《离子通道ppt》PPT课件

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1、离子通道理论与实验(Ionchannels)（ACourseforPostgraduates）华中科技大学同济医学院药理学系陈建国第一章离子通道概述大约3百万年前，脂质双层膜形成，这种双分子渗透屏障使活细胞与环境隔开：优点是：保留细胞存活的成分缺点是：使离子化的底物不易触及离子化的废物不易排除建立新的转运机制变得迫在眉睫：一种办法是：在膜上建立孔道：大到足够让小分子代谢产物可以通过，但又要小到足以保留大分子物质--G-菌的外壁和线粒体膜就是按这种设计构建的。另一种办法是：设计更精细、更多样、更具有选择性的装置来完成不同的工作—大多数胞浆膜就是这样设计的。H

2、owdothesemembranetransportdeviceswork?1980年以前，我们对它们的认识来源于生理物质流向的检测（根据分子选择性、饱和浓度、结合分子数目等）：传统的观点将之分为：载体(Carrier)和孔道(Pore)载体：象渡船一样载着结合于其立体特异性结合部位的小分子物质在膜两侧往返转运。孔道：是狭窄的、充满水的隧道，对少数离子和适合其孔径的小分子通透。随着蛋白提纯技术和分子生物学技术的发展，载体的“渡船假说”被否决，因为已经有许多提纯或克隆出的载体装置均是大分子蛋白质—它们太大，不可能按照所需的速率渗透或旋转；其氨基酸残基呈线形折

3、叠形成跨膜片段。载体新观点：大分子相对固定于膜内，微小的运动局限于蛋白质内，结合位点暴露于胞膜内、外侧。如K+-Na+泵、Ca2+泵、Na+-Ca2+交换体等。这种新推论还有待于进一步验证。2000年制作成的第一个载体晶体结构支持这种新观点。与载体“渡船学说”的命运相反，有关另一种转运机制---水性孔道的观点，则得到了很好的印证:1965-1980年间，有关可兴奋膜研究与模型孔道间研究的互动，极大地加快和加深了我们对这种转运机制的了解。80’s出现的具有划时代意义的技术进步--膜片钳技术(Neher和Sakmann)导致一个重要的发现：离子通过膜的速率大于

4、106/S,这样高的速率除了“孔道”能胜任外，不可能有其他机制。其后制作成的晶体结构亦显示通道蛋白中的确存在一个连续的、水性的、惯穿全程的孔道。研究简史1902伯恩斯坦：神经细胞膜对钾离子选择通透性1939霍奇金与赫胥黎：用微电极插入枪乌贼巨神经纤维中，直接测量到膜内外电位差。1949霍奇金和卡茨：细胞膜动作电位的发生是膜对钠离子通透性快速而特异性地增加，称为“钠学说”。1952霍奇金和赫胥黎：用电压钳技术定量研究枪乌贼巨神经轴突细胞膜的离子电流和电导，首次提出离子通道的概念。H-H模型认为，细胞膜的K+通道受膜上4个带电粒子的控制，当4个粒子在膜电场作用

5、下同时移到某一位置时，K+才能穿过膜1955卡斯特罗和卡茨：研究神经-肌肉接头突触传递过程，发现突触后膜终板电位的发生是由于神经递质Ach作用于终板膜上受体的结果——确认受化学递质调控的通道。60年代，用各种生物材料对不同离子通透性的研究表明，各种离子在膜上各自有专一性的运输机构，曾经提出运输机构是载体、洞孔和离子交换等模型。1973年和1974年，阿姆斯特朗等分别在神经轴突上测量到与离子通道开放相关的膜内电荷的运动，称为门控电流，确认离子通道的开放与膜中带电成分运动的依从性。1976年Neher和Sakmann创立了离子单通道电流记录技术，为深入研究通道

6、的结构和功能提供了有力的工具。80年代初，先后从细胞膜上分离和纯化了一些运输离子的功能性蛋白质，并在人工膜上成功地重建了通道功能，从而肯定了离子通道实体就是膜上一些特殊蛋白质分子或其复合物。应用基因重组技术研究离子通道的结构，1982和1984年，纽莫及合作者先后测定了N型Ach受体和Na+通道蛋白的氨基酸序列。离子通道（ionchannels)是一类跨膜糖蛋白，它们在细胞膜上形成的亲水性孔道使带电荷的离子得以进行跨膜转运，是神经、肌肉、腺体等许多组织细胞膜上的基本兴奋单元，它们能产生和传导电信号，具有重要的生理功能。二、通道和离子为兴奋所必需：生理学家很

7、早就知道离子在兴奋性中扮演关键性角色。1881-1887，SidneyRinger发现灌流蛙心的溶液必须含有Na+、K+、Ca2+，并以一定的比例混合才能维持蛙心较长时间的跳动。1888，WaltherNernst关于电位起源于溶液中电解质渗透的观点引发出很多有关生物电离子源的假说，如H+假说。1902，1912，JuliusBernstein正确地提出了以下假说：可兴奋细胞的细胞膜静息状态下只选择性地对K+通透，兴奋时，膜对其它离子通透性增加。---此即现代“膜假说”的基础。在20世纪里,与膜兴奋有关的主要无机离子:Na+、K+、Ca2+、H+、Mg2+

8、、Cl-、HCO3-、HPO42-等作用都获得了较深入的研究。神经