【温度对细胞膜的影响研究文献综述4100字】

温度对细胞膜的影响研究文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u4218温度对细胞膜的影响 1129711温度对生物细胞膜质含量和饱和度的影响 149122温度对生物细胞膜蛋白种类和含量的影响 2258023温度对细胞膜内抗氧化保护酶的影响 2320444温度对生物细胞膜内热激蛋白的关系 362405温度对细胞膜流动性的影响 3138015.1温度对正常细胞膜流动性的影响 3315715.2温度对肿瘤细胞膜流动性的影响 4摘要：细胞膜作为细胞和细胞器与环境隔离的主要界面，对生物体正常生理功能发挥重要作用，而温度的变化会明显对患者细胞结构产生影响，从而导致其对维持生命体正常功能产生一定的作用，因而当前有必要增加温度对细胞膜影响的研究，从而对其机制进行探讨，以为生物体正常功能受温度影响的具体方式进行明确，更好的指导临床。关键词：温度；细胞膜；综述细胞结构尤其是膜结构的稳定性与生命的耐热性密切相关。细胞膜作为与环境隔离的细胞和细胞器之间的界面结构，是应激过程中最初的直接受体，不仅接收和传递相应的环境信息，还对应激作出反应，对生物体正常生理生化过程的稳定充当着关键功能[1]。温度变化可直接使细胞脂膜的温度特异相发生变化，由流动相变成凝固相，引起细胞的裂解。因此，细胞膜的热稳定性可以反映出抵抗高温的能力[2]。生命体在生长发育过程中往往会受到各种非生物因子的胁迫，最近几年由于工业生产和汽车尾气排放的增多，导致空气中的二氧化碳气体的逐渐增加，使气温呈逐年升高的趋势，因此在各种非生物胁迫中，高温胁迫对生命体的生长发育的制约也越来越严重。1温度对生物细胞膜质含量和饱和度的影响生物细胞膜脂类的主要成分是磷脂，它是构成细胞的骨架。因此磷脂含量的高低与细胞膜的热稳定性有关。磷脂含量的降低可能有利于减轻由于细胞体积缩小而引起的物理胁迫或对膜结构的致密作用。这些变化有利于维持膨压及增强组织的物质运输能力[3]。膜脂的饱和度会因为生物耐热性变化而产生一定变化，因为温度很容易引起膜脂中一些不饱和脂肪酸发生改变，从而被破坏。许多研究证实，膜脂中饱和脂肪酸含量越高，生物耐热性越强。李心群[4]通过基因修饰使不饱和脂肪酸水平下降的小鼠细胞在高温下存活时间更长，RastädterK[5]比较了耐热小麦品种和热敏感小麦品种中膜脂中饱和脂肪酸的含量，发现耐热小麦中膜脂的饱和度更高。2温度对生物细胞膜蛋白种类和含量的影响有研究认为生物电解质渗漏量随着高温胁迫而逐渐增加的原因主要在于高温使蛋白质移动的幅度增大，结合强度加强，但温度过高时，生物膜疏水键断裂，导致膜蛋白变性、膜脂分子液化、膜通透性改变、细胞损伤和生物细胞内电解质渗漏。梁雯[6]指出细胞膜上蛋白的热稳定性和膜的热稳定性有很大关系，细胞经过耐热锻炼后膜的热稳定性增加主要是由于增强了膜上原有蛋白质的耐热性或者是由于在锻炼的过程中新诱导合成的一些新蛋白增加了耐热性。李龙[7]的试验表明高温胁迫造成的质膜流动性增强由于激活蛋白激酶IHAMK的活性，从而使高温信号向细胞内传递增加了耐热性。3温度对细胞膜内抗氧化保护酶的影响高温胁迫时，细胞参与光合碳代谢的一些酶的活性降低，导致了植物所吸收的光能超过了光合碳固定所需,过剩的激发能会把电子传递给氧气，生成超氧阴离子和氧自由基，所以叶绿体内的光和电子传递连是体内产生活性氧的主要来源，植物在长期的适应环境的过程中已经进化出许多防御机制，例如，植物中参与活性氧清除的一些保护酶，包括过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)，Sezgin[8]认为高温导致植物热伤害的原因是由于热导致参与抗氧化保护的一些酶的活性降低，从而使体内的自由基的清除能力小于了产生能力，体内活性氧的积累会导致膜上膜脂质和蛋白质的氧化损伤，导致植物中MDA含量增加和电解质渗漏。从而使细胞丧失了正常的功能显示出热伤害。也有些研究者认为，生物细胞在遭受高温胁迫时，生物体内的一些抗氧化保护酶类升高、抗氧化保护能力的增强提高了膜的热稳定性，从而增加了活性氧清除能力，增强生物细胞耐热性，并且在一定程度上，抗氧化保护系统酶的活性和膜的热稳定性成正相关[9]。还有一些研究者认为，在高温胁迫时，体内抗氧化酶的活性有的降低有的升高不能作为耐热性的指标。4温度对生物细胞膜内热激蛋白的关系几乎所有的非生物胁迫均能在植物体内诱导产生一类大量表达并在进化上非常保守的蛋白质称作热激蛋白(HSPs),它常常作为“分子伴侣"存在于生物体内，热激蛋白对胁迫下受损蛋白的修复和维持细胞的存活都有重要的作用，热激蛋白主要参与蛋白质的折叠和组装，运输，变性蛋白质的清除和诱导一些抗性相关基因的表达(比如抗氧化保护酶基因)从而减少了膜脂过氧化程度，增加了细胞膜的热稳定性[10]。5温度对细胞膜流动性的影响膜流动性是膜的一种生物物理学特性，可定量表达膜脂分子的迁移率和旋转运动率。这些参数可以通过物理学方法剩定，如电子白旋共振。磁共振分光术、荧光双折射以及近几年发展起来的徼光扫播共聚焦显徽镜技术荧光漂白恢复术。此处本文分别对温度影响正常细胞膜流动性及肿瘤细胞膜流动性进行阐述。5.1温度对正常细胞膜流动性的影响周楠峰[11]等通过对培养的健康人的成纤维细胞的研充发现分别在37、25、20和4℃的Hank's液中测定荧光双折射值时，发现孵育混度的变化能改变双折射值。当温度在4℃时，r值最高。然后随着温度的升高，该值开始降低，然而，在室温（20~25）下，涂层的折射率迅速增加。这是一些膜脂的相变温度范围。在不同环境温度下培养的人真皮成纤维细胞和尿路上皮-肌原纤维中，培养细胞的生长温度确实可以改变r值，细胞也可以部分调节环境温度的变化，使得在体内时的双折射有所不同，且不同温度中所孵育的这类细胞也会存在明显差异。转基因和未转化的小鼠脑细胞的双折射值相似，但低于人类成纤维细胞。即使是同一类型的膜，膜在长时间内以不同的运动性对环境温度表面的运动适应性的变化称为细胞的各向同性。但在未对鼠成纤维纸胞的r值测定前、不能排除不同物种的同一类型的细胞膜流动性动性不同的可能。膜疏水性适应环境温度表面的长期持续变化，称为细胞等粘性适应。这种变化见于使冬眠中的动物和鱼适应周围的水温。此外，这种变化也可以在人类暴露皮肤区域的男性生殖腺中观察到。在原核生物及一些温暖动物中，这种适应受到膜脂组成成分的影响。当前来说，对于人类培养细胞的温度适应知之甚少。顿珠次仁等[12]也用健康人的成纤维细胞作材料，研究了培养温度对薄而纯的脂质膜的影响。用的方法是荧光衰折射法。结果表明，人成纤维细胞通过改变脂质膜深非分极区域的流动性，可以适应30℃的低湿度，但整个细胞没有这种现象。在4摄氏度。除部分脂肪酸组成变化外，细胞其他膜脂质成分未见适应变化。人成纤维细胞通常在37℃培养，但可以在30~40℃(或更高)持续增殖。但是，如果温度低于28℃，细胞就会停止增殖。活细胞可以持续维持其重要功能。此前的研究表明，精细跑步可以适应于因改变脂质组成而引起的膜流动性变化。在一定范围内，以饱和脂肪酸为代价，可以在整个细胞脂质的脂肪酸组成中观察到这种适应性变化。使多元不饱和脂肪酸量增加的现象，在冷适应金鱼中也早有发现。但是，在细胞培养的前三天内还有相关的研究。在任何温度下，都不会发生由温度引起的荧光光复折射的变化，也就是膜流动性的变化。5.2温度对肿瘤细胞膜流动性的影响细胞膜流动性受质膜成分的影响，进而影响质膜的功能。崔香菊[13]认为，流动性肿瘤细胞如腹水肝癌细胞的膜流动性则比其相应的正常细胞高；而实体癌细胞（如肝细胞流动性）的膜流动性比其相应正常细胞低。而温度（高温或低温）常往往会引起膜成分的变化。另外，该研究还发现延长鼠大脑细胞的孵育导致荧光双折射值的增加。而被部分抑制的转化细胞的双折射值却进一步降低了，这既往发现的关于恶性肿瘤的高膜流动性一致。肿瘤的温热处理可在达到一定温度后通过改变细胞质膜引起细胞代谢紊乱，严重时可导致细胞凋亡[14]。窦京娇等[15]研究发现，肿瘤瘙细胞经温热作用时，膜流动性较常温而言会出现明显改变，39℃与4℃作用相似，加温时间对膜流动性影响较小。在43℃作用下，薄膜流动性明显增加，并随加热时间的延长而增强:其效果100分钟后最为明显，冷却后缓慢恢复。正常红细胞膜流动性也在加热后增加，但小于肿瘤细胞。冷却后，各温度组明显恢复，各组48h后恢复正常，这可能与肿瘤细胞膜的结构和组成有关，如肿瘤细胞膜中低胆固醇含量和高卵磷脂比，可导致较高的膜流动性。还有报道认为肿瘤细胞质膜的结构在常温下较正常细胞更趋向于真液态，质膜在常温下往往比正常细胞更易流动，转变温度一般比正常细胞低43左右[16]。这与细胞膜发生相变有关。在相变温度以下，细胞可以调节膜酯链的长度和饱和度，以保持膜流动性和其他性能的相对稳定性高于相变温度，薄的运行膜发生相变，增加膜流对膜的粘附蛋白质和糖脂结构松散、移位，甚至解离。。参考文献：[1]李欧,付真真,刘康妮,等.血小板细胞膜色谱构建及柱温研究[J].中国药学杂志,2020,55(15):1289-1294.[2]张爱静,李琳琼,王鹏杰,等.热胁迫对大肠杆菌细胞膜和膜蛋白的影响[J].中国农业科学,2020,53(05):1046-1057.[3]MatraiAA,VargaG,TanczosB,BarathB,VargaA,HorvathL,BereczkyZ,DeakA,NemethN.Invitroeffectsoftemperatureonredbloodcelldeformabilityandmembranestabilityinhumanandvariousvertebratespecies[J].ClinHemorheolMicrocirc.2021,78(3):291-300.[4]李心群,李金亭,许文.细胞膜表面异位表达热休克蛋白70的CD4~+T细胞诱导EAE小鼠保护性免疫作用[J].中国生物制品学杂志,2019,32(07):750-754.[5]RastädterK,WurmDJ,SpadiutO,etal.TheCellMembraneofSulfolobusspp.-HomeoviscousAdaptionandBiotechnologicalApplications[J].IntJMolSci.2020,21(11):3935.[6]梁雯,赵冰,黄文梅.热锻炼对杜鹃花耐热性的影响[J].浙江农林大学学报,2018,35(02):284-290.[7]李龙,宋凡.细胞膜间的波动力[J].力学进展,2018,48(00):438-460.[8]SezginE,KaiserHJ,BaumgartT,etal.Elucidatingmembranestructureandproteinbehaviorusinggiantplasmamembranevesicles.NatProtoc.2012,7(6):1042-1051.[9]李蕾.量热法和微灌流法研究细胞膜的渗透特性[D].合肥工业大学,2017.[10]朱素民.试析小麦耐热性鉴定及热激蛋白基因的克隆与表达[J].农民致富之友,2015,(06):111.[11]周楠峰,周新丽,杨云.微流控技术在细胞低温保存中的应用[A].上海市制冷学会.上海市制冷学会2013年学术年会论文集[C].上海市制冷学会:上海市制冷学会,2013:632-636..[12]顿珠次仁.Cu跨入人红细胞膜的动力学研究[J].中国实验血液学杂志,2014,22(06):1707-1