《离子通道》PPT课件

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1、第三章离子通道（ionchannel）心血管医学研究所主讲教师：曾晓荣教授openingoftheionchannelinthemembraneExplanation:Incertainmembranestheconductivityrelatingtoionscanbecontrolledbyopeningorclosingchannelsorporesspecificmostlytooneorseveralionsjustlikeakindofagatethroughvaryingthecellpotential(e.g..innerveandmusclecells)

2、orusingcertainchemicalagents(e.g.makinguseofthepostsynapticeffectofacetylcolin)IonChannelsWhenIonsRushInHeartcellrhythmdependsontheopeningandclosingofacomplexseriesofvalvesonthecellmembrane,calledionchannels.Somevalvesletcertainionslikepotassium(K+)flowout,othersletdifferentionslikesodium

3、(Na+)flowin.Therearealsopumpsthatactivelymoveionsonedirectionoranother.ThenumberofK+ionsisgreaterinsidearestingcellthanoutside.ButthenumberofNa+ionsisgreateroutside.Whenaheartcellbeats,sodiumchannelsopenallowingarapid,transientin-rushofNa+ions,thenclosewithinabouttwoone-thousandth's(2/100

4、0)生命离不开水，大多数对生命来说至关重要的物质都是水溶性的，比如各种各样的离子、糖类等。这就带来了一个基本的问题，它们要进入细胞就必须越过细胞膜内部亲脂的基团，而这并不容易。反之，对于生命活动中所产生的不需要的水溶性废物要出去，也同样困难。有人说生命就是一场游戏，不过只有胜利者才能继续玩下去。很显然，如果谁能够率先加速这些物质进出细胞，谁就有了生存的优势。而最简单的方法就是在细胞膜上安一个门，给水溶性的物质提供一个专门的通道。对于那些专门用来帮助离子进出细胞的通道，我们就称之为离子通道。各类离子通道那么通道由谁来提供呢？对于生命来说，最重要的物质有两类，一类是核酸，一类

5、是蛋白质。生命的具体功能主要都是由蛋白质提供，这里也不例外。细胞生产一些特别的蛋白质，它们能够镶嵌在细胞膜上且彼此聚集，中间的孔隙为水分子所占据，这就给那些水溶性的分子或离子提供了一个快速进出细胞的水通道。想象一下把球堆在一起，球与球之间自然会留下孔隙，这对理解离子通道会有所帮助。而孔隙的不同大小，可以允许相应的分子或离子快速进出细胞。进一步的，细胞通过控制相应通道的开放和关闭，而能够调节相应物质进出细胞的速度，来实现细胞的需要，完成相应的功能。对于人类而言，细胞对几种无机离子（Na+、K+、Ca2+、H＋等）进出的管理，甚至涉及到生命的根基以及某些疾病的机制，比如神经冲

6、动的产生、心脏的节律性跳动、肌肉细胞的收缩、能量的生成（ATP）等等。生命的奇妙每每使我们由然而生赞叹之心，对离子通道的研究，也同样如此。而科学家ErwinNeher和BertSakman则由于发现了细胞膜上的离子通道而理所当然的获得了1991年的诺贝尔生理学奖。ErwinNeherBertSakmann离子通道的发现1890年，威廉·奥斯特瓦尔德（1909年诺贝尔化学奖获得者）就推测离子进出细胞会传递信息。20世纪20年代，科学家证实存在一些供离子出入的细胞膜通道。50年代初，阿兰·霍奇金和安德鲁·哈克斯利发现，离子从一个神经细胞中出来进入另一个神经细胞可传递信息。他们

7、因此获得1963年诺贝尔生理学或医学奖。但那时科学家未知离子通道结构和工作原理。威廉·奥斯特瓦尔德1988年，罗德里克·麦金农利用Ｘ射线晶体成像技术获得了世界第一张离子通道的高清晰度照片，并第一次从原子层次揭示了离子通道的工作原理。这张照片上的离子通道取自青链霉菌，也是一种蛋白。麦金农的方法是革命性的，它可以让科学家观测离子在进入离子通道前的状态，在通道中的状态，以及穿过通道后的状态。对水通道和离子通道的研究意义重大。很多疾病，比如一些神经系统疾病和心血管疾病就是由于细胞膜通道功能紊乱造成的，对细胞膜通道的研究可以帮助科学家寻