钙及钙调素对细胞功能的调节作用

众所周知,C_a~(2+)是体内最主要的调节因子之一。它对生物体细胞的许多生理功能起着重要的调节作用,例如:递质的释放、肌肉的收缩、细胞的分裂等。钙是生理学家的“DNA”,早已成为生理科学和临床研究中的重要课题。那么为什么C_a~(2+)在体内具有广泛的生理作用?如何发挥其调节作用?近年来的研究表明,C_a~(2+)对细胞的调节作用是通过与其结合的特异性蛋白实现的。已发现80多种能与C_a~(2+)结合的蛋白质,其中最重要的是70年代发现的钙调蛋白,又     

细胞内Ca~(2+)对可释放囊泡库的影响

目的:探讨细胞内Ca~(2+)对可释放囊泡库的影响.方法:取体外培养成熟的新生鼠大脑皮层神经元细胞,分别对正常细胞、去除细胞外Ca~(2+)的细胞、同时去除细胞内外Ca~(2+)的细胞,记录微小型兴奋性突触后电流(mEPSCs)和微小型抑制性突触后电流(mIPSCs),观察兴奋性和抑制性突触可释放囊泡库(RRP)大小,研究细胞外和细胞内Ca~(2+)对细胞胞吐的不同影响.结果:去除神经元细胞外Ca~(2+)和细胞内Ca~(2+)均对mEPSCs和mIPSCs的电流频率有抑制作用,细胞外Ca~(2+)对RRP大小并无显著影响,而去除细胞内Ca~(2+)可引起细胞内RRP的显著降低.结论:细胞内Ca~(2+)可影响RRP的维持.     

带通道状态通讯膜系统的研究综述

膜计算是一种生物启发式计算,其来源于对活细胞组织或器官结构及其功能的抽象模拟.细胞间最多建立一条链接,这条链接又称为突触,突触上有与其相关的通道状态.因此,根据此生物现象,提出了一种新型的计算模型:带有通道状态的通讯膜系统.这类膜系统是一类分布式并行计算模型,系统中细胞间的通讯主要依赖于细胞膜通道上同向/异向转运规则的...     

扫描电镜及电子能谱对硅酸钙水合晶体生产过程的研究

以扫描电镜-电子能谱为主要研究手段,并辅之以X-射线衍射、透射电镜-电子衍射等结构分析方法,对蒸压条件下硅酸钙水合晶体的生成过程进行了较为系统的研究。结果表明,硅酸钙水合晶体的生成经历了水合C_a~(2+)离子扩散进入圆筛藻孔道中、晶核的形成、晶种的生成、晶体长大等几个主要阶段。并结合不同的反应阶段对制备条件的要求进行了有关的讨论。     

三氟氯氰菊酯对棉铃虫中枢神经细胞高电压激活Ca~(2+)通道激活的影响

用全细胞膜片钳技术分析了棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)幼虫中枢神经细胞电压门控Ca~(2+)通道的电生理学特性,并检测了三氟氯氰菊酯(cyhalothrin,Cyh)对Ca~(2+)通道功能特性的影响.结果表明,Ca~(2+)通道电流(I_(Ca))激活阈值-40 mV,峰值电压介于-10 mV-10 mV.约82%细胞的I_(Ca)在-20 mV激活,93%细胞的I_(Ca)在0 mV左右达峰值.棉铃虫表达高电压激活、对Cd~(2+)敏感的Ca~(2+)通道和高电压激活、对Cd~(2+)不敏感的Ca~(2+)通道.Cyh作用后,I_(Ca)在幅值减小的同时,I-V曲线和激活曲线均向超极化方向移动10-20 mV,表明Cyh不仅对I_(Ca)有抑制作用,对Ca~(2+)通道的激活也有影响,棉铃虫幼虫腹神经索中枢神经细胞高电压门控Ca~(2+)通道也是Cyh的作用靶标之一.     

Ca_(v1.2)离子通道马尔科夫随机过程模型的建立与应用

针对Ca_(v1.2)离子通道在功能细胞的Ca~(2+)代谢循环中起着关键作用,并且在细胞交互环境下受到多种因素的调控从而表现出的复杂门控行为,基于现有的Ca_(v1.2)结构信息,提出了改进的连续时间7态马尔科夫随机过程模型。首先抽象出7个通道状态来表征Ca_(v1.2)离子通道的有限构象变化,包括电压相关失活(VDI)和Ca~(2+)相关失活(CDI);其次应用相关实验数据求解7个状态间迁移速率函数的参数,即在贝叶斯框架下利用JAGS软件包,实现蒙特卡洛马尔可夫链(MCMC)算法对参数的后验分布进行Gibbs抽样。最后,将通道随机模型分别应用于描述小空间中Ca~(2+)瞬态行为的随机偏微分方程和Ca_(v1.2)离子通道G406R/G432N突变引发的电生理变化。计算结果表明:改进的Ca_(v1.2)马尔科夫模型不仅在宏观水平上与广泛的电生理实验结果有较好的吻合,而且在心肌细胞微结构以及通道基因的病理研究领域中具有较好的预测性。     

尼莫地平治疗中、重型脑损伤的临床观察

脑损伤及脑水肿的治疗是神经外科中普遍关注的问题之一。我们随机选择1993年1月～1994年1月我科收治的59例急性中、重型脑损伤患者,测定血清C_a~(2 )含量及脑CT扫描动态观察脑挫裂伤灶低密度水肿区体积的变化,并在急性期开始使用尼莫地平(Nimodipine)进行治疗。结果表明:中、重型脑损伤病人血清C_a~(2 )含量下降,尼莫地平治疗可减小脑挫裂伤灶低密底水肿区体积的增加,减轻脑水种,提高中、重型脑损伤的临床治愈率,但它对血清C_a~(2 )含量的下降无影响。     

丙氨酸Mg~(2+)配合物的手性转变机理水分子（簇）的作用及水溶剂效应

采用密度泛函理论的M06方法结合自洽反应场理论的SMD模型方法对标题反应进行了研究。研究发现:具有分子内单氢键的两性离子丙氨酸(Ala_1)与Mg~(2+)二配位形成的螯合物S-A_1最稳定,具有分子内双氢键的中性Ala_2分子与Mg~(2+)二配位形成的螯合物S-A_2的稳定性次之。S-A_1和S-A_2的手性转变都有3个通道。势能面研究表明:气相环境下,S-A_1和S-A_2手性转变优势通道的反应活化能分别是297.5和266.5 kJ/mol;在水分子(簇)的作用下S-A_1和S-A_2手性转变优势通道的反应活化能分别是157.9及165.7 kJ/mol;水溶剂环境下丙氨酸Mg~(2+)螯合物主要以两性离子形式存在,手性转变优势通道的反应活化能为157.5 kJ/mol。结果表明,丙氨酸Mg~(2+)螯合物可以很好地保持其手性特征,便于保存,可以作为理想的补充丙氨酸及镁离子的药品或营养品。     

Ca~(2+)和CaM在IAA诱导小麦芽鞘伸长中的作用

应用 Ca~(2+)抑制剂和 CaM(钙调素)拮抗剂,对 Ca~(2+)和 CaM 在 IAA诱导小麦芽鞘伸长中的作用进行了研究.结果表明,小于0.5 mmol/L Ca~(2+)可明显促进小麦芽鞘切段伸长,并能加强 IAA 对伸长的促进,1mmol/L 以上Ca~(2+)则有抑制伸长的作用.Ca~(2+)通道抑制剂 Co~(2+)和 La~(3+)、CaM 拮抗剂CPZ(氯丙嗪)明显抑制芽鞘切段伸长,也降低 IAA 促进伸长的效应.因而,可以认为 Ca~(2+)介入 IAA 诱导细胞的伸长过程,Ca~(2+)通过 CaM 发挥其生理功能.     

二价金属离子催化的苯酚-甲醛反应速率的研究

高邻位苯酚-甲醛树脂是当今应用较广泛的一种酚醛树脂。作者用Mg~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)、Ca~(2+)和Cu~(2+)等二价金属离子为催化剂,模拟工业上生产热塑性酚醛树脂的前阶段(回流期)定期测定苯酚及甲醛消失速率、pH值变化和GPC谱分析。结果表明镁离子催化速率比锌离子高,pH值在3.5至6.5范围内二价金属离子催化速率与pH无关,苯酚反应程度为0.2-0.6时反应遵循二级反应。导出了总反应的二级速率常数K_总和相应的活化能E_总。     

Structural changes in the calcium pump accompanying the dissociation of calcium

In skeletal muscle, calcium ions are transported (pumped) against a concentration gradient from the cytoplasm into the sarcoplasmic reticulum, an intracellular organelle. This causes muscle cells to relax after cytosolic calcium increases during excitation. The Ca(2+) ATPase that carries out this pumping is a representative P-type ion-transporting ATPase. Here we describe the structure of this ion pump at 3.1 A resolution in a Ca(2+)-free (E2) state, and compare it with that determined previously for the Ca(2+)-bound (E1Ca(2+)) state. The structure of the enzyme stabilized by thapsigargin, a potent inhibitor, shows large conformation differences from that in E1Ca(2+). Three cytoplasmic domains gather to form a single headpiece, and six of the ten transmembrane helices exhibit large-scale rearrangements. These rearrangements ensure the release of calcium ions into the lumen of sarcoplasmic reticulum and, on the cytoplasmic side, create a pathway for entry of new calcium ions.     

白光LED用橙红色荧光体Sr_2MgSi_3O_9:Eu~(3+)的制备和光谱性质

采用凝胶-燃烧法在活性炭弱还原气氛下成功合成了新型橙红色发光材料Sr_2MgSi_3O_9:Eu~(3+).用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光分光光度计等对合成产物进行了分析和表征.结果表明:此发光材料与Sr_2MgSi_2O_7具有相似的晶体结构,同属四方晶系.样品的一次颗粒近似球形,粒径在100 nm左右.样品Sr_2MgSi_3O_9:Eu~(3+)的激发光谱在220～300 nm内出现一宽带吸收,归属于Eu~(3+)-O~(2-)之间的电荷迁移带,300 nm以后出现的锐线峰为Eu~(3+)的f→f跃迁吸收峰,其最强锐线峰位于400 nm,对应于Eu~(3+)的基态到~5L_6激发态跃迁吸收,因而,可以被InGaN管芯产生的紫外辐射有效激发.发射光谱由2个强发射峰组成,位于592 nm和618 nm处,分别属于典型的Eu~(3+)的~5D_0→~7F_1和~5D_0→~7F_2跃迁.此外,研究还发现共掺杂适量Ti使得发光颜色由橙红色向红色转变,发光强度明显增强.     

用高分辨率双晶X射线荧光法测定头发中硫的状态

本文用高分辨率双晶X射线荧光法研究了各种含硫化合物的SKα线的位移,并测定了中国人和日本人头发中硫的存在状态及各种状态的含量。结果表明,头发中硫主要以S~(2-)状态存在(平均占95.4%),其余是S~(6+)。发现男人头发中总硫量及S~(2-)状态的硫比同一国籍的女人高。还对12人的黑发与白发进行了对照分析,发现黑发中S~(2-)的含量明显高于白发,而S~(6+)低于白发。这可能由于随着头发变白,其中含—S—S—基团的蛋白质减少的缘故。     

The CRAC channel consists of a tetramer formed by Stim-induced dimerization of Orai dimers

Ca(2+)-release-activated Ca(2+) (CRAC) channels underlie sustained Ca(2+) signalling in lymphocytes and numerous other cells after Ca(2+) liberation from the endoplasmic reticulum (ER). RNA interference screening approaches identified two proteins, Stim and Orai, that together form the molecular basis for CRAC channel activity. Stim senses depletion of the ER Ca(2+) store and physically relays this information by translocating from the ER to junctions adjacent to the plasma membrane, and Orai embodies the pore of the plasma membrane calcium channel. A close interaction between Stim and Orai, identified by co-immunoprecipitation and by F?rster resonance energy transfer, is involved in the opening of the Ca(2+) channel formed by Orai subunits. Most ion channels are multimers of pore-forming subunits surrounding a central channel, which are preassembled in the ER and transported in their final stoichiometry to the plasma membrane. Here we show, by biochemical analysis after cross-linking in cell lysates and intact cells and by using non-denaturing gel electrophoresis without cross-linking, that Orai is predominantly a dimer in the plasma membrane under resting conditions. Moreover, single-molecule imaging of green fluorescent protein (GFP)-tagged Orai expressed in Xenopus oocytes showed predominantly two-step photobleaching, again consistent with a dimeric basal state. In contrast, co-expression of GFP-tagged Orai with the carboxy terminus of Stim as a cytosolic protein to activate the Orai channel without inducing Ca(2+) store depletion or clustering of Orai into punctae yielded mostly four-step photobleaching, consistent with a tetrameric stoichiometry of the active Orai channel. Interaction with the C terminus of Stim thus induces Orai dimers to dimerize, forming tetramers that constitute the Ca(2+)-selective pore. This represents a new mechanism in which assembly and activation of the functional ion channel are mediated by the same triggering molecule.     

(Ce,Tb) MgAl11O19绿色荧光粉的发光性质和能量传递

在还原气氛下,采用高温固相法合成了(Ce, Tb) MgAl11O19绿色荧光粉,研究了(Ce, Tb) MgAl11O19中Ce3 与Tb3 发光性质和两者之间的能量传递现象.Ce3 的发射光谱表明Ce3 由于5d轨道裸露在外壳层,很容易受到周围晶体场的影响,使得5d轨道不再是分离的能级,几乎成为能带,从而造成了Ce3 的宽带发射而不是线谱.Ce3 的发射光谱与Tb3 的激发光谱在350-450nm范围内有很大的光谱重叠,从而为两者之间的能量传递提供了良好的条件.Ce3 与Tb3 之间的能量传递方式主要以共振传递为主.     

HCl~x(x=0,+1)基态的结构与解析势能函数

利用原子分子反应静力学的有关原理,导出HCl(X1Σ+)分子和HCl+(X2Π)离子的合理离解极限.对HCl(X1Σ+)分子采用二次组态相互作用方法(QCISD),对HCl+(X2Π)离子采用耦合簇理论方法(CCSD(T)),计算二者的基态平衡几何、离解能和谐振频率,且对它们的基态进行单点能扫描计算.用最小二乘法拟合出Murrel-Sorbie势能函数,据此计算它们的光谱常数(Be、αe和ωee),此常数与实验数据符合得很好.     

NaCl（OH）：（F2^＋）H色心激光晶体

本文报道了浓度大,稳定性好的色心激光晶体材料NaCl(OH~-):(F_2~+)u的制备过程。探讨了(F_2~+)_H色心形成过程中的缺陷化学反应、OH~-的状态和作用、以及掺杂离子扰动效应等。     

d~8(D_4)EPR理论及NiN_4X_2型化合物光磁性质研究

本文利用赵等人提出的O_h点群表象方块准对角型简化强场方案及全组态混合EPR理论方法,建立了d~8(D(?))完全强场能量矩阵及相应的EPR理论,由对角化能量矩阵的特征值和特征矢量以及EPR参量的计算公式,对NiN_4X_2型化合物中Ni~(2+)的吸收谱.顺磁g因子以及基态零场分裂参量D进行了统一的理论计算,计算结果与实验一致.分析表明.NiN_4X_2型化合物中Ni~(2+)离子的配位态近似属D_4点群对称,其光磁性质密切相关,可统一用一组光谱参量描述,基态零场分裂主要源于配位晶场的低对称畸变.     

Watching DNA polymerase η make a phosphodiester bond

DNA synthesis has been extensively studied, but the chemical reaction itself has not been visualized. Here we follow the course of phosphodiester bond formation using time-resolved X-ray crystallography. Native human DNA polymerase η, DNA and dATP were co-crystallized at pH?6.0 without Mg(2+). The polymerization reaction was initiated by exposing crystals to 1?mM Mg(2+) at pH?7.0, and stopped by freezing at desired time points for structural analysis. The substrates and two Mg(2+) ions are aligned within 40?s, but the bond formation is not evident until 80 s. From 80 to 300?s structures show a mixture of decreasing substrate and increasing product of the nucleotidyl-transfer reaction. Transient electron densities indicate that deprotonation and an accompanying C2'-endo to C3'-endo conversion of the nucleophile 3'-OH are rate limiting. A third Mg(2+) ion, which arrives with the new bond and stabilizes the intermediate state, may be an unappreciated feature of the two-metal-ion mechanism.     

红色荧光粉Ca_3B_2O_6:Eu~(3+)的制备及发光性能

采用高温固相法合成了Ca3B2O6:Eu3+红色荧光粉,并对其发光性质进行了研究.样品的激发光谱由位于220~350 nm的带状谱和350~500 nm的一系列窄带组成,这些窄带是由Eu3+的f-f跃迁引起的,光谱峰值分别为280,396和469 nm.它可以被近紫外光辐射二极管管芯产生的350~410 nm辐射有效激发.用396 nm激发得到样品的发射光谱,峰值位于578,590,610,618和650 nm,分别由Eu3+离子的5D4→7FJ(J=0,1,2,3)跃迁引起的.研究了Eu3+离子浓度和电荷补偿剂对发射光谱的影响.结果显示随着Eu3+浓度增加,发光强度逐渐增强,未发现浓度猝灭现象.掺入Li+,Na+,K+3种离子作为电荷补偿剂,均提高了样品的发光强度,其强度从大到小依次为I(Li+)I(Na+)I(K+),说明Li+是最佳的电荷补偿剂.