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。     

电压钳控制电流钳的设计

研究证明,传统膜片钳放大器在电流钳模式下记录到的快速电压信号会存在失真,且造成失真的根本原因是由于膜片钳的探头电路设计.为了克服这些缺陷重新设计了一种探头,新探头电路不仅能像传统的电压跟随器一样测量瞬态电压,而且适用于传统的电压钳工作模式.此外,一种命名为电压钳控制的电流钳技术被应用来改进传统的膜片钳放大器.用可变的低通滤波器来调整电压钳模块的响应速度,从而在实现膜电位钳位的同时准确记录快速电压信号.桥平衡电路用来消除命令电流流过串联电阻时带来的电压误差.而传统膜片钳中的快电容补偿环节则被改进用来补偿电极分布电容和探头放大器输入电容并提高电流钳模式下系统的响应速度.细胞模型实验结果表明,改进后的膜片钳放大器能够满足电生理研究中快速电位变化测量的需要.     

巨孔匙(虫戚)(Megathura)未受精卵细胞膜离子流的特征

用双微电极电压钳技术在巨孔匙(虫戚)(Megathura)未受精卵细胞膜上记录到多种离子流。主要有一种内向的两价离子流和几种钾离子流:包括钡离子激活的钾离子流,迅速激活又迅速失活的钾离子流(类似于I_A)和异常整流钾离子流。不同细胞的离子流大小不同。在一些卵可能会缺少其中某一种离子流。此外,还观察到浴槽溶液中氯和钠离子浓度改变对膜电位及膜电导的影响。     

绿盲蝽八个普通气味受体基因的克隆及功能鉴定

【目的】本研究旨在克隆绿盲蝽Apolygus lucorum的气味受体基因,明确这些气味受体基因在绿盲蝽成虫不同组织中的表达水平及对主要寄主植物挥发物的电生理反应,为揭示绿盲蝽对寄主植物的识别机制提供理论基础。【方法】在绿盲蝽成虫触角转录组测序与分析的基础上,通过PCR技术克隆得到8个具有完整ORF的气味受体基因序列。用qPCR研究这8个基因在雌雄成虫不同组织(触角、无触角的头、胸、腹、足和翅)中的表达水平。然后通过爪蟾卵母细胞体外表达结合双电极电压钳技术测试这些气味受体对56种气味化合物的电生理反应。【结果】克隆得到了绿盲蝽8个气味受体基因AlucOR9, AlucOR16,AlucOR38, AlucOR53, AlucOR55, AlucOR56, AlucOR57和AlucOR58的cDNA全长序列(GenBank登录号:MN905538-MN905545)。这些气味受体含有7个跨膜结构域,且N末端位于胞内,C末端位于胞外,符合昆虫气味受体的典型特征。qPCR结果表明,这8个气味受体基因均在绿盲蝽成虫触角中高表达,而在其他组织中低表达,其中除AlucOR38外的其他7个气味受体基因在雌雄成虫触角间存在显著的表达差异。双电极电压钳记录结果显示,AlucOR57对其中15种气味化合物(苯甲醛、氧化石竹烯、庚醛、反-2-己烯醛、乙酸苯甲酯、桃金娘烯醛、4-乙基苯甲醛、乙酸壬酯、四氢芳樟醇、十三烷、反-3-己烯醇、2-丙烯酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸辛酯和乙酸戊酯)有反应,其余7个气味受体对测试的全部气味化合物均无反应。【结论】AlucOR57对测试的一些气味化合物有反应,推测其在绿盲蝽的寄主识别过程中发挥重要作用;其他7个气味受体对测试气味化合物均无反应,其功能有待进一步研究。     

猫外膝体中继细胞低阈值钙通道的动力学特性

在猫外膝体脑片上用单电极电压钳位的方法研究了低阈值T-型钙离子通道的动力学特性.采用阻断各种钾和钠离子通道、减小钙离子电流和选择适当的维持电位等方法,改善了脑片实验的空间钳位.所得结果与大鼠外膝体急性分离神经元的结果一致.说明猫外膝体神经元T-型钙离子通道的动力学特性与大鼠的相同.     

海葵毒素Av3对德国小蠊的毒性及其作用机制

摘要: 【目的】Ⅲ型海葵毒素(Av3)对昆虫具有显著的选择性毒性，对其作用机制的研究对新型高选择性毒性杀虫剂的设计研究具有重要意义。【方法】反向高效液相色谱及电喷雾质谱用于鉴定化学合成的Av3野生型(Av3 wild type, Av3-WT)及其突变体的纯度和分子量；生物活性测定检测Av3-WT及其突变体对德国小蠊Blattella germanica成虫的毒力；双电极电压钳技术检测Av3-WT及其突变体对德国小蠊钠通道BgNav1-1a失活的抑制作用。构建基于BgNav1-1a与大鼠钠通道rNav1.2a的重组嵌合体，通过双电极电压钳技术确定BgNav1-1a上参与Av3-WT选择性毒性的关键区域。【结果】芳香族氨基酸Y7, W8和Y18分别突变后形成的Av3-WT突变体Y7A, W8A和Y18A对德国小蠊成虫的毒力显著降低，半数击倒剂量(KD50)与Av3-WT相比均增加了超过10倍；与Av3-WT对通道失活62%的抑制率相比，250 nmol/L的毒素突变体Y7A, W8A和Y18A对BgNav1-1a失活的抑制作用也显著降低，通道失活的抑制率分别降低到12%, 23%和8%；以rNav1.2a胞外环DI/SS5-S6替换BgNav1-1a的相应序列获得的重组嵌合体钠通道对Av3-WT毒素的敏感性几乎丧失，仅3.6%的通道在1 μmol/L Av3-WT作用下失活被抑制。BgNav1-1a胞外环 DI/SS2-S6上的His404突变为Tyr后几乎丧失对毒素的敏感性，仅6%的通道在1 μmol/L Av3-WT作用下失活被抑制。【结论】芳香族氨基酸Tyr7, Trp8和Tyr18参与到构成Av3-WT分子的生物活性表面；钠离子通道胞外环DI/SS2-S6是影响Av3-WT毒素发挥选择性的关键结合区域，BgNav1-1a的DI/SS2-S6上的His404则是影响Av3-WT选择性毒性的关键氨基酸。     

非洲爪蟾卵母细胞P2X受体存在的证明

目的：D1中除有P2Y受体介导的成分外,可能还有P2X受体介导的电流参与。本研究的目的在于进一步证实D1电流中是否有P2X受体介导电流的存在。方法：采用双电极电压钳记录方法。结果：Zn^2＋对不依赖于G蛋白之IATP（D1）具有增强作用;重复施加ATP Dl电流逐步减小,而D2电流则逐步增大。在仅有D12之IATP（D2）情况下,重复加ATP后D2电流不但不增大反而有所下降。结论：非洲爪蟾卵母细胞上存在P2X受体。     

细胞电生理技术在昆虫抗药性研究中的应用

害虫几乎对所有化学农药及Bt等生物农药都产生了抗性。离子通道是多种杀虫剂的作用靶,因此作为研究离子通道基本手段的电压钳与膜片钳技术在害虫抗性检测与抗性机理研究中越来越受到重视。该文综述了细胞电生理技术在害虫抗性机理、杀虫剂作用机理以及药物筛选中的应用。     

国产膜片钳仪研制成功

膜片钳(patch clamp)仪是从电压钳发展而来的新一代细胞电生理仪器。在直径约1μm的细胞膜片上,用膜片钳仪可以同时进行电压钳位和检测单个离子通道(ion channel)的电流(1 pA,10 kHz),这是迄今人们实现的最灵敏的仪器之一。1976年Neher & Sakmann首次实现单通道记录,Hamill等人(1981)对膜片钳的改进使之得以在世界推广,Sigworth(1983)和Rae & Levis(1984)对膜片钳仪的电子设计进行了深入的分析。从1988年起,我们根据Yale MK-V膜片钳仪电路图开始研制该仪器。