膜片钳——打开细胞奥秘的钥匙（下）

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电压箝位

鱿鱼神经的发现最终为生理学家提供了研究材料。玻璃微电极的改进使他们有可能检验这一假设。

(玻璃微电极和神经细胞)

(神经细胞的兴奋过程)

(电压钳原理，照片来源:mednur.com)

这就是电压钳技术，它是解释神经细胞兴奋机制的关键。霍奇金和赫胥黎还获得了1963年诺贝尔生理医学奖。

(左:霍奇金，右:赫胥黎，照片来源:nobelprize.org)

膜片钳

当然，科学探索没有尽头。一个新的问题很快出现了:钠离子和钾离子如何穿过细胞膜？

随着研究的深入，学者们发现细胞膜上有一些特殊的通道。这些通道就像机场的“员工专用通道”，只允许特定的离子通过。钠离子通道只识别钠离子，而钾离子通道只释放钾离子。

电压钳可以监测细胞上的所有离子活动，但它对细胞膜上的这些“小门”无能为力。

1976年，德国生理学家厄温·内尔和萨克曼改进了电压钳技术。这种改善不算太大，但却至关重要。他们没有将玻璃微电极插入神经细胞，而是对玻璃微电极施加负压，使细胞膜被玻璃微电极吸附。1981年，他们改进了这项技术，将这一小块细胞膜吸入玻璃微电极，使其与其他部分电隔离和化学隔离。"让你走哪条路都行，我只会一路走下去。"不管细胞膜上有多少个离子通道，总电流有多少变化，我只能通过电隔离观察到被负压吸入的这一部分。这使得研究单一离子通道成为可能。

(膜片钳图，照片来源:haikudeck.com)

这就是膜片钳技术，它使离子通道的研究第二次获得诺贝尔生理医学奖。

(膜片钳系统)[6]

1987年，华中科技大学李教授敏锐地意识到膜片钳技术的广阔前景，提出自行研制相关仪器。两年后，康教授领导的研究小组开发了中国第一个膜片钳放大器。又过了一年，中国学者首次用这种仪器记录了神经细胞的单通道电流。它为中国生理学的崛起和人才建设奠定了坚实的基础。[7]

目前，膜片钳技术在细胞分泌、神经科学、药物筛选等离子通道相关研究领域得到了广泛应用和广泛活跃。2003年诺贝尔化学奖授予了彼得·阿格雷和罗德里克·麦金农，以表彰他们在水资源获取方面的研究。迄今为止，只有一个离子通道获得了六项诺贝尔奖。膜片钳不仅见证了离子通道研究的历史，也将进一步探索离子通道的未来。

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参考

[3]布雷塔格·阿·赫.玻璃微管电极:其发明者和使用者的历史到1950年[J]。普通生理学杂志，2017，149(4):417-430。

[4] HAMILL O P，MARTY A，NEHER E等.改进的膜片钳技术用于从细胞和无细胞膜记录高分辨率电流[j]。pflü gers档案欧洲生理学杂志，1981，391(2):85–100。

顾。1991年诺贝尔奖得主——活细胞如何与外界联系[·J]。科学画报，1992(2): 5。

[6]巴格瓦阿，林十，诺瓦克等。

《周传》。李·——当代中国生命科学破晓前的铺路人.生理学报，2015，67(002):235–236。