离子通道的分子药理学 1
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? 2003年， 为表彰他们在阐明细胞通过细胞膜 通道蛋白质转运水分子以及盐份离子的研究 中作出的重大贡献，皮特 ·阿格雷和罗德里 克·麦金农分享了该年度诺贝尔化学奖。
? 近20年来的膜片钳技术、蛋白质化学和生物 学技术已给离子通道的研究带来了巨大的革 命性变化。
第二节 离子通道的分类及特点
? 一、离子通道的分类、共性和特点 ? 离子通道（Ion chann）el是细胞膜中的跨 膜
? （2）对Na+高度选择性，只允许Na+通过； ? （3）激活和失活速度快，前者1ms，后者
10ms内完成；
? （4）有特异性激活剂和阻滞剂，树蛙毒素 （batrachotox，inBTX）和木藜芦毒素
(grayanotox，inGTX为) 其激活剂， 河豚毒素（tetrodotox，in TTX）和哈蚌毒素 （saxitoxi，n STX）为其阻滞剂。
过程称为门控。பைடு நூலகம்
? 该类通道因膜电位变化而开启或关闭， 按最容易通过的离子命名；
? （2）化学门控离子通道（chemically? gatedion channe）l ，由递质与通道上蛋白
质分子上的结合位点相结合而开启，按 递质或受体命名。
? 目前，公认的离子通道有钾离子通道、钠离 子通道、钙离子通道、氯离子通道等。
? 2.钠离子通道的分类与功能
? 根据对TTX的敏感性不同分为3类：
? 第一类：
? 神经类钠离子通道（对TTX敏感性高）；
?
又根据其半数最大激活电压（ 压（Vh）不同分为：
V50）和失活电
? 脑型、脊髓被根和三叉神经节细胞型、神经
内分泌和外周神经型、神经细胞和神经胶质
细胞型等。
? 第二类：
? 骨骼肌类钠离子通道（对TTX和GTX敏感性均 ? 高）；其V50为-20mV；Vh为-50mV。 ? 第三类：
? 由此，他们提出了“通道”（channe）l 的概 念。并认为该类通道就是存在于细胞膜上的 某些大分子蛋白质。
? 1963年，Hodgki、n Huxle由y 于上述突出研究贡 献而获得诺贝尔奖。
? 1970年代末，奈尔(Neher和) 萨克曼(Sakmann发) 明了单通道记录技术，用于探测离子通道通 透性的细节研究，80年代推出了可记录单个通 道和较小细胞电活动的膜片钳（Patch clam）p 技术。
? 传导性：通道开放状态下通过该通道的 ? 离子数目为传导；通过离子通道的离子 ? 数与不能通过通道的离子数所携带电荷 ? 的比例为传导性（gs）。
? Is=gs(E-Es)gs=Is/(E-Es) ? Is：S离子移动穿过其选择性通道时
所产生的电流。
? gs：离子S的传导性。 ? E：离子跨膜转运时的电位。 ? Es：离子的电化学平衡电位
? 同种离子通道又存在不同亚型。 如钾离子通道包括ATP敏感性钾离子通道、 延迟外向型钾离子通道、暂时外向型钾离子 通道；
? 而钙离子通道又分为电压依赖性钙离子通道 和受体操纵性钙离子通道等。
? 他们均具共同特性：选择性，传导性，闸门 作用，化学和电压敏感性。
? 选择性：对某种离子通透有高度选择性。 如钠离子通道选择性的允许Na+通过，而钙 离子通道选择性通透Ca2+。
? 动作电位（action potent）ial则是膜对其他 离子通透性一过性的升高，导致膜两侧 电位差瞬间消失。
? 1936年，Young描述了枪乌贼支配其外套膜 肌的巨轴突直径可达1mm。
? 1939年，Hodgkin（霍基肯）和Huxle（y 哈克 斯里）应用这一发现于细胞内膜电位的记录， 并证实动作电位期间膜对钠通透性瞬间增大 远远超过了对钾的通透性，出现了膜电位的 倒转（超射）。
? 1991年，膜片钳技术的创始人Nehe和r Sakmann 因此获得该年度诺贝尔奖。
? 与此同时，钠、钾、钙等电压依赖性通道主 要亚单位的一级构造被纯化、克隆和进行功 能测定，为离子通道的离子电流活动揭示了 结构基础。
? 1998年，麦金农的研究小组第一次成功结晶 了青链霉菌的一种钾离子通道，并用X射线晶 体成像技术获得通道门闭合状态的高分辨结 构。
蛋白质分子，具有选择性的允许适当电荷离 子被动通过的亲水性微孔道。 ? 离子通道一般具有相应闸门，且多处于关 闭 状态。
? 离子通道按启闭闸门动因的不同主要分 ? 为两类： ? （1）电压门控离子通道（voltage-gateiodn
channe）l ? 门控（ gating）：离子通道的开启和关闭
? 1949年，Cole及Marmon设t 计了电压钳 （voltage clam）p技术，由此开始了膜对离子 通透性的直接测定。
? 该技术经Hodgki、n Huxle和y katz等加以改进， 提出了描述电压门控通道门控动力学过程的 Hodgkin-Huxl模ey型，简称H-H模型。
? 1955年，Hodgki和n Keens利用章鱼巨轴突神经 元进行的动作电位经典实验，证明细胞通过 不同的选择性离子通道来传递电信号。
离子通道的分子药理学
四川大学基础医学与法医学院 药理室
第一节 离子通道研究简史
? 1902年，Bernstei提n 出了细胞生物电产生 的膜学说。
? 即细胞膜在静息状态下只对钾有通透性， 由于钾离子扩散到膜外，细胞膜两侧出 现了内负外正的极化状态，表现为静息 电位（resting potent）ia。l
? 闸门作用 ：离子通道的闸门位于细胞膜内侧， 他决定该通道允许离子通过该通道的能力。
? 闸门可为激活状态（激活闸门），也可为失 活状态（失活闸门）。前者指受到刺激后通 道的开放；后者指受到刺激后通道关闭。
? 化学和电压敏感性 ：开放和关闭状态的离子 通道对化学递质或电压敏感性有不同，因而 按照启闭闸门动因的不同分为前述两类。
? 二、离子通道的分子结构及特点
? （一）钠离子通道（sodiumchanne）l ? 选择性允许Na+跨膜通过。主要功能是维 持细胞膜的兴奋性及传导。
? 1.特征：
? （1）电压依赖性，即在去极化达一定水平 开始被激活，通道开放产生内向钠电流 （失I活Na）而关,当闭达；最大效应后，逐渐失活直至完全
? 近20年来的膜片钳技术、蛋白质化学和生物 学技术已给离子通道的研究带来了巨大的革 命性变化。
第二节 离子通道的分类及特点
? 一、离子通道的分类、共性和特点 ? 离子通道（Ion chann）el是细胞膜中的跨 膜
? （2）对Na+高度选择性，只允许Na+通过； ? （3）激活和失活速度快，前者1ms，后者
10ms内完成；
? （4）有特异性激活剂和阻滞剂，树蛙毒素 （batrachotox，inBTX）和木藜芦毒素
(grayanotox，inGTX为) 其激活剂， 河豚毒素（tetrodotox，in TTX）和哈蚌毒素 （saxitoxi，n STX）为其阻滞剂。
过程称为门控。பைடு நூலகம்
? 该类通道因膜电位变化而开启或关闭， 按最容易通过的离子命名；
? （2）化学门控离子通道（chemically? gatedion channe）l ，由递质与通道上蛋白
质分子上的结合位点相结合而开启，按 递质或受体命名。
? 目前，公认的离子通道有钾离子通道、钠离 子通道、钙离子通道、氯离子通道等。
? 2.钠离子通道的分类与功能
? 根据对TTX的敏感性不同分为3类：
? 第一类：
? 神经类钠离子通道（对TTX敏感性高）；
?
又根据其半数最大激活电压（ 压（Vh）不同分为：
V50）和失活电
? 脑型、脊髓被根和三叉神经节细胞型、神经
内分泌和外周神经型、神经细胞和神经胶质
细胞型等。
? 第二类：
? 骨骼肌类钠离子通道（对TTX和GTX敏感性均 ? 高）；其V50为-20mV；Vh为-50mV。 ? 第三类：
? 由此，他们提出了“通道”（channe）l 的概 念。并认为该类通道就是存在于细胞膜上的 某些大分子蛋白质。
? 1963年，Hodgki、n Huxle由y 于上述突出研究贡 献而获得诺贝尔奖。
? 1970年代末，奈尔(Neher和) 萨克曼(Sakmann发) 明了单通道记录技术，用于探测离子通道通 透性的细节研究，80年代推出了可记录单个通 道和较小细胞电活动的膜片钳（Patch clam）p 技术。
? 传导性：通道开放状态下通过该通道的 ? 离子数目为传导；通过离子通道的离子 ? 数与不能通过通道的离子数所携带电荷 ? 的比例为传导性（gs）。
? Is=gs(E-Es)gs=Is/(E-Es) ? Is：S离子移动穿过其选择性通道时
所产生的电流。
? gs：离子S的传导性。 ? E：离子跨膜转运时的电位。 ? Es：离子的电化学平衡电位
? 同种离子通道又存在不同亚型。 如钾离子通道包括ATP敏感性钾离子通道、 延迟外向型钾离子通道、暂时外向型钾离子 通道；
? 而钙离子通道又分为电压依赖性钙离子通道 和受体操纵性钙离子通道等。
? 他们均具共同特性：选择性，传导性，闸门 作用，化学和电压敏感性。
? 选择性：对某种离子通透有高度选择性。 如钠离子通道选择性的允许Na+通过，而钙 离子通道选择性通透Ca2+。
? 动作电位（action potent）ial则是膜对其他 离子通透性一过性的升高，导致膜两侧 电位差瞬间消失。
? 1936年，Young描述了枪乌贼支配其外套膜 肌的巨轴突直径可达1mm。
? 1939年，Hodgkin（霍基肯）和Huxle（y 哈克 斯里）应用这一发现于细胞内膜电位的记录， 并证实动作电位期间膜对钠通透性瞬间增大 远远超过了对钾的通透性，出现了膜电位的 倒转（超射）。
? 1991年，膜片钳技术的创始人Nehe和r Sakmann 因此获得该年度诺贝尔奖。
? 与此同时，钠、钾、钙等电压依赖性通道主 要亚单位的一级构造被纯化、克隆和进行功 能测定，为离子通道的离子电流活动揭示了 结构基础。
? 1998年，麦金农的研究小组第一次成功结晶 了青链霉菌的一种钾离子通道，并用X射线晶 体成像技术获得通道门闭合状态的高分辨结 构。
蛋白质分子，具有选择性的允许适当电荷离 子被动通过的亲水性微孔道。 ? 离子通道一般具有相应闸门，且多处于关 闭 状态。
? 离子通道按启闭闸门动因的不同主要分 ? 为两类： ? （1）电压门控离子通道（voltage-gateiodn
channe）l ? 门控（ gating）：离子通道的开启和关闭
? 1949年，Cole及Marmon设t 计了电压钳 （voltage clam）p技术，由此开始了膜对离子 通透性的直接测定。
? 该技术经Hodgki、n Huxle和y katz等加以改进， 提出了描述电压门控通道门控动力学过程的 Hodgkin-Huxl模ey型，简称H-H模型。
? 1955年，Hodgki和n Keens利用章鱼巨轴突神经 元进行的动作电位经典实验，证明细胞通过 不同的选择性离子通道来传递电信号。
离子通道的分子药理学
四川大学基础医学与法医学院 药理室
第一节 离子通道研究简史
? 1902年，Bernstei提n 出了细胞生物电产生 的膜学说。
? 即细胞膜在静息状态下只对钾有通透性， 由于钾离子扩散到膜外，细胞膜两侧出 现了内负外正的极化状态，表现为静息 电位（resting potent）ia。l
? 闸门作用 ：离子通道的闸门位于细胞膜内侧， 他决定该通道允许离子通过该通道的能力。
? 闸门可为激活状态（激活闸门），也可为失 活状态（失活闸门）。前者指受到刺激后通 道的开放；后者指受到刺激后通道关闭。
? 化学和电压敏感性 ：开放和关闭状态的离子 通道对化学递质或电压敏感性有不同，因而 按照启闭闸门动因的不同分为前述两类。
? 二、离子通道的分子结构及特点
? （一）钠离子通道（sodiumchanne）l ? 选择性允许Na+跨膜通过。主要功能是维 持细胞膜的兴奋性及传导。
? 1.特征：
? （1）电压依赖性，即在去极化达一定水平 开始被激活，通道开放产生内向钠电流 （失I活Na）而关,当闭达；最大效应后，逐渐失活直至完全