜上葡萄糖运输蛋白（ＧｌｕＴ－１）对葡萄糖的运输,观察到对阴离子运输有促进作用。当ＧｌｕＴ－１结合其底物分子－葡萄糖后同样加快了阴离子运输速率．另一方面,实验办给出了葡萄糖跨膜运输特性和Ｃｌ－离子浓度的关系,表明随着Ｃｌ－离子浓度的加大能使葡萄糖运输过程中Ｋｍ减小、Ｖ（ｍａｘ）增大。这些结果表明了在完整红细胞膜上阴离子交换蛋白Ｂａｎｄ３和ＧｌｕＴ－１之间存在着双向联系,即一种膜蛋白的构象改变能影响另一种膜蛋白的功能。     

“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。     

红细胞膜生物物理特性的测定方法

本文介绍几种完整红细胞膜生物物理特性的系列测定方法,包括膜对阴离子的通透性、膜对葡萄糖的跨膜运输、渗透脆性、低渗溶血速率等,以期对红细胞膜结构和功能特性的研究在完善理论意义的同时更具临床等实用意义。     

Ⅱ型糖尿病患者红细胞膜葡萄糖运输特性研究

红细胞膜葡萄糖运输的温度依赖性研究结果表明,Ⅱ型糖尿病患者的葡萄糖输入的活化能比正常增大约30%,这和患者葡萄糖输入速率减小的结果相一致.但葡萄糖跨膜输出的活化能没有显著变化.对在红细胞葡萄糖转运蛋白(GLUT1)内侧特异结合的细胞松弛素B(CB)的抑制效应研究结果表明,糖尿病人的CB抑制常数无明显变化.结合以前我们用根皮素抑制剂的实验,表明Ⅱ型糖尿病患者红细胞膜上GLUT1很可能发生了结构的变化,发生变异的位点在在此膜蛋白的膜外侧区域.     

红细胞膜对葡萄糖运输的快速测定

介绍了一种快速测定红细胞膜对葡萄糖运输特性的方法.实验表明,介质中红细胞的体积变化可用660nm波长处光密度值的变化来表证,由此得出葡萄糖跨膜通透过程中细胞内葡萄糖量的表达式.根据这种变化率即可计算出葡萄糖的通透特性参数K_m及I_(mdx)~(?)为提高测定精度,改装了仪器并联微机进行实时处理.     

近端肾小管碳酸氢根重吸收的分子机制及代谢性酸中毒

肾脏的HCO3-重吸收功能对于维持机体的酸碱平衡具有非常重要的意义,HCO3-重吸收障碍会导致代谢性酸中毒。近端肾小管是HCO3-重吸收最主要的部位,约80%的HCO3-在这里被回收至血液中。经过半个多世纪的研究,人们已经对近端肾小管跨上皮细胞的HCO3-转运过程的分子机制有了比较深入的了解。这个过程涉及到上皮细胞的顶端膜与基底侧膜一系列离子转运体的协同作用。在近端肾小管顶端膜,钠氢交换体NHE3和V型质子泵是介导HCO3-重吸收的两个重要途径。其中NHE3负责约50%,V型质子泵约30%,另外20%由其它途径介导。在基底侧膜,Na+/HCO3-共转运体NBCe1负责将HCO3-转运至组织间隙,完成跨上皮细胞运输过程。在本文中,我们梳理了过去半个世纪关于近端肾小管的HCO3-重吸收分子机制研究的历史脉络,重点阐述了最近十来年相关研究的最新进展,深入讨论近端肾小管上皮细胞中酸碱离子转运体的生理学及病理学作用,并就存在的问题进行探讨与展望。     

1类葡萄糖转运体家族蛋白与2型糖尿病相关的研究进展

葡萄糖是机体的主要能量来源,而葡萄糖转运体(glucose transporter, GLUT)是介导葡萄糖进入细胞内的一类跨膜蛋白家族,目前已发现并鉴定了14种不同的GLUT,它们在不同组织细胞中具有不同的表达水平和功能,并参与调控组织细胞摄取葡萄糖的过程。越来越多的研究发现,GLUT的表达水平下降和功能丧失可降低组织细胞对血液葡萄糖的摄取和利用,导致血糖升高和胰岛素抵抗,形成2型糖尿病。本文主要围绕1类葡萄糖转运体GLUT1–4蛋白的结构、结构与功能关系及其与2型糖尿病的关系进行综述,旨在为2型糖尿病临床治疗方案的探索提供新的方向。     

五羟色胺转运体的研究进展

五羟色胺转运体是一种对五羟色胺（5-HT,serotonin）有高度亲和力的跨膜转运蛋白,能够重新摄取细胞间隙内的5-HT,从而调节神经信号的转导。该文简述了五羟色胺转运体的生物学特性、分布以及与人类疾病的关系,通过分析比较发现,五羟色胺转运体的多态性与肠易激综合征、抑郁症、强迫症都有着密切的关系。     

血脑屏障中葡萄糖运输受阻会加剧老年痴呆症恶化

<正>在线发表于《自然-神经科学》上的一项研究表明,患有阿尔茨海默症(俗称老年痴呆症)的小鼠的血脑屏障中的葡萄糖运输一旦受阻,其症状将会恶化。血液循环中的葡萄糖为大脑提供了主要的能量来源。老年痴呆症在发病早期则是以葡萄糖运输的下降为主要特征,这种下降先前被认为与葡萄糖转运体GLUT1有关。但是,GLUT1对老年痴呆症产生影响的原理却一直不是很清楚。     

Ⅱ型糖尿病患者红细胞膜葡萄糖运输特性研究

红细胞葡萄糖运输的温度依赖性研究结果表明,Ⅱ型糖尿病患者的葡萄９糖输入的活化能比正常增大约３０％,这和患者葡萄糖输入速率减小的结果相一致。但葡萄糖跨膜输出的活化能没有显著变化。驿在红细胞葡萄糖转运蛋白（ＧＬＵＴ１）内侧特异结合的细胞松弛素Ｂ（ＣＢ）的抑制效应研究结果表明,糖尿病人的ＣＢ抑制常数无明显变化。结合以产用根互素抑制剂的实验,表明２型糖尿病患者红细胞膜上ＧＬＵＴ１很可能发生了结构的变化。发     

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).     

植物细胞质与溶质跨膜运输

细胞膜运输蛋白─—载体、质子泵、离子通道负责环境与细胞间的物质交流,由质子泵形成的跨膜质子驱动力（PMF）,可用于ATP形成,被认为是溶质跨膜运输的主要动力。70年代末发现的植物细胞质膜氧化还原系统,也参与溶质的跨膜运输,它是质膜H ─—ATPase外的另一种能量转换系统。     

蔗糖膜运输系统与植物整体碳分配相关（综述）

蔗糖是光合作用的主要产物,作为碳同化的产物在植物体内进行分配。蔗糖的转运机制和效率通过减弱产物抑制来影响光合产率,通过控制源／库关系和生物量分配来调控植物活性。蔗糖在细胞质合成,或通过胞间连丝进行细胞问转运,或跨膜区域化,或外输入质外体被相邻细胞吸收。作为相对大极性的化合物,蔗糖的有效膜转运需要转运蛋白协助。跨液泡膜运输机制可能通过异化扩散、质子对向运输和同向运输;而跨质膜的运输则可能通过质子同向运输和异化扩散类似机制。近几十年仅在分子水平对质子同向运输进行了较为详尽的研究。这篇综述旨在综合介绍最近和过去关于蔗糖跨膜转运与植物整体碳分布机制。     

再探钼酸钠跨膜运输实验

在已有研究的基础上,进一步探究呼吸抑制处理是否影响钼酸钠通过紫色洋葱外表皮的跨膜运输,并得出钼酸钠进入洋葱外表皮的跨膜运输需要能量这一结论,有助于学生对主动运输特点的理解.