膜片钳离子通道研究历史

在对生物电产生机制进行研究时，生物膜对离子通透性的变化被发现。1902年J.伯恩斯坦在他的膜学说中提出神经细胞膜对钾离子有选择透过性。1939年A.L.霍奇金与A.F.赫胥黎用微电极插入枪乌贼巨神经纤维中，膜内外电位差直接被测出。1949年A.L.霍奇金和B.卡茨在一系列工作基础上提出膜电位离子假说，他们觉得膜对纳离子通透性快速而特异性地增加导致了细胞膜动作电位的发生，此假说被叫做“钠学说”。1952年A.L.霍奇金和A.F.赫胥黎首次提出了离子通道的概念，因为他们在枪乌贼巨神经轴突上用电压钳技术细致地定量研究了细胞膜的离子电流和电导，从而发现Na+和K+的电流和电导是膜电位和时间的函数。他们的模型 (H-H模型）表示，细胞膜上4个带电粒子的控制着细胞膜的K+通道，如果想要K+穿过膜需要在在膜电场作用下4个粒子同时移到某一位置。

1955年，卡斯特罗和B.卡茨研究神经-肌肉接头突触传递的过程时发现：神经递质乙酰胆碱(Ach）作用于终板膜上受体导致了突触后膜终板电位的发生，从而使得受化学递质调控的通道得以确认。60年代，用各种生物材料研究不同离子通透性的结果表明，在膜上，各种离子运输机构各不相同，1973年和1974年，离子通道开放相关的膜内电荷的运动在神经轴突上被C.M.阿姆斯特朗、F.贝萨尼利亚及R.D.凯恩斯、E.罗贾斯两组分别测量到，使得离子通道的开放与膜中带电成分运动的依从性得到确认。1976年离子单通道电流记录技术被E.内尔和B.萨克曼创立，并且被迅速地推广和应用，近年一些新型离子通道因为这种技术而被发现。作为有力的工具被用来深入研究通道的结构和功能。

80年代初，一些运输离子的功能性蛋白质被学者们先后从细胞膜上分离和纯化，并且通道功能在人工膜上被成功地重建，从而确认了膜上一些特殊蛋白质分子或其复合物可能就是离子通道实体。近年来，科学家应用基因重组技术对离子通道的结构进行研究，1982和1984年，N型Ach受体和钠离子通道蛋白的氨基酸序列先后被纽莫及合作者测定。

2018年。通过ZG科学技术大学田长麟教授研究组与德国莱布尼茨分子药物所Adam Lange及孙涵课题组的合作，应用固体核磁共振、单通道电生理及分子动力学模拟等方法NaK离子通道的离子选择性新机制揭示了。