植物液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白的研究与应用

液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白是植物体内广泛存在的一种跨膜转运蛋白,负责植物体内Na~+、H~+的交换。本文对Na~+/H~+逆向转运蛋白的克隆、分子结构、功能及应用等方面展开论述,旨在为研究者系统的理解Na~+/H~+逆向转运蛋白的研究进展,为调控该蛋白的表达来改进植物的生长发育及抗盐胁迫能力等方面的应用提供参考。     

熔凝玻璃钝化的研究和应用

本文介绍了以电泳涂敷法制成的较薄玻璃膜为介质膜的金属—玻璃—半导体(MGs)结构的C—V特性测量,介绍了离子探针(IMA)测量玻璃膜的性质以及运用计算机进行曲线拟合。结果表明,Zn系玻璃膜的负电荷密度和其热成型过程的气氛和温度处理有关。Na~+离子主要聚集在玻璃膜内靠表面一侧,其随深度分布趋势接近指数函数。作者研制了内层玻璃钝化高压PN结器件,测量得到了良好的电特性。     

SO_2预放电参数的研究

本文采用脉冲漂移管-质谱仪方法研究了SF_6混合气体放电生成的SO_2气体的预放电参数,包括吸附系数、吸附速率、负离子迁移率、负离子种类和质量,并且测量了SO_2-O_2中不同负离子电流的变化关系.     

C-S-H凝胶对K~+和Na~+的吸附作用

为了探讨水化硅酸钙(C-S-H)凝胶对K~+和Na~+的吸附性能,采用3CaO·SiO_2(C3S)和纳米SiO_2制备了不同钙硅物质的量之比(Ca/Si比)的C-S-H凝胶,着重研究浸泡溶液浓度和不同Ca/Si比C-S-H凝胶固体试样加入量对K~+和Na~+吸附能力的影响以及吸附态的K~+和Na~+的解吸行为。结果表明:C-S-H凝胶对K~+和Na~+的吸附能力随着Ca/Si比的降低而增高;对于相同Ca/Si比的C-S-H凝胶,随着浸泡溶液浓度的增大,K~+和Na~+吸附量逐渐增大,随着固体试样用量的增加,K~+和Na~+的吸附量降低而吸附率增高。C-S-H凝胶对K~+和Na~+的吸附不仅与其比表面积有关,而且与溶液中Ca2+浓度(浸泡溶液的p H值有关)有关。在溶液低p H值或高Ca2+浓度体系中,K~+和Na~+的吸附会被溶液中高浓度Ca2+所抑制。脱附实验证实了在碱溶液浓度0.5 mol/L时,K~+和Na~+在C-S-H凝胶上吸附是可逆的。     

过度训练对红细胞膜结构和功能影响的实验研究

为进一步探讨过度训练的发生机制,采用建立一般训练和过度训练动物模型,应用荧光法和比色法分别测定了过度训练后红细胞膜MDA含量、红细胞变形性、Na~+-K~+-ATPase、Ca~(2+)-ATPase活性以及红细胞膜总磷脂、胆固醇含量及其比值.结果显示:与对照组相比,MDA含量在运动后即刻显著升高(P<0.01);红细胞变形性显著下降(<0.05;P<0.01),Na~+-K~+-ATPase和Ca~(2+)-ATPase活性显著下降(P<0.05),红细胞膜总磷脂显著下降(P<0.05),红细胞膜上胆固醇在运动后即刻显著低于对照组(P<0.01),红细胞膜上胆固醇/磷脂比值在运动后即刻显著低于对照组(P<0.05),相关分析表明,红细胞的变形性与红细胞膜上MDA含量呈显著负相关(P<0.05).结果揭示:过度训练运动引发的自由基产生的脂质过氧化对红细胞膜结构有损害,使Na~+-K~+-ATPase和Ca~(2+)-ATPase活性下降,红细胞膜上的磷脂和胆固醇含量以及其比值降低,致使红细胞变形性下降,可能是造成过度训练后红细胞功能下降的重要原因之一.     

液膜分离钾离子的研究——钾离子的促进迁移和活性迁移

本文是本题的第一部分,目的是通过对钾离子的促进迁移和活性迁移的研究,为实用性的K~+离子表面活性剂液膜分离与浓缩提供关于液膜体系的设计方案。首先,通过纯KCl中K~+离子的促进迁移的测定选择了设计方法,并适当地变换了所用装置的形式。用此方法进行了K~+离子的促进迁移和活性迁移的研究。预计当有NaCl存在时将提高KCl中K~+离子的促进迁移率。同时,此Cl~-离子的存在也可提供K~+离子的活性迁移所需要的能源。再者,预计用I~-离子或Br~-代替Cl~-离子将更进一步提高K~+离子的促进迁移率和潘性迁移率。实验结果与预计完全相符。最后提出了设计方案。     

中华补血草不同器官Na^＋,K^＋含量的比较研究

本文研究表明:中华补血草不同器官以及同一器官不同部位Na~+、K~+离子的含量具有明显差异。中华补血草根Na~+、K~+含量高于地上部分,肉质根具有贮盐作用,幼龄叶的Na~+的含量低于中龄叶和老龄叶,而K~+的含量则相反。在根——茎部位中皮层部分的Na~+、K~+含量高于中柱部分。本文认为中华补血草不同器官的抗盐性是不同的。     

用阴极过电压计算冰晶石熔体中Na~+和F~-扩散系数

根据冰晶石熔体离子结构的研究结果,利用电解时的阴极过电压数据和Na~+,F~-离子的迁移数,计算了冰晶石熔体中Na~+和F~-的扩散系数随冰晶石分子比的变化。计算得出的Na~+和F~-离子的扩散系数与实测值比较一致。     

沸石分子筛X-射线能谱分析中的Na沉积

本文用X-射线能谱仪研究了NaA及NaHS沸石分子筛在电子束作用下Na~+离子的行为。实验可见,电子束作用使Na~+离子向着电子束轰击区聚集并以原子的形式沉积下来。分析结果表明,NaA及NaHS分子筛存在着大量可动Na~+离子,它们与骨架的结合较弱,易在孔道中迁移。     

小拟南芥转运蛋白基因及NHX2基因的克隆与表达

转运蛋白(transport protein)是膜蛋白的一大类,介导生物膜内外的化学物质及信号的交换。植物体内存在多个与Na~+转运相关的蛋白,其中液泡膜Na~+/H~+逆向转运蛋白(Vacuolar Na~+/H~+antiporter,NHX)在离子稳态和提高植物耐盐性方面发挥着重要作用。为了深入了解转运蛋白基因在短命植物小拟南芥(Arabidopsis pumila)耐盐方面的作用,本研究首先基于小拟南芥响应高盐胁迫叶片转录组数据筛选出1157个转运蛋白基因,按功能分为Na~+转运蛋白,K~+转运蛋白,Ca~(2+)转运蛋白,ABC转运蛋白以及糖转运蛋白等,其中功能注释为Na~+转运蛋白的基因有24个。K均值(K-means)聚类分析结果显示,1157个转运蛋白基因分布于20个K subcluster,其中在K6、K9、K15子聚类中的基因数量分布较多,分别为172、193、190个。在分布于K6子聚类的Na~+转运蛋白基因中,有一个编码NHX2蛋白的基因经盐胁迫处理后明显上调表达。采用RT-PCR克隆了Ap NHX2基因,Ap NHX2开放阅读框1626 bp,编码541个氨基酸。Ap NHX2蛋白是一个典型的跨膜转运蛋白,具有12个跨膜结构区。系统进化分析表明Ap NHX2与拟南芥At NHX2亲缘关系最近。实时荧光定量PCR分析显示,Ap NHX2基因在小拟南芥各组织中均有表达,但在花中表达量最高。为进一步研究该基因的功能,构建了过量表达载体35S∶Ap NHX2并转化农杆菌GV3101。本研究为进一步阐述转运蛋白基因在小拟南芥响应盐胁迫中的功能机制奠定了基础。     

离子种类和质量浓度对不同温度稠油油水界面张力影响的实验研究

为了研究在不同温度下离子种类和质量浓度对稠油油水界面张力的影响,分别配制了含不同质量浓度Na+、Ca2+、Mg2+的盐水溶液,应用旋转油滴法测量了不同温度时稠油与盐水的界面张力,分析了温度、离子种类与质量浓度对界面张力的影响规律.实验结果表明:①盐水成分为Na+和Mg2+时,随离子质量浓度的增大,界面张力先减小后增大,存在极小值;成分为Ca2+时,界面张力先增大后稳定再增大.②随温度升高,在Na+和Ca2+作用下界面张力明显减小,在Mg2+作用下先减小后稳定.③温度和离子质量浓度均影响界面张力;离子质量浓度低时界面张力主要受温度影响;离子质量浓度高时在Na+作用下界面张力受温度影响较大,在Ca2+作用下界面张力受温度的影响减弱;在Mg2+作用下界面张力受离子质量浓度的影响较大.     

Mechanism of ion permeation through calcium channels

Calcium channels carry out vital functions in a wide variety of excitable cells but they also face special challenges. In the medium outside the channel, Ca2+ ions are vastly outnumbered by other ions. Thus, the calcium channel must be extremely selective if it is to allow Ca2+ influx rather than a general cation influx. In fact, calcium channels show a much greater selectivity for Ca2+ than sodium channels do for Na+ despite the high flux that open Ca channels can support. Relatively little is known about the mechanism of ion permeation through Ca channels. Earlier models assumed ion independence or single-ion occupancy. Here we present evidence for a novel hypothesis of ion movement through Ca channels, based on measurements of Ca channel activity at the level of single cells or single channels. Our results indicate that under physiological conditions, the channel is occupied almost continually by one or more Ca2+ ions which, by electrostatic repulsion, guard the channel against permeation by other ions. On the other hand, repulsion between Ca2+ ions allows high throughput rates and tends to prevent saturation with calcium.     

Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体制备与性能研究

采用传统的固相反应法合成Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94氧离子导体,借助于交流阻抗谱和介电弛豫谱分别研究了钠和铝的双掺杂对Na0.5Bi0.5TiO3材料电学性能及氧离子扩散的影响。在400℃时,Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料的晶粒电导率可以达到1.51×10-3 S/cm,是Na0.5Bi0.5TiO3材料电导率的5.5倍。在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中观察到一个与氧离子弛豫相关的介电弛豫峰,弛豫参数为E= 0.80 eV和t0= 6.12×10-13 s,氧离子在Na0.54Bi0.46Ti0.96Al0.04O2.94材料中主要通过Na-Bi-Ti的路径进行扩散迁移的。结合结构参数容忍因子及自由体积的分析,钠和铝的双掺杂改善了氧离子在Na0.5Bi0.5TiO3材料中的扩散通道,但是铝的引入一定程度上提高了氧空位扩散的能量壁垒。     

Cu_2O微晶玻璃的制备及其物性研究

以石英玻璃片为基底,通过碱腐蚀的方法得到一层Na2O型硅酸盐玻璃,通过与铜氨络合物溶液发生离子交换,用Cu取代Na形成硅酸铜玻璃层,然后经过在不同温度下进行严格控制的成核晶化过程,形成Cu2O的微晶玻璃.通过扫描电镜方法观察所得样品的表面形态,并用X射线、吸收谱分析得到所制备的Cu2O微晶玻璃的一些物性,并对其结构物性加以分析.     

Multiple transport modes of the cardiac Na+/Ca2+ exchanger

The cardiac Na+/Ca2+ exchanger (NCX1; ref. 2) is a bi-directional Ca2+ transporter that contributes to the electrical activity of the heart. When, and if, Ca2+ is exported or imported depends on the Na+/Ca2+ exchange ratio. Whereas a ratio of 3:1 (Na+:Ca2+) has been indicated by Ca2+ flux equilibrium studies, a ratio closer to 4:1 has been indicated by exchange current reversal potentials. Here we show, using an ion-selective electrode technique to quantify ion fluxes in giant patches, that ion flux ratios are approximately 3.2 for maximal transport in either direction. With Na+ and Ca2+ on both sides of the membrane, net current and Ca2+ flux can reverse at different membrane potentials, and inward current can be generated in the absence of cytoplasmic Ca2+, but not Na+. We propose that NCX1 can transport not only 1 Ca2+ or 3 Na+ ions, but also 1 Ca2+ with 1 Na+ ion at a low rate. Therefore, in addition to the major 3:1 transport mode, import of 1 Na+ with 1 Ca2+ defines a Na+-conducting mode that exports 1 Ca2+, and an electroneutral Ca2+ influx mode that exports 3 Na+. The two minor transport modes can potentially determine resting free Ca2+ and background inward current in heart.     

碱金属离子对掺铒磷酸盐玻璃除水性质的影响

根据OH^-对Er^3 荧光寿命的影响，研究了掺铒磷酸盐玻璃中碱金属离子类型和含量对OH^-含量的影响．结果表明，采用通干燥O2和CCl4除水的工艺可有效降低玻璃中OH^-的含量．除水效果在通气的最初阶段最为明显，OH^-含量的降低速率随通气时间的延长而减慢，最终趋于动态平衡．比较含不同碱金属离子(Li^ 、Na^ 和K^ )的掺铒磷酸盐玻璃的Er^3 荧光寿命，发现其随碱金属离子半径的增大、玻璃中氧离子体积的上升而缩短；而碱金属离子含量的增加会降低Er^3 的荧光寿命，并且熔体重新吸水的能力变大．     

阳极连接过程的碱金属单离子迁移模型

在假设玻璃中只有一种正离子（Na^ 离子）可移动,Na耗尽层中离子仅出现在耗尽层边的情况下,根据电学方程得出玻璃-Kovar合金阳极连接中耗尽层厚度变化与连接时间的关系。     

Atomic structure of a Na+- and K+-conducting channel

Ion selectivity is one of the basic properties that define an ion channel. Most tetrameric cation channels, which include the K+, Ca2+, Na+ and cyclic nucleotide-gated channels, probably share a similar overall architecture in their ion-conduction pore, but the structural details that determine ion selection are different. Although K+ channel selectivity has been well studied from a structural perspective, little is known about the structure of other cation channels. Here we present crystal structures of the NaK channel from Bacillus cereus, a non-selective tetrameric cation channel, in its Na+- and K+-bound states at 2.4 A and 2.8 A resolution, respectively. The NaK channel shares high sequence homology and a similar overall structure with the bacterial KcsA K+ channel, but its selectivity filter adopts a different architecture. Unlike a K+ channel selectivity filter, which contains four equivalent K+-binding sites, the selectivity filter of the NaK channel preserves the two cation-binding sites equivalent to sites 3 and 4 of a K+ channel, whereas the region corresponding to sites 1 and 2 of a K+ channel becomes a vestibule in which ions can diffuse but not bind specifically. Functional analysis using an 86Rb flux assay shows that the NaK channel can conduct both Na+ and K+ ions. We conclude that the sequence of the NaK selectivity filter resembles that of a cyclic nucleotide-gated channel and its structure may represent that of a cyclic nucleotide-gated channel pore.     

氧离子导体Na0.525Bi0.475ZrO2.975的制备与性能

氧离子导体电导率对于固体氧化物燃料电池的性能起着决定性的作用。采用传统固相反应法合成单一钙钛矿结构的Na_(0.525)Bi_(0.475)ZrO_(2.975)氧离子导体,利用交流阻抗谱来研究Na_(0.525)Bi_(0.475)ZrO_(2.975)材料的氧离子导电性能,氧离子电导率会随温度的升高而增大,电导率的对数与温度的倒数近似于呈线性关系,在748 K温度时,其氧离子电导率为1. 2×10~(-6)S/cm,进而根据Arrhenius关系计算得到氧离子的扩散激活能为0. 92 e V。通过与结构类似的Na_(0.525)Bi_(0.475)ZrO_(2.975)材料性能的比较分析,较大的Zr~(4+)半径和较强的Zr—O键直接导致在相同氧空位浓度Na_(0.525)Bi_(0.475)ZrO_(2.975)材料中较高的氧离子扩散激活能和较低的氧离子电导率。