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1、·334·化学世界2003年[44]Sanchez2LopezJC,FernandezA.ThinSolidFilms[J],1998,317(1,2):4972499.[45]WangGZ,ChenW,LiangCH,etal.InorgChemCommum[J],2001,4(4):2082210.[46]YinYD,XuXL,GeXW,etal.RadiaPhysChem[J],1999,55(3):3532356.[47]OhkoY,SetainM,SakataT,etal.ChemLett[J],Ca2+泵的作用是调节细胞内Ca2+
2、的浓度。调节Ca2+的流动和细胞内外Ca2+的平衡对突触前(如递质释放)和突触原过程(兴奋性和第二信使)都是重要的。细胞内溶解的自由Ca2+是有生理活性的Ca池,但它只占总神经元Ca2+含量的1ƒ10000,即正常时细胞外钙浓度比细胞内游离钙高1万倍。维持如2+1999,7:6632664.此大的浓度梯度的Ca内环境稳定,主要靠胞膜对冯学珠1,魏芳弟2,于俊生2(1.烟台师范学院化学系,山东烟台264025,2.南京大学化学系,江苏南京210093)金属离子在神经系统中的作用神经系统是人体最重要的机能调节系统,它能全面地迅速地调节体内其它器官
3、系统和生理过程以适应体内外的环境变动,维持正常的生命活动。神经系统由神经细胞和神经胶质细胞所构成,具有接受刺激、传递兴奋,甚至内分泌等功能[1]。大脑是聚集金属离子的专门器官。在大脑中,金属的总浓度比产生损害的金属离子的浓度要高得多。在神经传递过程中所释放的Zn2+浓度大约为300ΛmolƒL,它比在神经细胞培养物中的急性神经中毒的Zn2+浓度要高一些。1跨膜转运的金属离子Na+、K+和Ca2+金属离子的跨膜转运是神经、肌肉以及其它细胞,具有兴奋性和产生生物电的基础。通过膜的转运,细胞从周围环境中有选择地摄取必需的物质,并不断地排出代谢废物或者在
4、细胞内外有选择地转运某些物质,以实现特定的生理功能。大多数物质必需经膜上的蛋白质介导才能进行跨膜转运。其中顺着物质的浓度梯度,依靠浓度梯度所构成的势能进行移动,不需要另外提供能量的称为被动扩散;而逆着物质的浓度梯度进行转运,需要ATP的高能磷酸键提供能量的称为主动扩散。Na+、K+逆浓度差而移动,属主动转运[2]。它们是借助于膜上的一种特殊的转运蛋白,将细胞内的Na+移到胞外,同时将细胞外的K+移入胞内,对细胞来说,这种排Na+蓄K+过程需要有ATP的参加,这种转运蛋白称为Na+、K+2泵,实质上就是Na+、K+2ATP酶。在Na+、K+2泵运转
5、过程中,Na+、K+2ATP酶在两种构象,即亲Na+构象状态的脱磷酸酶(E1)以及亲K+构象状态的磷酸化酶(E2)之间相互转化,使神经细胞保持自身内环境的稳定,实现正常的生理功能。Ca2+极低的通透性和依赖能量将钙从细胞内主动排出来维持。所以,细胞内ƒ外Ca2+比例的变动可对细胞功能产生不良的影响。Ca2+稳定性的变化可影响许多过程,包括受体的活性变化和磷酸肌醇水解酶的结合力以及Ca2+运转系统、Ca2+结合蛋白和Ca2+激活蛋白酶的机能等。在神经末梢,一般认为细胞内Ca2+的浓度为0.1ΛmolƒL,进入膜内的Ca2+最终必需经过Na+2Ca
6、2+交换和Ca2+ATP酶二种机制排出膜外以维持Ca2+的稳定状态。所以,细胞内自由Ca浓度的变化很可能和这些膜运转系统的相应变化有关。Ca2+内流还可以调节神经突起的延伸和生长锥的运动。2神经代谢的金属离子Zn2+、Cu2+在近十年中,金属离子的神经代谢作用越来越受到重视。许多资料表明,Fe3+、Cu2+、Zn2+等金属离子作为神经化学的关键因素,与蛋白质的靶点反应,从而诱导相关的病理反应。BertVallee等人研究了细胞内Zn2+的代谢[3]。金属硫蛋白(MT)能与Cu2+、Zn2+、某些重金属离子紧密地键合。细胞内Zn2+的总含量为50Λ
7、molƒL,金属硫蛋白的还原电位(-366mv)很低,能通过细胞氧化剂(例如二硫键,H2O2,过氧亚硝酸NO2O)将它有效地氧化。MT的代谢与谷胱甘肽GSH水平相关。当用谷胱甘肽过氧化物酶来催化H2O2的反应,还原态的谷胱甘肽GSH可生成氧化态的谷胱甘肽(GSSG)。MT可以与ATP结合,而ATP也可调整Zn2+配位。在细胞氧化还原状态,根据生物螯合剂的浓度和细胞的能量状态之间的平衡,能测定细胞内Zn2+的分布。应该强调的是MT并不单单是解毒贮存器,而且还是细胞内响应氧化应激和能量波动的来回传递Zn2+的良好系统。纳摩尔的Zn2+,由MT所修饰,
8、可以调节代谢关键酶的活性。基本神经元中Cu2+的代谢是铜伴侣过氧化物歧化酶(CCS)的精美之作。CCS把Cu2+加载到过氧化物歧化酶(S
