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.     

豚鼠精子质膜Ca2+ -ATPase活性与精子顶体反应关系的研究

用生化测定法首次证实豚鼠精子质膜Ca²⁺-ATPase活性在精子获能和顶体反应过程中显著下降.Ca²⁺-ATPase抑制剂利尿酸(ethacrynic acid)抑制质膜Ca²⁺-ATPase活性,但钙调素(50μg/mL)的拮抗剂三氟拉嗪(TFP,200～500μmol/L)对该酶活性没有影响,说明钙调素不直接参与精子依赖于ATP的Ca²⁺的主动泵出.但钙调素与精子的Ca²⁺内流有关,钙调素拮抗剂TFP显著促进精子顶体反应和精子对Ca²⁺的摄入.Ca²⁺-ATPase抑制剂栎皮酮(quercetin)、原钒酸钠(sodiumorthovandate)、利尿磺胺(furosemide)和利尿酸均显著促进豚鼠精子的顶体反应,但却抑制精子对Ca²⁺的摄入,这无法用它们对质膜Ca²⁺-ATPase活性的抑制作用解释.推测这可能是由于Ca²⁺-ATPase抑制剂在抑制质膜Ca²⁺-ATPase活性的同时也抑制了顶体外膜或线粒体外膜上的该酶的活性,导致Ca²⁺在细胞质内的积累,进而通过负反馈机制抑制Ca²⁺进一步内流所致.另外,Ca²⁺-ATPase抑制剂对糖酵解的抑制作用也可能是Ca²⁺在细胞质中积累和抑制精子Ca²⁺摄入的原因.     

骨骼肌内质网Ca2+泵转运Ca2+的结构基础

Ca²⁺泵(Ca²⁺-ATPase)是调节细胞内Ca²⁺浓度的重要蛋白质之一. Ca²⁺泵在转运Ca²⁺的过程中经历一系列构象变化. 其中,E1状态为外向的Ca²⁺高亲和状态,E2状态则为内向的Ca²⁺低亲和状态. 目前,骨骼肌内质网Ca²⁺泵转运Ca²⁺过程中的几个中间状态,包括E1-2Ca²⁺,E1-ATP,E1-P-ADP,E2-Pi和E2状态的三维晶体结构已经解析. 介绍这几种状态的晶体结构,并分析Ca²⁺泵在执行功能过程中结构与功能的关系.     

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.     

大鼠心肌缺血／再灌及高脂血症的心肌膜损伤

通过大鼠心肌缺血／再灌及高脂血症的模型证实,两者均有明显的生物膜损伤,主要表现为膜磷脂的降低、胆固醇及胆固醇／磷脂比增高、膜脂流动性及膜酶(Ca²⁺, Mg²⁺-ATPase)活性降低,这些异常变化与氧自由基引发的脂质过氧化增强或脂质交换有关.     

GM3与Ca2+-ATP酶的重建及其冷冻断裂电镜观察

应用生物膜的分离与重建技术, 将GM3、大豆磷脂与肌质网Ca²⁺-ATP酶共同重建在脂质体上, 酶活力明显增加. 经负染、冷冻断裂复型后电镜等形态学方法证实形成的脂酶体囊泡封闭性好,脂酶体上Ca²⁺-ATP酶蛋白颗粒均匀、直径增大.     

白内障与晶状体的离子转运

本文介绍了晶状体的结构与功能,并着重介绍了与白内障有密切关系的离子转运的研究概况。大多数学者认为,白内障晶状体的离子泵Na⁺,K⁺-ATPase和Ca²⁺-ATPase活力下降,也有人认为Na⁺,K⁺-ATPase的活力没有变化。     

脉冲电场对粒细胞内Ca2+浓度影响的动态变化

利用激光共聚焦扫描显微镜和装有CCD系统的荧光显微镜 ,研究在单脉冲电场作用下经fluo 3/AM标记的鸡胚小脑粒细胞内自由Ca²⁺浓度 ( [Ca ²⁺]_i)的动态变化过程 .结果表明 :在单个电脉冲作用下 ,细胞内Ca²⁺浓度立刻升高并达到其最大值 .Ca²⁺浓度升高的幅度以及升高的速率具有电场强度的依赖性 .当细胞外Ca²⁺被过量的EGTA络合或细胞膜上的Ca²⁺通道被La ³⁺堵塞后 ,细胞内的Ca²⁺浓度仍然升高 .细胞内不同区域的Ca²⁺浓度同时升高 ;两极内的Ca²⁺浓度早于胞体的Ca²⁺浓度达到最大值并迅速恢复 .     

脱硫废弃物对碱胁迫下油葵幼叶细胞钙分布及Ca2+-ATPase活性的影响

利用脱硫废弃物改良盐碱地对于确保国家粮食安全和生态安全,发展循环经济具有重要意义。为了探索脱硫废弃物提高植物抗盐碱机理,采用盆栽试验法, 研究了施入不同量脱硫废弃物和CaSO₄对碱胁迫下油葵叶片细胞钙分布、总钙含量以及质膜和液泡膜Ca²⁺-ATPase活性的影响。结果表明:在碱胁迫下(CK),Ca²⁺与焦锑酸钾结合成黑色颗粒成团零星分布于叶绿体和液泡中,叶绿体超微结构受到不同程度的破坏。施入脱硫废弃物和CaSO₄,叶绿体结构完整,细胞间隙、细胞壁和液泡中的钙颗粒逐渐增多,同时,质膜和液泡膜Ca²⁺-ATPase活性随脱硫废弃物和纯品硫酸钙施量的增加而增加,其中液泡膜Ca²⁺-ATPase活性无论是对照(CK)还是处理的活性均高于质膜Ca²⁺-ATPase活性。叶片细胞内总钙含量也随脱硫废弃物和CaSO₄施用量的增加呈升高趋势。说明脱硫废弃物和CaSO₄通过增加Ca²⁺-ATPase活性,有利于钙通过质膜和液泡膜进入细胞内,维持膜结构的稳定性,缓解碱对油葵的胁迫。     

胞外Ca2+促进粟酒裂殖酵母细胞增殖作用的研究

研究了胞外Ca²⁺对粟酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe)细胞增殖的影响。实验结果首次证明胞外Ca²⁺能明显促进粟酒裂殖酵母的增殖,其作用方式主要是缩短了粟酒裂殖酵母的生长延滞期。当起始的接种细胞密度升高至使粟酒裂殖酵母的生长延滞期消失时,外加Ca²⁺的作用也消失。EGTA可抑制粟酒裂殖酵母的细胞增殖,而外加Ca²⁺能够有效消除EGTA的抑制作用,进一步说明胞外Ca²⁺是粟酒裂殖酵母增殖所必需的。此外,外加EGTA除了可延长细胞增殖的延滞期外,还能显著降低指数期细胞分裂的速率以及达到稳定期时培养液中的细胞总数,提示缺Ca²⁺还影响粟酒裂殖酵母细胞的分裂。     

Ca2+参与水霉菌丝细胞壁修饰的证据

以细胞壁崩溃酶-Driselflse短时间处理水霉(Saprozegma ferax)菌丝,pH5．0时可使原生质从菌丝亚顶端喷出,pH6．0～8．0时则不导致该现象发生;适当浓度EGTA的存在,可提高pH5．0时酶解引起的原生质喷出频率、使pH6．0～8．0时生长菌丝的顶端原生质也喷出、并且喷出多发生在菌丝最顶端;外加CaCl₂．不抑制菌丝顶端原生质的喷出,排除了Ca²⁺抑制酶活性的可能。随后的跟踪观察显示,长时间以缺Ca²⁺培养介质培养菌丝,同样能够导致菌丝顶端原生质喷出。上述研究结果表明,培养介质中Ca²⁺和H⁺对菌丝完整性的维持起调节作用,细胞壁上的Ca²⁺可能参与了水霉菌丝细胞壁物理特性的修饰。     

离体缺血再灌注鼠心肌钙离子的变化

用液体闪烁计数法测定离体再灌注鼠心肌肌质网(SR)和线粒体(Mit)内 ⁴⁵Ca²⁺放射性强度(cpm),比较能量制剂ATP-MgCl₂,活性氧自由基清除剂SOD和钙阻滞剂Verapamil对离体缺血再灌注鼠心肌细胞SR和Mit钙离子浓度的影响.结果表明,SR内ATp-MgCl₂,SOD和Verapamil组 ⁴⁵Ca²⁺的cpm均高于对照组(P<0.0l或P<0.05),而Mit内均低于对照组(P<0.01).此三种药均能提高离体大鼠心肌细胞内SR ⁴⁵Ca²⁺和降低Mit ⁴⁵Ca²⁺积聚,从而保护了心肌细胞,防止缺血再灌注损伤.     

河豚毒素和Cd2+对Zn2+诱发爆发波放电的影响

本文用微电极细胞内电位记录、通道阻断剂和放射性同位素等技术发现,锌离子可诱发爆发波放电(BD),钠通道阻断剂——河豚毒素对BD无效应,而钙通道阻断剂——Ca²⁺则可使BD消失,Cd²⁺可使[⁶⁵Zn²⁺]_i量减少。以上结果说明,Zn²⁺诱发BD的产生机理很可能是Zn²⁺代替Ca²⁺通过钙通道进入胞内引起的。     

共聚焦显微术测定大鼠和黄鼠心肌细胞游离Ca2+浓度与温度的关系

运用共聚焦激光扫描显微成像术对比研究非冬眠动物大鼠和冬眠动物黄鼠心肌细胞胞内Ca²⁺浓度 ( [Ca²⁺]_i)随温度的变化 .首先标定了不同温度下Ca²⁺探针indo 1的解离常数 ,提出并证明按α定态设定标定溶液pH值的必要性 .细胞荧光分析显示 ,大鼠心肌细胞 [Ca²⁺ ]_i 随温度降低显著上升 ,低温下频繁出现自发钙波 ,胞内发生钙超载 ;相比较冬眠动物黄鼠心肌细胞[Ca²⁺ ]_i  在相同条件下保持稳定 ,避免发生钙超载 .认识其中的钙稳态机制可能对有关医学问题有潜在的指导意义 .     

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.     

负压渗透处理对花粉管加载荧光染料的影响

该研究采用负压渗透技术,以正常培养2 h的丰水梨花粉为实验材料,探索负压渗透条件下,花粉管中加载Ca²⁺荧光探针(Fluo 4/AM)的方法。结果显示：(1)将花粉及花粉管进行负压处理2 h,花粉萌发率及花粉管的活性没有受到影响。(2)对培养2 h后的花粉管进行不同条件下的负压渗透处理,辅助荧光探针Fluo 4/AM进入花粉管;激光共聚焦显微镜观察发现,在低温(4 ℃)条件下,负压(-80 kPa)渗透加载荧光探针30 min,花粉管尖端可以观察到明显的Ca²⁺梯度。(3)抑制花粉管外Ca²⁺内流或降低花粉管外Ca²⁺浓度,花粉管中荧光密度也显著降低。研究认为,负压渗透辅助加载的方法可以有效促进荧光探针进入花粉管细胞内与Ca²⁺结合。     

Mg2＋对阿霉素引起心肌线粒体F1F0变化的保护

抗肿瘤药物阿霉素(ADM)对心肌线粒体F₁F₀-复合体呈现抑制而对F₁-ATPase无抑制,这表明ADM可能是通过膜脂起作用的,适当浓度Mg²⁺能降低ADM对复合体的抑制.经 ³¹P-NMR和标记荧光探针NBD-PE,DPH,MC-540以及内源荧光等的测定,结果表明ADM可能首先通过诱导F₁F₀膜脂形成非双层脂结构,继而影响了膜脂的堆积程度和流动性,进而引起F₁F₀-复合体酶蛋白构象的改变,最终导致酶活力的降低.Mg^2＋则可能由于与ADM竞争与心磷脂的结合,而对ADM引起F₁F₀的变化产生保护作用.     

肺腺癌A549/DDP细胞周期变化及其多药耐药性

用Fura-2/AM标记药物敏感的肺腺癌细胞A₅₄₉和抗顺铂药物的肺腺癌细胞A₅₄₉/DDP两种细胞胞内游离Ca²⁺,用碘化丙锭(PI)标记细胞DNA,检测其胞内Ca²⁺的变化及两种细胞增殖能力和细胞周期.实验结果表明,抗药性细胞株A₅₄₉/DDP胞浆内游离Ca²⁺的浓度仅为药物敏感细胞株A₅₄₉的1/3左右,同时前者的细胞增殖能力较后者明显增强,而且细胞周期也明显缩短.当用BAPTA-AM和EGTA或A₂₃₁₈₇和Thapsigargin处理细胞以降低或升高其胞内自由Ca²⁺浓度时可改变细胞的生长周期,二者也呈现明显差别.这些结果表明,对顺铂产生耐药性的人肺腺癌A₅₄₉/DDP细胞胞内Ca²⁺浓度的降低,可能影响细胞的增殖,缩短细胞的生长周期,特别是影响起决定作用的G1期,从而有利于肿瘤细胞多药耐药特性的维持.     

拟南芥根皮层细胞质膜内向K+通道电生理特性分析

利用膜片钳技术对模式植物拟南芥根皮层细胞原生质体的内向跨膜钾电流进行了全细胞记录 ,并对内向K⁺通道的特性进行了分析 .结果表明 ,拟南芥根细胞质膜上的内向K⁺通道由超极化膜电位所激活 ;该通道具有较高的K^+/Na⁺选择性 ,可被TEA⁺和Ba^{2 +}等K+通道阻断剂所抑制 ,而且对胞内自由Ca^{2 +}浓度变化不敏感 .这为进一步利用模式植物拟南芥进行植物K⁺吸收机制以及植物抗盐机制的研究奠定了基础 .     

单细胞内Ca2+时空变化的激光共聚焦显微测定

应用激光扫描共聚焦显微系统(LSCM)和Fluo-3/AM荧光探剂标记技术, 测定了单个活细胞胞内游离Ca²⁺的动态变化与立体分布影像. 结果显示, 在37℃, Fluo-3/AM终浓度为6μmol/L的条件下, C57BL/6J小鼠巨噬细胞负载1h左右即可获得良好的标记效果. 相反, 若探剂浓度太高或负载时间太长, 胞内荧光强度太强, 影响在共聚焦显微镜镜下分辨细胞内结构. 因此用LSCM研究细胞内游离Ca²⁺变化时, 荧光探剂的负载应以获得最适荧光信号而不是以最大荧光强度为标准. 上述方法在其他如平滑肌细胞、卵母细胞中的测定亦获得满意的结果, 这对进一步研究各种生理和病理条件下细胞内Ca²⁺信号的动态变化、与跨膜Ca²⁺梯差的关系及对活细胞功能活动的调节提供了一种可行的、直观的研究手段.