4 细胞对金属离子浓度的调控
海南大学生物工程学院2021年《细胞生物学》考试试卷(54)
海南大学生物工程学院2021年《细胞生物学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（40分，每题5分）1. 端粒是任何生物染色体所不可缺少的稳定染色体结构的组成部分。
（）答案：错误解析：大肠杆菌染色体就没有端粒序列。
2. M6P受体蛋白是高尔基体反面网络上特有的受体蛋白，主要起到分拣溶酶体的酶的作用。
（）答案：错误解析：M6P受体蛋白不是高尔基体反面网络上特有的受体蛋白，质膜上也有M6P受体蛋白。
3. 真核生物的18S、28S和5S的rRNA属于同一个转录单位，先转录成一个45S的前体，然后边加工边装配核糖体的大、小两个亚基。
（）答案：错误解析：真核生物的18S、28S和5.8S的rRNA属于同一个转录单位。
4. 凋亡小体中的染色质块外一般包有核膜来源的双层膜结构。
（）答案：错误解析：衰老起始时骨架杂乱，细胞间接触消失，细胞间黏附力下降；细胞质和核浓缩，显微镜下观察可发现细胞膜发泡，染色质凝集，沿着核膜形成椭圆型帽状结构；随着细胞膜内折，染色质断裂成片段，染色质片段及线粒体等细胞器反折的细胞膜包围并逐渐分开，形成单个的癌变小体。
5. 从细胞生物学的角度看，肿瘤发生的原因是细胞分裂过快。
（）答案：错误解析：是分裂失控，即细胞周期失去控制。
6. 原核生物和真核生物的核糖体都是在胞质溶胶中装配的。
（）答案：错误解析：真核生物的核糖体是在核仁中装配的。
7. 过氧化物酶体是一种异质性的细胞器。
它来自高尔基体，参与膜的流动。
（）答案：错误解析：不是来自高尔基体，也不参与膜流动。
8. 膜周边蛋白与生物膜结合比内在膜蛋白更紧密。
（）答案：错误解析：2、名词解释（40分，每题5分）1. isodensity centrifugation答案：isodensity centrifugation的中文名称是等密度离心，是指根据被分离样品的密度差异来分离样品的方法。
铁离子通过环核苷酸门控通道
铁离子通过环核苷酸门控通道
铁离子是一种重要的金属离子，它在生物体内起着多种重要的作用。
然而，铁离子的过量摄入会对生物体造成严重的损害，因此需要有一种有效的方法来调控铁离子在生物体内的浓度。
环核苷酸门控通道就是这样一种方法。
环核苷酸门控通道是一种特殊的膜蛋白，它能够通过调节通道的开放程度来控制细胞内外离子的流动。
铁离子能够通过这种通道进入或离开细胞，从而实现对铁离子浓度的调节。
环核苷酸门控通道的结构非常复杂，它由数个亚基组成，每个亚基都有不同的功能。
其中，核苷酸结合亚基是通道的关键组成部分，它能够识别并绑定核苷酸，从而控制通道的开放程度。
当核苷酸结合亚基与核苷酸结合时，通道会打开，铁离子等离子体成分就可以通过通道进入或离开细胞。
当核苷酸结合亚基与核苷酸分离时，通道会关闭，从而防止铁离子等离子体成分进入或离开细胞。
环核苷酸门控通道在生物体内起着非常重要的作用。
它能够通过调节通道的开放程度来控制细胞内外离子的流动，从而实现对铁离子等离子体成分浓度的调节。
这对于维持生物体内部环境的稳定非常重要，因为铁离子等离子体成分的浓度过高或过低都会对生物体造成严重的损害。
总之，环核苷酸门控通道是一种非常重要的膜蛋白，它能够通过调节通道的开放程度来控制细胞内外离子的流动，从而实现对铁离子等离子体成分浓度的调节。
这为维持生物体内部环境的稳定提供了一种有效的方法。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白(Metallothionein，MT)是一类具有高度保守性的小分子蛋白质，其在细胞周期调节、DNA修复、抗氧化、离子调节等方面具有重要的生物学功能。
同时，MT还能够调节重金属的吸收、转运和解毒，是一类重要的解毒蛋白。
本文将就MT的生物学功能和与重金属解毒相关的研究进展进行阐述。
MT的生物学功能MT是一种富含半胱氨酸的低分子量蛋白，主要存在于细胞质和细胞核中，在多种生物的细胞内均有表达。
MT基因家族包括MT-1, MT-2, MT-3和MT-4等。
MT的生物学功能主要包括四个方面。
第一，维持离子平衡。
MT可以通过对金属离子的吸附和释放来维持细胞内钙离子、锌离子、铜离子等离子的稳态浓度，调节胞内氧化还原平衡和酶反应的活性。
第二，参与氧化还原反应。
MT中富含的亚硫酸基和巯基与黄酮蛋白一起作为细胞内重要的抗氧化物质，保护细胞免受氧化损伤的影响。
第三，参与细胞周期调节。
MT在细胞周期G1阶段发挥重要作用。
发现MT能够通过p53，p21等关键蛋白，调节细胞周期的进程。
第四，参与DNA修复。
MT对DNA损伤具有保护作用，它可以通过对受损DNA的解旋和内切作用等机制，参与细胞的DNA修复和稳态维持。
MT的重金属解毒功能MT的高度亲合性和选择性，使得它可以有效地结合和解毒细胞内的重金属，如汞、铅、镉等。
MT的解毒机制主要包括两个方面：转运和结合。
MT对于重金属离子的高度选择性结合主要取决于MT的半胱氨酸残基。
由于MT结构中的半胱氨酸在施加外力或者金属离子存在的情况下可以迅速地释放出已经被结合的金属离子，因此MT能够起到一种永久的解毒作用。
研究发现，环境污染物质重金属离子对MT的活性有着巨大的影响。
铅和镉等重金属具有一定的亲和性，可以抑制MT的活性和表达，从而使得机体对重金属的解毒能力下降，加速了有毒物质的聚积并对机体健康带来威胁。
总结MT在生物学过程中具有重要的生物学功能，同时也是一类重要的解毒蛋白。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白（metallothionein, MT）是一类小分子量、结构简单的金属结合蛋白，在生物体内广泛分布并发挥重要的生理功能。
金属硫蛋白通过与重金属结合来调控细胞内金属离子浓度，同时还参与了重金属的解毒代谢过程。
本文将对金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究进展进行综述。
金属离子在细胞内具有重要的生理功能，如参与酶的催化作用、维持细胞内电位平衡等。
金属硫蛋白通过结合金属离子，可以调控金属离子的浓度和活性，进而影响相关的生理过程。
金属硫蛋白可以在细胞内储存多余的金属离子，当细胞内金属离子浓度过高时，金属硫蛋白可以结合并稳定这些金属离子，防止其对细胞内其他结构和功能的影响。
金属硫蛋白还参与了一些特定的生理过程，如维持细胞内氧化还原平衡、调节基因表达等。
与金属硫蛋白的调控相对应的是其解毒功能。
重金属对生物体具有很强的毒性，可引起一系列生物学效应，如细胞膜的损伤、DNA的损伤等。
金属硫蛋白通过结合金属离子来解毒重金属，防止其对生物体的危害。
研究表明，金属硫蛋白在重金属解毒过程中发挥重要作用，其与重金属的结合可以降低重金属的生物利用度，减少其在细胞内的积累。
随着研究的深入，金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究取得了许多进展。
一方面，研究人员对金属硫蛋白的结构和功能进行了深入研究，揭示了金属硫蛋白结合金属离子的机制和调节金属离子平衡的分子机制。
研究人员还通过对金属硫蛋白的基因工程改造和过表达等手段，探索金属硫蛋白在重金属解毒过程中的作用。
这些研究不仅有助于我们深入了解金属硫蛋白的生理功能，还有助于开发相关的药物和治疗手段，用于预防和治疗与重金属中毒相关的疾病。
金属离子对微生物生长的影响
金属离子对微生物生长的影响微生物是地球上最为广泛存在的生命形式之一，它们的生长需要多种不同的营养元素，其中包括金属离子。
金属离子在微生物生长中发挥着重要的作用，但是在一定的条件下，金属离子也可能对微生物的生长造成负面影响。
本文将介绍金属离子对微生物生长的影响，并讨论其可能的机理。
金属离子在微生物生长中起到多种不同的作用。
其中，铁、镁、钙等金属离子是微生物生长的必需元素，微生物需要它们来构建细胞壁、核酸和蛋白质等基本结构；同时，镁离子还参与了微生物的酶活性和膜的稳定性等方面。
此外，锌、铜、银等其他金属离子也对微生物的生长有促进作用，往往是微生物生长必需元素的辅助因子。
虽然金属离子在微生物生长中起到重要作用，但在一定情况下，金属离子也可能对微生物的生长造成负面影响。
通常情况下，这种负面影响与金属离子的过量存在有关。
过量的金属离子可以抑制微生物的生长，破坏细胞膜的完整性，破坏酶的活性，影响细胞内代谢的平衡等等。
举个例子，过多的铜离子会影响微生物的生长，因为它可以结合微生物细胞壁中的芳香族胺基和咪唑基，从而造成细胞膜的破坏。
此外，金属离子也可以影响微生物的DNA的稳定性和抑制RNA的合成等，从而影响了微生物细胞的生长。
金属离子与微生物的相互作用机理金属离子通过多种方式影响微生物的生长。
其中，一种较为常见的机制是金属离子的化学反应性。
金属离子可以与微生物的代谢产物结合，从而抑制代谢进程，导致细胞停滞或死亡。
金属离子还会加速微生物氧化应激，产生大量的自由基，破坏膜脂和蛋白质等细胞成分，从而引起细胞死亡。
另一方面，金属离子还可以影响微生物细胞膜的完整性。
金属离子的作用机制可通过影响膜脂类物质的结构，改变膜的多相性，导致膜结构的变化，从而面临溶解、破裂和氧化等多项危险。
结论金属离子在微生物的生长发育过程中扮演着非常重要的角色，是微生物中多种酶类活性的重要组成部分。
但是，如果金属离子的浓度过高，则会对微生物的生长造成很大的负面影响。
生物体内金属离子代谢与毒理机制的研究
生物体内金属离子代谢与毒理机制的研究现代生物化学领域对于生物体内金属离子代谢的研究已经非常深入。
金属离子是生命体系中的重要组成部分，它们参与了生物体的各种生化反应，并且对于维护生命体的正常运行有着不可缺少的作用。
但是如果金属离子的浓度过高或者不稳定，便会引发生物体内的一系列毒理反应。
本篇文章将重点介绍生物体内金属离子的代谢机制，以及过高的金属离子浓度与生物体内毒理反应之间的关系。
1. 生物体内金属离子的代谢机制1.1 功能性金属离子功能性金属离子是生物体内必要的金属元素，它们以非常低的分子浓度参与某些生物分子的功能。
例如，铁离子（Fe2+、Fe3+）在血红蛋白和肌肉蛋白中扮演着重要角色，铜离子（Cu2+）在多种酶中起着催化作用，而锌离子（Zn2+）则在DNA糖基酶和多氧酶等酶中发挥重要作用。
1.2 多余金属离子多余的金属离子是指那些过多或者不必要的金属元素，它们在生物体内的含量超出了正常范围。
多余金属离子的存在会对生物体造成危害，例如铅、镉和汞元素等会导致中毒。
1.3 金属离子的摄取和代谢生物体内金属离子的主要来源包括食物和水，以及生命体代谢产物内含的金属离子等。
当进食膳食中的金属元素时，它们首先在胃酸和肠道内被转化成根据被吸收程度不同而不同的离子形式。
然后，这些离子被肠道上皮细胞吸收并进入血液循环中，最终被输送到其他细胞和组织中。
一些金属离子会被活性化的运输蛋白（如钙离子ATP酶）运输到特定的细胞区域，而一些则会与细胞质中的蛋白质结合，发挥对于生命机能的作用。
生物体内金属离子的过剩部分通常由肝脏、肾脏和其他排泄器官来清除。
2. 过高的金属离子浓度与毒理反应之间的关系在生物体内，由于摄取的金属离子浓度过高、过载或过敏，在机体中就会产生一系列不利反应，包括氧化应激、细胞凋亡以及各种致病反应，尤其是对于神经系统和免疫系统等敏感生理系统影响尤其明显。
2.1 镉元素镉元素是一种污染物常见的元素之一，其存在会导致肾脏毒性。
生物体内的金属离子代谢研究
生物体内的金属离子代谢研究金属离子代谢是生物学中一个重要的研究领域，因为金属离子对生物体的许多生命过程具有关键作用，例如光合作用、呼吸、能量代谢、DNA复制等。
人体内含有大量的金属元素，例如钙、铁、锌、铜等。
这些金属元素在生物体内的代谢和作用机制一直是研究的热点问题。
生物体内的金属离子的吸收生物体内的金属离子大致可以分为两类：必需元素和非必需元素。
必需元素是指生物体必须通过外界摄入的金属元素，例如钙和铁，这些元素在生物体内起着重要的生理作用。
而非必需元素是指存在于环境中的金属元素，例如锰和铅，它们虽然也会进入生物体内，但是没有必要的生理作用。
生物体吸收金属离子的主要途径有三个：口腔吞咽、皮肤渗透和呼吸道吸入。
其中，口腔吞咽是生物体内吸收金属离子最主要的途径。
生物体内金属离子的转运与储存生物体内的金属离子在进入细胞后，会通过转运蛋白（transporter）的作用，被运输入细胞内或跨越细胞膜从细胞内排出。
细胞内的金属离子主要被储存在细胞质或细胞器内，例如铁元素主要被储存在肝脏、脾脏和骨髓中的储铁蛋白中。
此外，细胞内还存在一些调控金属离子代谢的分子机制，例如金属离子螯合剂（chelator）可以调节细胞内的金属离子浓度，维持金属离子浓度的平衡。
生物体内金属离子的代谢与作用生物体内的金属离子在细胞内被转运和储存后，会参与到各种生命过程中。
例如，铁元素在细胞内参与呼吸链的成分之一——细胞色素c的合成，铁元素还可以在血红蛋白中参与氧的运输。
此外，许多酶的活性都与金属离子的存在有关，例如DNA酶具有锌离子结合位点，铜离子可以调节血管紧张素的合成等。
金属离子代谢与疾病金属离子代谢与疾病之间也存在密切联系。
例如，过量摄入铅离子会引起中毒，导致神经系统和造血系统损伤；缺乏铁元素会引起贫血；过量摄入铜元素会导致嗜铜症等。
因此，了解金属离子的代谢和作用机制对于预防和治疗相关疾病具有重要的意义。
结语金属离子代谢研究在生物学中有着重要的地位，涉及复杂的分子机制、调节和代谢过程。
金属离子在细胞生长和繁殖中的作用研究
金属离子在细胞生长和繁殖中的作用研究细胞是生命的基本单位，其生长和繁殖对生命过程的维持至关重要。
金属离子是细胞内重要的生物元素，包括钙、锌、铁、镁、铜等。
这些金属离子在细胞原代培养、细胞分化和细胞增殖等过程中发挥着重要的作用。
通过研究金属离子在细胞中的生理过程可以更好地了解细胞生长和繁殖的机制。
1. 钙离子在细胞生长和繁殖中的作用钙离子是生物体内含量最丰富的微量元素之一，对维持细胞膜的结构和功能以及细胞内施工蛋白质的合成等有着至关重要的作用。
研究表明，钙离子通过影响许多蛋白质的活性来调节细胞内的许多生物学过程，包括细胞凋亡、细胞枯死、细胞增殖等。
此外，钙离子调节细胞内的与基因表达相关的生物过程，同时还能影响细胞核的稳定性。
2. 锌离子在细胞生长和繁殖中的作用锌离子在细胞中是一种微量元素，对于协同细胞内许多重要的酶活性、基因表达和细胞信号转导作用非常重要。
针对研究，锌离子参与多种对于基因转录的调控，涉及细胞命运、分化、增殖和凋亡的生物学过程，对于保护细胞的生长和繁殖具有重要的作用。
3. 铁离子在细胞生长和繁殖中的作用铁离子在细胞内是一种重要的微量元素，对于一些重要的合成途径、蛋白质的修饰、基因调控和细胞增殖有着重要的作用。
研究表明，在细胞生长和繁殖过程中，铁离子调节细胞呼吸过程，维持细胞代谢的正常运行，同时还参与进行细胞分裂过程中的DNA合成，对于DNA的健康和稳定也有着重要的作用。
4. 镁离子在细胞生长和繁殖中的作用镁离子是细胞内的第二重要微量元素之一，与细胞几乎每个重要的生物学过程均有关联。
研究表明，镁离子在DNA修复、细胞分裂、细胞凋亡等方面具有着重要作用，对于细胞膜的稳定性、骨骼维持、神经支持和代谢调节等也有着极为重要的作用。
5. 铜离子在细胞生长和繁殖中的作用铜离子作为一种重要的辅助酶在细胞生长和繁殖过程中发挥着非常重要的作用。
研究表明，铜离子与DNA复制、DNA修复、RNA聚合、氧化还原和能量代谢等的细胞生理过程密切相关。
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溶血
贫血 输血 Iron overload 心肌细胞损伤 肝细胞损伤 感染
心力衰竭
肝损伤
实例2：顺铂
• 在血液中，Cl-浓度高 在血液中， 浓度高(100mM)，以Pt(NH3)2Cl2形式 ， 存在，生物活性较低； 存在，生物活性较低； • 扩散进入细胞，细胞内 -浓度低 扩散进入细胞，细胞内Cl 浓度低(3~20mM)，发生 ， Cl-的取代反应，产生阳离子性水合物，最终与 的取代反应，产生阳离子性水合物， DNA结合成稳定的加合物。这些加合物是有害的， 结合成稳定的加合物。 结合成稳定的加合物 这些加合物是有害的， 但是对肿瘤的有害程度大于对正常组织的有害程度， 但是对肿瘤的有害程度大于对正常组织的有害程度， 导致在生物体水平上的有益效应。 导致在生物体水平上的有益效应。
去包合 铁蛋白
释放铁
Pi＋ADP ATP＋H+ ＋ ＋
铁贮存蛋白——铁蛋白(ferritin)
• 24个亚基(444kDa) 24个亚基(444kDa) 个亚基 • 每个铁蛋白可结合 4500个铁原子 4500个铁原子
Fe
Fe
Fe
Fe Fe
Fe
Fe
Fe
铁蛋白的12个亚基，两个6 铁蛋白的12个亚基，两个6聚体 12个亚基
N
Pt
N
主要内容
• • • • • 金属离子的有益作用和毒性效应 在严格调节之下的有益金属： 在严格调节之下的有益金属：铁 毒性金属实例： 毒性金属实例：汞 金属离子梯度的产生 细胞内离子浓度的测定
1. Iron Transport in intestines
TFR
Apical surface Fe3+
Endpoint
•贫血 •免疫能力下降 •乏力 •发育迟缓
Iron input/output in balance
Faeces
Iron overload
• “A million Americans have a potentially fatal disease — iron overload. So why are we still focused on deficiency? _”Finch 1995 • Gene silenced gene[基因沉默] in bone marrow • Diets high content and availability of iron Meat • Prescription of iron supplement Abuse and overdose • Life long blood infusion for thalasemia anemia[地中 海贫血] • Therapy: Chelation ; Gene therapy
如果细胞内铁的含量较低，转铁蛋白受体mRNA更稳 如果细胞内铁的含量较低，转铁蛋白受体mRNA更稳 mRNA 铁蛋白mRNA被相对翻译得较慢。 mRNA被相对翻译得较慢 定，铁蛋白mRNA被相对翻译得较慢。 在富铁条件下，转铁蛋白受体mRNA不稳定， mRNA不稳定 在富铁条件下，转铁蛋白受体mRNA不稳定，铁蛋白 mRNA翻译的速度显著提高 翻译的速度显著提高。 mRNA翻译的速度显著提高。
IRE
IRE结合蛋白 结合蛋白
AAUCGAU
GCUUGAA
IRE结合蛋白
• IRE结合蛋白 结合蛋白(IRE binding protein, IRE-BP)：分 结合蛋白 ： 子量约为90kD。 子量约为 。
与铁蛋白mRNA上的 上的IRE结合时，它将阻止 结合时， 当IRE-BP与铁蛋白 与铁蛋白 上的 结合时 mRNA翻译成蛋白质； 翻译成蛋白质； 翻译成蛋白质 当IRE-BP与转铁蛋白受体 与转铁蛋白受体mRNA上的 上的IRE结合时，将 结合时， 与转铁蛋白受体 上的 结合时 抑制mRNA降解，导致翻译进行。 降解， 抑制 降解 导致翻译进行。
通过铁离子浓度调节有关 蛋白编码基因的表达
人铁蛋白 IRE TfR IRE
Ft mRNA 蛋白 编码区
低亲和性 IRE-BP +Fe －Fe 蛋白 编码区
TfR mRNA
高亲和性 IRE-BP 蛋白 编码区 蛋白 编码区
主要内容
• • • • • 金属离子的有益作用和毒性效应 在严格调节之下的有益金属： 在严格调节之下的有益金属：铁 毒性金属实例： 毒性金属实例：汞 金属离子梯度的产生 细胞内离子浓度的测定
•gene mutation •abnormal Hb •Fe overload
malaria
thalassemia
Sickle cell anemia
Pathological relation among Malaria/Sickle cell anemia/Thalassemia
镰刀细胞贫血
血红蛋 白突变
Fe ＋OH Fe(OH)3 ＋ Tf 溶解
FeTf
乳铁蛋白( 乳铁蛋白(Lactoferrin，人体内的转铁蛋白)由2个相似的 ，人体内的转铁蛋白) 球状域结构组成，这两个域由一段短链α-螺旋相连接。 球状域结构组成，这两个域由一段短链α 螺旋相连接。 每个域又由2个亚域结构组成， 个亚域间结合一个Fe Fe。 每个域又由2个亚域结构组成，2个亚域间结合一个Fe。
铁核心(约 个 Fe 铁核心 约7个Fe)
W4
Fe Fe
W3 W1 W5
Fe
W2
铁蛋白中铁的配位环境
3. 铁摄取和储存的金属调节
• 转铁蛋白受体 转铁蛋白受体(TfR) ——铁的摄取 铁的摄取 • 铁蛋白(ft) ——铁的储存；当需要时，铁蛋白可 铁蛋白 铁的储存；当需要时， 铁的储存 以释放出大量的Fe 供细胞所需。 以释放出大量的 3+供细胞所需。 • 在哺乳动物中，细胞通过依赖金属的方式在翻译 在哺乳动物中， 水平上调节铁蛋白和转铁蛋白受体的表达， 水平上调节铁蛋白和转铁蛋白受体的表达，进而 控制铁的摄取和储存， 控制铁的摄取和储存，使生物体内的铁水平达到 平衡。 平衡。
Ferric reductase
Basal surface Ft
Fe3+
Nature 2000, 403, 46
Fe2+
DMT1 Fe2+
Fe2+
Hephaestin
Fe3+
Fe2+ Ferroportin1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Fe3+ Transferrin
CTM NH2 COOH
Fe
Iron overload / Excess Fe ion
•Cancer risk •Alzheimer disease（老年痴呆） •Thalasemia（地中海贫血）/sickle cell anemia （镰刀细胞贫血）/
Malaria/Sickle cell anemia/Thalassemia
1. 涉及汞解毒过程的酶
• 汞离子的毒性：①汞离子对巯基具有较大的亲和性， 汞离子的毒性： 汞离子对巯基具有较大的亲和性， 这种相互作用以及伴随所形成加合物的稳定性， 这种相互作用以及伴随所形成加合物的稳定性，使得 很多蛋白质和酶结构中的必需巯基失活； 很多蛋白质和酶结构中的必需巯基失活；②Hg(II)代 代 谢产生一些毒性更大的有机汞化合物。 谢产生一些毒性更大的有机汞化合物。 • 细菌内降低汞毒性的两种酶：有机汞裂解酶和汞离子 细菌内降低汞毒性的两种酶： 还原酶。 还原酶。
铁调控元件
• 铁调控元件 铁调控元件(Iron Regulated Element, IRE)：蛋 ： 上的一段核苷酸序列， 白mRNA上的一段核苷酸序列，形成茎环结构 上的一段核苷酸序列 (stem-loop)。 。 • 铁蛋白 铁蛋白mRNA的5’端存在一个 端存在一个IRE；转铁蛋白受体 的 端存在一个 ； mRNA的3’端存在几个 端存在几个IRE。 的 端存在几个 。 • IRE是IRE结合蛋白结合到 结合蛋白结合到 上的结合部位。 是 结合蛋白结合到mRNA上的结合部位。 上的结合部位
• IRE-BP对IRE亲和性是受铁浓度调节的。在高铁 对 亲和性是受铁浓度调节的。 亲和性是受铁浓度调节的 水平下， 与铁结合， 水平下，IRE-BP与铁结合，对IRE有较低的亲和 与铁结合 有较低的亲和 在低铁水平下， 的亲和性增加。 性；在低铁水平下， IRE-BP对IRE的亲和性增加。 对 的亲和性增加
Nature 1997, 388:482
Gut lumen
Enterocyte cytoplasm
Blood Science1999, plasma286:779
2. 铁的溶解、传输和摄取
• 铁的溶解、传输和摄取是由转铁蛋白(Transferrin, Tf)完成的： Tf TfR 3＋ 血液中Fe FeTf 细胞内Fe3＋ • Tf与铁的结合常数高(K表观～1020M-1) • 结合特点：Tf与铁结合的同时，也同一个阴离子 (如碳酸根)结合；Tf与碳酸根的结合促进了与铁的 结合，反之亦然。在细胞内，这个协同作用对于 铁的释放可能是很重要的。 3+ −
转铁蛋白受体
脱铁转铁 蛋白
铁吸收进入细胞—— 铁吸收进入细胞 转铁蛋白受体 (transferrin receptor) 调节细胞内吞作用 细胞内铁释放——质 质 细胞内铁释放 子泵调节H 子泵调节 +浓度 细胞内铁的贮存—— 细胞内铁的贮存 铁蛋白
细胞膜
包合孔 笼合体
包合囊泡 质子泵将质子抽进泡涵体，pH 质子泵将质子抽进泡涵体， 下降， 下降，转铁蛋白中碳酸根和酪 氨酸氧发生质子化， 氨酸氧发生质子化，与铁的配 位能力减弱，铁被释放出来。 位能力减弱，铁被释放出来。 泡涵体
· ·
Fe