分子生物学中钾离子通道研究进展论文

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1、分子生物学中钾离子通道研究进展论文.freelion，K)通道、钠离子(natriumion，Na)通道、钙离子(calciumion，Ca2)通道等。其中，K通道是种类最多、家族最为多样化的离子通道，根据其对电势依赖性及离子流方向的不同，可把K通道分为两类：①内向整流型K通道(inp)技术，首先在蚕豆(V／c／afaba)的保卫细胞中检测出了K通道钾离子通道的结构单个钾离子通道是同源四聚体，4个亚基(subunit)对称的围成一个传导离子的中央孔道(pore)，恰好让单个K通过。对于不同的家族，4"亚基有不同数目的跨膜链(membrane。span。ning

2、element)组成。两个跨膜链与它们之间的P回环(porehelixloop)是K通道结构的标志2TM／P)，不同家族的K通道都有这样一个结目前从植物体中发现的K通道几乎全是电压门控型的，如保卫细胞中的K外向整流通道等，其结构模型如图2一a所示。离子通透过程中离子的选择性主要发生在狭窄的选择性过滤器(selectivityfilter)中(图2一b)，X射线晶体学显示选择性过滤器长1．2nIll，孔径约nIll，K钾离子通道的作用.有关K通道在植物体内的作用研究并不多。从目前的结果来看，认为主要是与K吸收和细胞中的信号传递(尤其是保卫细胞)有关。小麦根细胞中

3、过极化激活的选择性内流K通道的表观平衡常数Km值为8．8mmol／L，与通常的低亲和吸收系统Km值相似。近年来，大量K通道基因的研究表明，K通道是植物吸收转运钾离子的重要途径之一。保卫细胞中气孔的开闭与其液泡中的K浓度有密切关系。质膜去极化激活的K外向整流通道引起K外流，胞质膨压降低，导致气孔的关闭。相反，质膜上H．ATPase激活的超极化(hyperpolarization)促使内向整流钾离子通道(Kin)的打开，引起K的内流，最终导致气孔的张开钾离子通道相关基因及其功能特征迄今，已从多种植物或同种植物的不同组织器官中分离得到多种K通道基因(图3)，根据对其

4、结构功能和DNA序列的分析，可以把它们分为5个大组：工，Ⅱ，Ⅳ组基因属于内向整流型通道；m组属于弱内向整流型通道(aysKchannel1)是从玉米胚芽鞘中分离出的K通道基因，在皮层表达。在卵母细胞中的表达表明，ZMK1编码的K通道是通过外部酸化激活的。有研究表明，蓝光对ZMK1通道在玉米胚芽鞘中的分布有一定影响32l。1组KAT1组基因编码内向整流钾离子通道，其与AKT1组基因产物结构上的最大区别是在COOH端没有锚蛋白相关区(枷n—relateddo—main，ANKY)。KAT1组基因主要包括KAT1，KST1，SIRK，KZM1，KPT1等。KAT1(

5、ArabidopsisinⅡalIspclnerscapableofcontrollingKhomec~tasisandK一dependent圳0gm—esislJJ，ThePlantJournal，2OO2，32：997—1009．2.SchroederJI，HedrichR．Potassium-selectivesinglechannelsinguardcellprotoplastsofViciabaJ．nature，1984，312：361—363．3.JacquelineMG，DeclanAD．Potassiumchannelstructures：do

6、theyformJ．CurrentOpinioninStructuralBiology，20O4，14：440—446．4.MackinnonR，ZhouYF．TheoccupancyofionsintheKselec—tivityfilter：ch~sebalanceandcouplingofionbindingtoaproteinconformationalchangeundediehishconductionratesJ．JMB，2003，333：965—975．5.MackinnonR，ZhouM．AmutantKcsAKchannelcarrot，f

7、ormsfunctionalheteromericchannelseaadN，MinerM，eta1．CloningandexpressioninyeastofaplantpotassiumiontransportsystemJ．Science，1992，256：663．