Activation of Na+ /H+ exchange on rat preadipocyte plasma membrane and its role in cell proliferation and differentiation

An in vitro cultured rat perirenal preadipocyte (PA) was established as a model system to investigate the role of the intracellular pH (pHi) and of the Na~ /H~ exchanger during PA proliferation and differentiation, pH sensitive probe, 2' ,7'-bis-(2-carboxyethyl)-5(6)-carboxyfluorescein(BCECF), was employed to measure the pHi of PA and to determine the Na~ /H~ exchange activity. The results showed that there was Na~ /H~ exchange activity in the plasma membrane of PA, FCS stimulated DNA synthesis measured by ~3H-TdR incorporation, and the activation of Na~ /H~ exchanger resulted in phi increase (nearly 0.2 pH unit) within 2 min. Ethyl-isopropyl-amiloride (EIPA), a specific Na~ /H~ exchange inhibitor, inhibited Na~ /H~ exchange activity and DNA synthesis. In the absence of serum insulin did not stimulate DNA synthesis but did induce PA differentiation characterized by the appearance of adiposome in the cell and the enhancement of glycerol-3-phosphate dehydrogenase (G_3PDHase) activity. Meantime, insu     

生物膜能量偶联ATP酶的比较研究——Ⅱ.鼠肝线粒体ATP酶(F_1)与人原发性肝癌线粒体内膜的杂交重组及其对肝癌发生的遗传控制的初步分析

1974到1975年,我们用人原发性肝癌细胞的线粒体内膜进行ATP酶活力测定,结果证明人肝癌线粒体ATP酶活力极低(0.04～0.1微克分子/分/毫克蛋白)只相当于正常大鼠线粒体的1/10～1/25(0.49～1.07微克分子/分/毫克蛋白)。Walker肉瘤和人肝硬变组织的线粒体与人肝癌的酶活力相近。电镜负染标本观察证明肝癌线粒体内膜大部分失去特征性的直径为90(?)的ATP酶颗粒,表现为光滑膜。ANS萤光探针的发射萤光光谱测定和2,4-二硝基酚的激活试验均证明人肝癌细胞线粒体内膜的ATP酶大量消失是肝癌细胞的特征之一。用提取的大鼠肝线粒体ATP酶(F_1)与人肝癌线粒体内膜进行人工杂交重组,结果证明,重组后的杂交膜的ATP酶活力比人肝癌线粒体内膜高6～11倍;寡霉素敏感性也显著提高。电镜负染标本观察表明杂交膜出现了典型的直径为90(?)的ATP酶的颗粒形态;ANS萤光增强效应测定证明杂交膜的萤光强度比肝癌膜高276%(相对单位);0℃低温处理2小时,ANS萤光强度不变;酶活力在0℃2小时后,仍相当于原来活力的90%。此项试验结果证明杂交重组获得成功。鼠肝线粒体ATP酶与人肝癌线粒体内膜杂交后的特性表现了与天然线粒体内膜的ATP酶的一系列相似的特性。讨论了ATP酶复合体杂交重组试验在探索肝癌发生与细胞中两个遗传系统控制的可能关系问题。     

线粒体呼吸链复合体Ⅱ＋Ⅲ的电子传递与质子转移的偶联

研究了鼠肝线粒体内膜体呼吸链复合体Ⅱ＋Ⅲ的Ｈ~＋／２ｅ比与Δψ的相关性及其调节因素。证明：（１）用光谱法测得复合体Ⅱ＋Ⅲ的电子传递与质子转移初速度的Ｈ~＋／２ｅ比值接近４,与铁氰化钾脉冲法测得的结果相同。Ｈ~＋／２ｅ随着ΔμＨ~＋升高而逐渐下降。荧光透析法测定不同Ｆｅ~（３＋）还原速率建立的不同Δψ时,证明Ｈ~＋回漏对Δψ和Ｈ~＋泵出速度的依赖性。讨论了呼吸链复合体Ⅱ＋Ⅲ电子传递与质子转移之间的偶联以及“Ｒｅｄｏｘｓｌｉｐ”和“ｐｒｏｔｏｎｌｅａｋ”的现象。（２）抑制剂实验说明线粒体内膜中Ｃａ~（２＋）、Ｐｉ与Ｈ~＋的协同运输系统对线粒体内膜Ｈ~＋泵出及Ｈ~＋回漏作用有一定的调控作用。     

《细胞学讲座》(Ⅲ)三、细胞膜及细胞器的结构和功能——质膜、线粒体和内膜系统

一、细胞中的膜系统 作为生物有机体的基本单位的细胞,主要是由膜系统组成的多分子动态体系。它不但有包围细胞外周的质膜(或称细胞膜),而且在细胞质内尚有各种膜系统组成的细胞器,如细胞核,线粒体,溶酶体,高尔基体,内质网膜系等。     

BcL2蛋白质家族——定位与转位

Bcl-2蛋白质家族的抗凋亡和促凋亡成员,在线粒体水平上决定细胞的存活或死亡.在正常细胞中,这些成员呈现功能适应性的细胞内分布;抗凋亡成员主要定位于细胞内膜系特别是线粒体外膜上：但绝大多数促凋亡成员主要分布于细胞浆中.细胞接受死亡信号后,Bcl-2家族成员本身受到一系列的调节,如磷酸化、裂解、蛋白质-蛋白质相互作用等,结果之一是促凋亡成员发生细胞内定位的改变,从细胞浆转位于线粒体膜上,并引发线粒体功能异常及其内外膜间致凋亡因子的释放,最终导致细胞凋亡.     

生物膜能量偶联ATP酶的比较研究——Ⅰ.鼠肝线粒体内膜与ATP酶(F_1)的人工重组及ANS萤光探针与ATP酶的结合

本文报导了大鼠肝线粒体内膜ATP酶的析离和重组,以及膜对ATP酶的结构和功能的影响。用(1)胰蛋白酶-尿素、(2)硅钨酸盐和(3)枯草杆菌蛋白酶三种方法分别制备的去ATP酶(F_1)的线粒体内膜与可溶性的F_1重组后,完全恢复或部分恢复到天然线粒体内膜的ATP酶活力水平。寡霉素敏感性测定、ANS结合的发射萤光光谱测定、电镜负染标本观察和低温处理试验等都一致证明,ATP酶与膜重组后表现了一系列与天然膜相似的性质。ANS萤光探针与线粒体内膜结合的萤光增强效应主要在于ANS与ATP酶(F_1)的结合并与F_1的分子构象有密切关系。经胰蛋白酶-尿素处理去掉F_1的线粒体内膜基本上丧失了ANS的萤光增强效应。可溶性F_1经0℃处理2小时后,丧失酶水解活力的84%和ANS萤光增强效应的96.4%。F_1与膜结合后,则表现了对0℃低温的稳定性。结果提示,ANS可能与ATP酶分子的疏水微区相结合;ATP酶分子疏水结构的存在对于表现酶的水解活力和ANS的萤光增强效应是必要的条件;低温处理破坏了酶分子内的疏水结构;膜与ATP酶结合则有稳定酶分子的疏水结构和分子构象的作用。     

大鼠急性应激时肝线粒体质子跨膜转运活性的调控

大鼠烫伤早期(烫伤后30min),肝线粒体质子和电子传递速度均加快,线粒体能化态跨膜电位降低(均以琥珀酸为底物),线粒体膜脂流动性降低。皮下注射去甲肾上腺素后也有上述现象发生。推测急性应激通过儿茶酚胺类作用于肝细胞,导致线粒体内膜有序性增强所致。     

线粒体呼吸链与活性氧

已知有氧真核生物细胞吸收的氧分子绝大部分都是在线粒体呼吸链末端细胞色素氧化酶上通过四步单电子还原生成水。但同时也有1％-2％的氧可在呼吸链中途接受单电子或双电子被部分还原生成超氧（O2·^-和过氧化氢（H2O2）作为呼吸作用的正常代谢产物。此种来源于线粒体呼吸链的O2·^-和H2O2不但在多种病理的氧化损伤中起关键作用,同样它们也是正常生理条件下对多种细胞过程具有基本调控意义的氧还信号。基于Chance实验室约自20世纪70到90年代的早期研究贡献以及20世纪90年代后其他各实验室的研究新进展,我们聚焦于下述四个相关问题的评述和讨论：（1）由于线粒体内膜面积及其含有的呼吸链复合体酶活力远远高出细胞中所有膜系数量和相关酶活力之总和,因而线粒体呼吸链产生的O2·^-和H2O2构成生物体内最大数量ROS的恒定来源;（2）线粒体呼吸链复合体III的Q循环中Qo位点中半醌自由基（UQH·）已明确是O2·^-的单电子来源;还原细胞色素C-P66^SHC是生成H2O2的双电子供体。虽然复合体I也是产生线粒体基质内O2·^-的主要来源,但由于其确切生成位点尚未明确,在invivo条件下能否产生大量O2·^-也尚有争议;（3）线粒体呼吸链产生O2·^-后的分配和跨膜转移涉及其生理病理作用机制和作用靶点等复杂而重要的问题,直到目前尚未意见一致。“质子和O2·^-循环双回路解偶联模型”整合了目前提出的几种假说的联系点,指出H^＋和O2·^-相互作用生成HO2·及其跨膜很可能是这一复杂问题的中心环节,并与O2·^-对“脂肪酸shuttling model”或O2·^-对“UCPS激活”模型形成了内在的联系;（4）线粒体呼吸形成的△P（△ψ和△pH）能直接控制呼吸链的ROS生成,并以非线性（非欧姆）相关方式通过影响Q循环中的Qo半醌的氧还态和寿命来调节O2·^-生成的急速?     

膜融合诱导因子能使细胞质膜表面水化程度降低

研究了几种膜融合诱导因子,包括介质ｐＨ,温度以及钙离子等对小鼠艾氏腹水癌细胞质膜表面介电常数的影响．结果表明,酸性介质ｐＨ、温度降低或钙离子浓度增加,均可使其膜表面介电常数下降。从而提示,膜表面水化力下降和局部脱水可能是酸诱导膜融合,钙离子诱导膜融合及冰冻融化引起的膜融合等均需经过的关键步骤。     

Interaction of electron leak and proton leak in respiratory chain of mitochondria——Proton leak induced by superoxide from an electron leak pathway of univalent reduction of oxygen

By incubating the isolated rat myocardial mitochondria with xanthine-xanthine oxidase, anexogenous superoxide (O2) generating system, and by ischemia-reperfusion procedure of isolated rat heart as an endogenous O2 generating system, it was found that both sources of O2 showed the same injurious effects on mitochondrial function resulting in (i) increasing proton leak rate, lowering proton pumping activity and Ht/2e ratio of respiratory chain, and (ii) decreasing transmembrane potential of energized mitochondria] inner membrane by succinate oxidation. The injurious effects of O2 on these mitochondrial bioenergitical parameters mentioned above exhibited a dosage- or reaction time-dependent mode. (X has no effects on the electron transfer activity and transmembrane potential of nonenergized mitochondria. Being a superoxide scavenger, 3, 4-dihydroxylphenyl lactate showed obvious protection effects against damage of both exogenous superoxide sources from xanthine-xanthine oxidase system and endogenous Or sou