纤细裸藻细胞摄取稀土离子机理的研究

摘要

绿色的单细胞裸藻euglena gracilis将水体中的重金属镧系元素三价阳离子(Ln<'3+>)摄入细胞内部.以二维质子荧光法(2D-PIXE)显示Ln<'3+>在细胞中的二维分布.这种摄取作用是光依赖性的.钙离子通道阻断实验结果提示:Ln<'3+>是从钙离子通道进入细胞的.以L-型钙离子通道蛋白α亚基为靶标,建立了适用于这种藻细胞的单克隆抗体免疫金银标记技术(IGSS)和DM-BODIPY(—)-DHP荧光标记方法.标记实验结果指出:1.裸藻细胞上存在分布相当广泛的电压门控型钙离子通道.2.IGSS的结果指出,这种钙离子通道连续且密集地分布在每个细胞的两条鞭毛上,细胞体表面未呈现α1亚基存在的迹象.3.DM-BODIPY(—)-DHP荧光标记的结果显示,这种藻细胞内部配备着分布广泛的L-型钙离子通道.据此可以认为:1.Ln<'3+>从分布在鞭毛上的钙离子通道进入细胞内部.2.另外一个新的认识是,鞭毛不仅仅是细胞在液体介质中运动的力学推进器,它还可以是细胞的离子输入装置或者说一种化学探头.5DS自旋标记EPR实验结果提示,少量Ln<'3+>亦能与藻细胞质膜表层结合.有关裸藻细胞摄入Ln<'3+>的基本原理可归纳如下:在跨膜电化学势作用下,水溶液中的稀土离子进入分布在鞭毛上的L-型电压门控钙离子通道而被输入鞭毛,并顺鞭毛注入细胞体内部,然后再经过分布在细胞体内的钙离子通道,Ln<'3+>进入胞内各个区室.其中一部分Ln<'3+>与胞内的一些分子配位,尤以叶绿体中的叶绿素分子最为突出.单细胞的同步辐射X射线荧光(SXRF)探针测量结果提示,Ce<'3+>、Nd<'3+>被裸藻细胞摄取前后未呈现化学价态的改变.人红细胞的钙离子内流(Ca<'2+>influx)是由钙离子载体(calcium carrier)介导的.显微Raman光谱分析和EDAX分析结果表明,在未明显溶血的条件下,Ln<'3+>未能进入红细胞内部.提示钙离子载体不应列为Ln<'3+>快速进入细胞的转运蛋白的候选者.综合裸藻细胞和人红细胞的有关实验证据,可以认为钙离子通道是稀土离子从细胞外部进入细胞内部的一种重要途径.

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文摘

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引言

材料与方法

结果与讨论

（一）纤细裸藻细胞对稀土离子的摄取初始阶段有一个快速结合过程。摄取过程是光依赖的。摄取前后稀土离子价态不变。

1-1.二维质子X荧光分析成像（2D-PIXE）及核微探针分析显示纤细裸藻细胞对稀土离子Nd3+的富集

1-2、同步辐射X射线荧光分析（SXRF）研究裸藻细胞摄取金属离子前后的价态变化

1-3 电子顺磁共振试验（EPR）研究稀土离子与细胞表面的结合

1-4.用荧光光谱方法研究纤细裸藻对Nd3+的摄取

1-5.纤细裸藻细胞对Nd3+的摄取是光依赖的。

（二）稀土离子从纤细裸藻细胞鞭毛上的L-型电压门控Ca2+离子通道进入细胞

2-1 免疫金银标记方法研究L-型电压门控Ca2+通道在裸藻细胞上的分布

2-2 DM-BODIPY（一）-DHP荧光标记纤细裸藻细胞上的钙离子通道

2-3 Dio标记鞭毛和裸藻细胞的膜系统

2-4 与稀土元素作用后红细胞的Raman光谱

2-5 与稀土离子反应后人红细胞的超薄冷冻切片的电镜观察及能量色散谱分析（EDAX)

结语

参考文献

致谢

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