1991年諾貝爾生理醫(yī)學獎41、俯仰終宇宙，不樂復何如。42、夏日長抱饑，寒夜無被眠。43、不戚戚于貧賤，不汲汲于富貴。44、欲言無予和，揮杯勸孤影。45、盛年不重來，一日難再晨。及時當勉勵，歲月不待人。1991年諾貝爾生理醫(yī)學獎1991年諾貝爾生理醫(yī)學獎41、俯仰終宇宙，不樂復何如。42、夏日長抱饑，寒夜無被眠。43、不戚戚于貧賤，不汲汲于富貴。44、欲言無予和，揮杯勸孤影。45、盛年不重來，一日難再晨。及時當勉勵，歲月不待人。1991年諾貝爾生理醫(yī)學獎

得獎者：內(nèi)爾（ErwinNeher）薩克曼（BertSakmann）王愛民人物簡介：內(nèi)爾(E.Neher)(1944-)【３】Neher內(nèi)爾，德國細胞生理學家，與Sakmann薩克曼共同獲得1991年諾貝爾獎。1980年Neher、Sakmann合作發(fā)明了patchclamp技術，發(fā)現(xiàn)了細胞膜存在離子通道，Neher和Sakmann一起研究基本細胞功能并發(fā)揮微區(qū)-鉗定技術，這項技術用于檢驗通過細胞膜的極微弱電流的通道。這一研究成果對于研究細胞功能的調(diào)控機制至關重要，可揭示神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)及糖尿病等多種疾病的發(fā)病機理，并提供治療的新途徑。1991年諾貝爾生理醫(yī)學獎41、俯仰終宇宙，不樂復何如。1911991年諾貝爾生理醫(yī)學獎共19張課件21991年諾貝爾生理醫(yī)學獎共19張課件31991年諾貝爾生理醫(yī)學獎共19張課件41991年諾貝爾生理醫(yī)學獎共19張課件5生物體內(nèi)的各種細胞由于周遭離子分布的不均勻，因此在平常靜止狀態(tài)時，細胞內(nèi)所帶的電荷是“－＂的，而細胞外通常是比較“＋＂的，這就是所謂的靜止膜電位（restingmembranepotential）。當細胞興奮時如神經(jīng)的傳導，肌肉的收縮或腺細胞的分泌，細胞膜上的離子通道（如Na+channel）就會打開，讓Na+離子由細胞外進入細胞內(nèi)產(chǎn)生去極化現(xiàn)象（Depolarization）。因此要了解神經(jīng)細胞間訊息的傳遞及肌肉細胞收縮的原理，首先就是要探討細胞膜上各種離子通道如何選擇性的運送離子。Neher和Sakmann使用微細之玻璃電極緊密地吸附著肌細胞膜而精確測量到單一離子通道的電流變化，使我們更清礎離子通道本身開關之機轉(zhuǎn)及調(diào)控困素。由于patchclamp技術之發(fā)明，使我們對一些疾病之病因有深層的認識。例如cysticfibrosis是由于氯離子通道（chloridechannels）產(chǎn)生病變而造成。生物體內(nèi)的各種細胞由于周遭離子分布的不均勻，因此在平常靜止狀6離子通道細胞是通過細胞膜與外界隔離的，在細胞膜上有很多通道，細胞就是通過這些通道與外界進行物質(zhì)交換的。這些通道由單個分子或多個分子組成，允許一些離子通過。信道的調(diào)節(jié)影響到細胞的生命和功能。ErwinNeher和BertSakmann合作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當離子通過細胞膜上的離子通道的時候，產(chǎn)生十分微弱的電流。NeherandSakmann在實驗中，利用與離子通道直徑近似的鈉離子或氯離子，最后達到共識：離子通道是存在的，以及它們?nèi)绾伟l(fā)揮功能的。有一些離子通道上有接受體，他們甚至發(fā)現(xiàn)了這些接受體在通道分子中的定位離子通道細胞是通過細胞膜與外界隔離的，在細胞膜上有很多通道，7NeherandSakmann記錄了流經(jīng)單一離子通道的電流已知細胞膜上的離子改變是快速的，但Neher和Sakmann是第一發(fā)現(xiàn)有特殊的離子通道實際存在。為了說明離子信道的作用方式，所以必須記錄信道是如何開啟和閉合的。流經(jīng)單一離子通道的離子性電流十分微小，這似乎難以證明前述情況。此外，有小的離子通道分子嵌在細胞膜上。Neher和Sakmann成功地解決了這些困難點。他們發(fā)明了細小的玻璃微量吸管（直徑為athousandthsofamillimeter）作為記錄電極。當微量吸管接觸進入細胞膜，微量吸管的孔洞周圍會形成緊實的密封狀（Figure1A,B）。微量吸管內(nèi)外部的離子改變，僅發(fā)生在膜上的離子通道。當單一的離子通道開啟，帶電的離子將會移動通過離子通道，形成電流。經(jīng)過精密的電子設備，他們成功地估量出實驗中的精微電流（”microscopical”current）。

NeherandSakmann記錄了流經(jīng)單一離子通道的8HowDoesanIonChannelOperate?離子通道是如何運作的？離子信道有數(shù)種不同的型態(tài)。有些只充許帶正電的離子通過，例如鈉離子、鉀離子、或鈣離子等，有的只允許陰離子通過，如氯離子。Neher和Sakmann發(fā)現(xiàn)了這種特異性是很完備的。其中一個原因是由于離子通道的直徑大小，僅適于一特定離子的直徑。其中一種離子通道，具有兩個帶有正荷或是兩個負荷胺基酸的環(huán)。這種環(huán)形成了離子濾器（seeFigure1C），只允許一個相反電荷的離子通過這個濾器。特別的是，Sakmann和其它不同的分子生物學家一樣，完成了一個具創(chuàng)造性的反應，這個反應解釋了離子通道分子的不同部分是如何運作的。HowDoesanIonChannelOperat9TheStudyofSecretoryProcesses分泌過程進行之研究神經(jīng)細胞和產(chǎn)生荷爾蒙的細胞一樣，會在hostdefence（例如mastcells）分泌出不同的作用物質(zhì)。這些物質(zhì)是儲藏在膜包圍的囊泡中。當細胞受刺激，囊泡便會向細胞表面移動。細胞膜與囊泡的膜融合，游離出作用物質(zhì)。Mastcell會分泌組織胺（histamine）和其它作用物質(zhì)，以提高局部性的發(fā)炎反應。腎上腺髓質(zhì)細胞則會游離出壓力作用荷爾蒙–adrenaline，胰臟的betacells則分泌胰島素（insulin）。Neher說明了這些細胞種類的分泌過程，暨而發(fā)明出一種新的技術，以記錄囊泡與細胞膜之融合。Neher了解若是細胞表面狀況改變了，將會影響細胞的電性質(zhì)，如此就有可能記錄到實際的分泌過程。他們進一步設計了復雜的設備，最后，如何記錄與細胞膜融合的小囊泡之方法已被解答。TheStudyofSecretoryProcess10RegulationonChannelFunction

離子通道的調(diào)節(jié)功能Neher和Sakmann也使用微量吸管電極將不同的作用物質(zhì)注射到細胞內(nèi)，因此研究出細胞分泌不同的階段。在這個方法中，說明了細胞分泌的機制為cyclicAMP或是鈣離子所擔任的。例如，現(xiàn)在我們已較了解荷爾蒙在血液中的量是有某種程度的維持度。胰島素分泌的基礎機制也已被證實。血液葡萄糖的濃度控制了insulin-formingcell的細胞內(nèi)葡萄糖濃度，然后依次再去調(diào)節(jié)ATP這個能量物質(zhì)。ATP會直接作用在特定種類的離子通道，以控制細胞的膜電位。然后，膜電位的改變會直接影響其它的離子通道，以充許鈣離子通過細胞。鈣離子隨后會引發(fā)胰島素的分泌。糖尿病患的胰鳥素分泌則是發(fā)生紊亂的。某些藥物可直接作用在被ATP所控制的離子通道（ATP-controlledionchannels）上，用以刺激糖尿病患的胰島素分泌，許多疾病是完全、或部分地由于離子通道的調(diào)節(jié)有缺陷所致，而有些藥物則可直接作用在離子通道上。許多病理機制經(jīng)過這些離子通道的研究顯得更清楚，例如囊胞性纖維癥（氯離子通道）、癲癇癥（鈉離子和鉀離子通道）、一些心血管疾?。ㄢ}離子通道）、以及像是Lambert-Eatons疾病類的神經(jīng)肌肉失序（鈣離子通道）等。RegulationonChannelFunction11單一離子通道記錄法的發(fā)明他們利用一個毛細玻璃管，管口的直徑比一個細胞還小，大約只有二到三微米（10-6米）。如果這個毛細管口非常干凈，在顯微鏡底下將它輕輕壓位細胞的表面，再加點吸力，細胞膜就會緊緊黏在管口上。如果細胞膜上有一個離子通道的分子，經(jīng)過電流的記錄儀器，就可以記錄在這個離子通道進出的離子流。應用這套技術，順利地記錄出青蛙肌肉細胞上單一離子通道流過電流的大小。Neher和Sakmann的結(jié)果顯示，肌肉細胞的細胞膜上一個離子通道可通過的電流約為二十微微安培（10-12安培），換成離子數(shù)目大約是每秒通過一億個離子。單一離子通道記錄法的發(fā)明他們利用一個毛細玻璃管，管口的直徑比12利用patchclamp測定單一乙酰膽堿看到管道立刻打開引入離子流（鈉離子鉀離子，見Aigure2用一個真實例子說明，利用patchclamp測定單一乙酰膽堿后，可看到管道立刻打開引入離子流（鈉離子鉀離子，見Figure2A），而且離子管道有一定開放的大?。ㄒ奆igure2B），隨后離子管道很快關閉（見Figure2C），而在開放期間會不定期地關閉。這個結(jié)果顯示：離子通道的蛋白可能存在「開」和「閉」二種不同的狀，而乙酰膽堿與receptor結(jié)合后，可在千分之一秒內(nèi)讓通道從一個狀態(tài)跳到另一個狀態(tài)。從橫坐標可以看出離子通道開閉的過程，緃坐標則表示離子通道流的大小。 Patchclamp技術除了告訴我們，細胞膜上有各式各樣的離子通道（大約二十到四十種）外，它還能告訴我們，這些離子通道如何因應不同的環(huán)境而改變其特性。利用patchclamp測定單一乙酰膽堿看到管道立刻打開引13換句話說，離子通道并非一成不變。組成通道的蛋白質(zhì)在不同環(huán)境下，會改變形態(tài)，造成離子流量的變化，譬如說胰臟分泌胰島素，就是受到胰島細胞膜離子通道的影響；利用patchclamp技術，科學家發(fā)現(xiàn)，這些離子通道和胰島細胞內(nèi)能量的供應有關。能量供應愈充分，表示血液中糖分濃度愈高，透過離子通道的調(diào)節(jié)，可以促成胰島細胞釋放胰島素來降低血中的糖分。

），而且離子管道有一定開放的大?。ㄒ夿），隨后離子管道很快關閉（見C），而在開放期間會不定期地關閉。這個結(jié)果顯示：離子通道的蛋白可能存在「開」和「閉」二種不同的狀，而乙酰膽堿與receptor結(jié)合后，可在千分之一秒內(nèi)讓通道從一個狀態(tài)跳到另一個狀態(tài)。從橫坐標可以看出離子通道開閉的過程，緃坐標則表示離子通道流的大小。換句話說，離子通道并非一成不變。組成通道的蛋白質(zhì)在不同環(huán)境下14意義：這個技術是獨一無二的，因為它表示了單一通道分子需如何改變構(gòu)形，以及在以百萬分之一秒計數(shù)的時間單位內(nèi)，是如何控制內(nèi)部的電流活動。由于patchclamp技術之發(fā)明，使我們對一些疾病之病因有深層的認識。例如cysticfibrosis是由于氯離子通道（chloridechannels）產(chǎn)生病變而造成。同時利用patchclamp之方法，可更精確測量到中樞神經(jīng)細胞所產(chǎn)生之微小興奮性神經(jīng)突電位（miniatureexcitatorypostsynapticpotential（mEPSP））。使我們對腦中記憶和學習形成過程有更進一步的了解?？傊捎趐atchclamp方法之發(fā)明，使我們更清楚知道細胞膜離子流動及細胞功能之關聯(lián)。對于生命之奧妙及疾病病因之探討，有了劃時代的進展。意義：這個技術是獨一無二的，因為它表示了單一通道分子需如何改15謝謝觀看謝謝觀看16利用patchclamp技術,測定單一乙酰膽堿receptor信道表現(xiàn)的記錄。利用patchclamp技術,測定單一乙酰膽堿recep17Figure1.Neher和Sakmann使用記錄電儀來記錄單一離子通道的電流。A圖中顯示出玻璃微量吸管（glassmicropipette）接觸進入至細胞中，圖B，則是使用高級放大儀，將膜上的離子通道與微量吸管的尖端相觸，以放大一部分的細胞膜。其中，微量吸管內(nèi)連接了電流放大器。D，表示電流通過離子信道，離子信道開啟。C為通道的高度放大：細胞外覆著接受體以及離子瀘器（ionfilter）。Figure1.Neher和Sakmann使用記錄電儀來1851、天下之事常成于困約，而敗于奢靡?！懹?/p>

52、生命不等于是呼吸，生命是活動?！R梭

53、偉大的事業(yè)，需要決心，能力，組織和責任感?！撞飞?/p>

54、唯書籍不朽。——喬特

55、為中華之崛起而讀書?！芏鱽碇x謝！51、天下之事常成于困約，而敗于奢靡?！懹?/p>

52、191991年諾貝爾生理醫(yī)學獎41、俯仰終宇宙，不樂復何如。42、夏日長抱饑，寒夜無被眠。43、不戚戚于貧賤，不汲汲于富貴。44、欲言無予和，揮杯勸孤影。45、盛年不重來，一日難再晨。及時當勉勵，歲月不待人。1991年諾貝爾生理醫(yī)學獎1991年諾貝爾生理醫(yī)學獎41、俯仰終宇宙，不樂復何如。42、夏日長抱饑，寒夜無被眠。43、不戚戚于貧賤，不汲汲于富貴。44、欲言無予和，揮杯勸孤影。45、盛年不重來，一日難再晨。及時當勉勵，歲月不待人。1991年諾貝爾生理醫(yī)學獎

得獎者：內(nèi)爾（ErwinNeher）薩克曼（BertSakmann）王愛民人物簡介：內(nèi)爾(E.Neher)(1944-)【３】Neher內(nèi)爾，德國細胞生理學家，與Sakmann薩克曼共同獲得1991年諾貝爾獎。1980年Neher、Sakmann合作發(fā)明了patchclamp技術，發(fā)現(xiàn)了細胞膜存在離子通道，Neher和Sakmann一起研究基本細胞功能并發(fā)揮微區(qū)-鉗定技術，這項技術用于檢驗通過細胞膜的極微弱電流的通道。這一研究成果對于研究細胞功能的調(diào)控機制至關重要，可揭示神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)及糖尿病等多種疾病的發(fā)病機理，并提供治療的新途徑。1991年諾貝爾生理醫(yī)學獎41、俯仰終宇宙，不樂復何如。19201991年諾貝爾生理醫(yī)學獎共19張課件211991年諾貝爾生理醫(yī)學獎共19張課件221991年諾貝爾生理醫(yī)學獎共19張課件231991年諾貝爾生理醫(yī)學獎共19張課件24生物體內(nèi)的各種細胞由于周遭離子分布的不均勻，因此在平常靜止狀態(tài)時，細胞內(nèi)所帶的電荷是“－＂的，而細胞外通常是比較“＋＂的，這就是所謂的靜止膜電位（restingmembranepotential）。當細胞興奮時如神經(jīng)的傳導，肌肉的收縮或腺細胞的分泌，細胞膜上的離子通道（如Na+channel）就會打開，讓Na+離子由細胞外進入細胞內(nèi)產(chǎn)生去極化現(xiàn)象（Depolarization）。因此要了解神經(jīng)細胞間訊息的傳遞及肌肉細胞收縮的原理，首先就是要探討細胞膜上各種離子通道如何選擇性的運送離子。Neher和Sakmann使用微細之玻璃電極緊密地吸附著肌細胞膜而精確測量到單一離子通道的電流變化，使我們更清礎離子通道本身開關之機轉(zhuǎn)及調(diào)控困素。由于patchclamp技術之發(fā)明，使我們對一些疾病之病因有深層的認識。例如cysticfibrosis是由于氯離子通道（chloridechannels）產(chǎn)生病變而造成。生物體內(nèi)的各種細胞由于周遭離子分布的不均勻，因此在平常靜止狀25離子通道細胞是通過細胞膜與外界隔離的，在細胞膜上有很多通道，細胞就是通過這些通道與外界進行物質(zhì)交換的。這些通道由單個分子或多個分子組成，允許一些離子通過。信道的調(diào)節(jié)影響到細胞的生命和功能。ErwinNeher和BertSakmann合作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當離子通過細胞膜上的離子通道的時候，產(chǎn)生十分微弱的電流。NeherandSakmann在實驗中，利用與離子通道直徑近似的鈉離子或氯離子，最后達到共識：離子通道是存在的，以及它們?nèi)绾伟l(fā)揮功能的。有一些離子通道上有接受體，他們甚至發(fā)現(xiàn)了這些接受體在通道分子中的定位離子通道細胞是通過細胞膜與外界隔離的，在細胞膜上有很多通道，26NeherandSakmann記錄了流經(jīng)單一離子通道的電流已知細胞膜上的離子改變是快速的，但Neher和Sakmann是第一發(fā)現(xiàn)有特殊的離子通道實際存在。為了說明離子信道的作用方式，所以必須記錄信道是如何開啟和閉合的。流經(jīng)單一離子通道的離子性電流十分微小，這似乎難以證明前述情況。此外，有小的離子通道分子嵌在細胞膜上。Neher和Sakmann成功地解決了這些困難點。他們發(fā)明了細小的玻璃微量吸管（直徑為athousandthsofamillimeter）作為記錄電極。當微量吸管接觸進入細胞膜，微量吸管的孔洞周圍會形成緊實的密封狀（Figure1A,B）。微量吸管內(nèi)外部的離子改變，僅發(fā)生在膜上的離子通道。當單一的離子通道開啟，帶電的離子將會移動通過離子通道，形成電流。經(jīng)過精密的電子設備，他們成功地估量出實驗中的精微電流（”microscopical”current）。

NeherandSakmann記錄了流經(jīng)單一離子通道的27HowDoesanIonChannelOperate?離子通道是如何運作的？離子信道有數(shù)種不同的型態(tài)。有些只充許帶正電的離子通過，例如鈉離子、鉀離子、或鈣離子等，有的只允許陰離子通過，如氯離子。Neher和Sakmann發(fā)現(xiàn)了這種特異性是很完備的。其中一個原因是由于離子通道的直徑大小，僅適于一特定離子的直徑。其中一種離子通道，具有兩個帶有正荷或是兩個負荷胺基酸的環(huán)。這種環(huán)形成了離子濾器（seeFigure1C），只允許一個相反電荷的離子通過這個濾器。特別的是，Sakmann和其它不同的分子生物學家一樣，完成了一個具創(chuàng)造性的反應，這個反應解釋了離子通道分子的不同部分是如何運作的。HowDoesanIonChannelOperat28TheStudyofSecretoryProcesses分泌過程進行之研究神經(jīng)細胞和產(chǎn)生荷爾蒙的細胞一樣，會在hostdefence（例如mastcells）分泌出不同的作用物質(zhì)。這些物質(zhì)是儲藏在膜包圍的囊泡中。當細胞受刺激，囊泡便會向細胞表面移動。細胞膜與囊泡的膜融合，游離出作用物質(zhì)。Mastcell會分泌組織胺（histamine）和其它作用物質(zhì)，以提高局部性的發(fā)炎反應。腎上腺髓質(zhì)細胞則會游離出壓力作用荷爾蒙–adrenaline，胰臟的betacells則分泌胰島素（insulin）。Neher說明了這些細胞種類的分泌過程，暨而發(fā)明出一種新的技術，以記錄囊泡與細胞膜之融合。Neher了解若是細胞表面狀況改變了，將會影響細胞的電性質(zhì)，如此就有可能記錄到實際的分泌過程。他們進一步設計了復雜的設備，最后，如何記錄與細胞膜融合的小囊泡之方法已被解答。TheStudyofSecretoryProcess29RegulationonChannelFunction

離子通道的調(diào)節(jié)功能Neher和Sakmann也使用微量吸管電極將不同的作用物質(zhì)注射到細胞內(nèi)，因此研究出細胞分泌不同的階段。在這個方法中，說明了細胞分泌的機制為cyclicAMP或是鈣離子所擔任的。例如，現(xiàn)在我們已較了解荷爾蒙在血液中的量是有某種程度的維持度。胰島素分泌的基礎機制也已被證實。血液葡萄糖的濃度控制了insulin-formingcell的細胞內(nèi)葡萄糖濃度，然后依次再去調(diào)節(jié)ATP這個能量物質(zhì)。ATP會直接作用在特定種類的離子通道，以控制細胞的膜電位。然后，膜電位的改變會直接影響其它的離子通道，以充許鈣離子通過細胞。鈣離子隨后會引發(fā)胰島素的分泌。糖尿病患的胰鳥素分泌則是發(fā)生紊亂的。某些藥物可直接作用在被ATP所控制的離子通道（ATP-controlledionchannels）上，用以刺激糖尿病患的胰島素分泌，許多疾病是完全、或部分地由于離子通道的調(diào)節(jié)有缺陷所致，而有些藥物則可直接作用在離子通道上。許多病理機制經(jīng)過這些離子通道的研究顯得更清楚，例如囊胞性纖維癥（氯離子通道）、癲癇癥（鈉離子和鉀離子通道）、一些心血管疾病（鈣離子通道）、以及像是Lambert-Eatons疾病類的神經(jīng)肌肉失序（鈣離子通道）等。RegulationonChannelFunction30單一離子通道記錄法的發(fā)明他們利用一個毛細玻璃管，管口的直徑比一個細胞還小，大約只有二到三微米（10-6米）。如果這個毛細管口非常干凈，在顯微鏡底下將它輕輕壓位細胞的表面，再加點吸力，細胞膜就會緊緊黏在管口上。如果細胞膜上有一個離子通道的分子，經(jīng)過電流的記錄儀器，就可以記錄在這個離子通道進出的離子流。應用這套技術，順利地記錄出青蛙肌肉細胞上單一離子通道流過電流的大小。Neher和Sakmann的結(jié)果顯示，肌肉細胞的細胞膜上一個離子通道可通過的電流約為二十微微安培（10-12安培），換成離子數(shù)目大約是每秒通過一億個離子。單一離子通道記錄法的發(fā)明他們利用一個毛細玻璃管，管口的直徑比31利用patchclamp測定單一乙酰膽堿看到管道立刻打開引入離子流（鈉離子鉀離子，見Aigure2用一個真實例子說明，利用patchclamp測定單一乙酰膽堿后，可看到管道立刻打開引入離子流（鈉離子鉀離子，見Figure2A），而且離子管道有一定開放的大小（見Figure2B），隨后離子管道很快關閉（見Figure2C），而在開放期間會不定期地關閉。這個結(jié)果顯示：離子通道的蛋白可能存在「開」和「閉」二種不同的狀，而乙酰膽堿與receptor結(jié)合后，可在千分之一秒內(nèi)讓通道從一個狀態(tài)跳到另一個狀態(tài)。從橫坐標可以看出離子通道開閉的過程，緃坐標則表示離子通道流的大小。 Patchclamp技術除了告訴我們，細胞膜上有各式各樣的離子通道（大約二十到四十種）外，它還能告訴我們，這些離子通道如何因應不同的環(huán)境而改變其特性。利用patchclamp測定單一乙酰膽堿看到管道立刻打開引32換句話說，離子通道并非一成不變。組成通道的蛋白質(zhì)在不同環(huán)境下，會改變形態(tài)，造成離子流量的變化，譬如說胰臟分泌胰島素，就是受到胰島細胞膜離子通道的影響；利用patchclamp技術，科學家發(fā)現(xiàn)，這些離子通道和胰島細胞內(nèi)能量的供應有關。能量供應愈充分，表示血液中糖分濃度愈高，透過離子通道的調(diào)節(jié)，可以促成胰島細胞釋放胰島素來降低血中的糖分。

），而且離子管道有一定開放的大?。ㄒ夿），隨后離子管道很快關閉（見C），而在開放期間會不定期地關閉。這個