镁和过氧化氢对萝卜液泡膜SV通道作用的膜片钳法研究

摘要

慢液泡(SV)通道是液泡膜上首先被确定的离子通道,它普遍存在于高等植物的液泡膜上,是植物细胞的一个重要组成部分.SV通道具外钙激活性和外钙依赖性,其通道电流随外液中Ca<'2+>浓度的增大而增大.镁与钙不仅化学性质相似,而且同属于生物体内的宏量元素,Mg<'2+>能否代替Ca<'2+>来激活SV通道?一种观点认为Mg<'2+>可以激活SV通道;另一种观点与此相反,认为Mg<'2+>不能激活SV通道.围绕这一问题,该文研究了Mg<'2+>对心里美萝卜液泡膜SV通道的影响,提出了对这个问题的看法.在外液中加入4 mmol/L EGTA后,观察到SV通道失活,通道电流几乎完全抑制;依次加入不同浓度的Mg<'2+>,通道电流无变化,而当加入不同浓度的Ca<'2+>后,电流又逐渐增大,这说明外液中的Ca<'2+>可以可逆地激活SV通道,Mg<'2+>不能代替Ca<'2+>来激活SV通道.进一步研究表明,在外液Ca<'2+>激活SV通道的情况下,外液中加入的Mg<'2+>对SV通道电流有抑制作用,并且这种抑制作用具有浓度依赖性,其浓度依赖性曲线可用Hill方程进行拟合,从而得到Mg<'2+>对SV通道的抑制常数Ki为1.94±0.11 mmol/L,Hill系数为1.92±0.18.这意味着在SV通道膜蛋白的胞质一侧存在两个Mg2+的结合位点,它对Ca<'2+>的结合起竞争作用.这一结果支持镁离子对钙离子的拮抗效应这一结论.作为氧化代谢产物的活性氧(ROS),在生物体内发挥着各种各样的生物学效应.ROS能够和细胞靶分子相互作用,破坏DNA和蛋白质,使质膜过氧化,导致细胞功能的紊乱.ROS的作用机制在细胞水平还不清楚,弄清这些机制对于开发细胞功能紊乱的治疗策略十分重要.有关ROS对SV通道的作用还未见报道,该文用膜片钳全液泡记录法研究了H<,2>O<,2>对高等植物萝卜液泡膜上SV的影响,研究表明:①胞质中的H<,2>O<,2>对SV通道电流有抑制作用,且随H<,2>O<,2>剂量的增加,抑制效应逐渐增强,呈现一定的剂量依赖性;②H<,2>O<,2>对SV通道电流的抑制作用具电压依赖性,刺激电压越大,抑制效应越强;③H<,2>O<,2>对SV通道电流的抑制作用具时间依赖性,20 min后达到最大值;④加入活性氧清除剂维生素C酸不能够消除H<,2>O<,2>的影响;⑤液泡膜内微量的H<,2>O<,2>却能够显著增大SV通道电流.以上结果表明H<,2>O<,2>在液泡膜两侧都参与了对SV通道的调控作用,这为进一步研究H<,2>O<,2>对植物生理活动的影响从通道水平提供一些有用的依据.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3本文设计思路

参考文献

第二章研究离子通道的方法

2.1膜片钳技术原理

2.2膜片钳的记录模式

2.3全细胞记录法基本实验操作

2.4全细胞记录法的应用

2.5全细胞膜片钳记录法的缺陷

参考文献

第三章MgCl2对SV通道的作用及其机理研究

3.1提要

3.2实验部分

3.3实验结果

3.4讨论

参考文献

第四章活性氧对心里美萝卜液泡SV通道的调控作用

4.1提要

4.2实验部分

4.3实验结果

4.4讨论

参考文献

第五章总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

附录

致谢

STATEMENT