细胞膜与诺贝尔奖
自20世纪60年代迄今,共有四个诺贝尔奖与细胞膜通道和转运机理有关。他们分别是:
1963年,澳大利亚的约翰·卡鲁·埃克尔斯(John Carew Eccles)、英国的艾伦·霍奇金(Alan Lloyd Hodgkin)和安德鲁·赫胥黎(Andrew Huxley)这三名物理学家被授予了诺贝尔生理学或医学奖,表彰他们共同研究了在某些神经系统细胞膜的最外层和中间部位与神经系统兴奋和抑制相关的分子机理。这项研究详细地描述了神经细胞动态电位的模型,并且电位依存性Na+、K+的电离通路均表现于细胞壁上,从而论证了K+还是可以逐个地透过细胞膜,这也就更进一步确定了电离通路的膜镶嵌构造。
1991年,诺贝尔生理学或医学奖授给了两名德国物理学家厄温·内尔(Erwin Neher)和伯特·萨克曼(Bert Sakmann),他们首先研究了细胞中的单分子道功能,并提出了一个叫作膜片钳的新技术。通过膜片钳术,许多离子通道的新特征和功用被一一发掘,给神经生理学研究领域带来了革命性变化,也为多种离子通道相关性疾患的诊断做出了重大贡献。

图2-25 膜片钳技术
1997年的诺贝尔化学奖获得者为丹麦生物化学家延斯·克里斯蒂安·斯科(Jens Christian Skou),以表彰他在1957年发明了细胞蛋白质膜上的Na+-K+ATP酶,通过消耗能量,化合物就能够由低浓度向高浓度进行跨膜转移。Na+-K+泵存在于动植物机体中,产生主要的生理功能。
2003年,诺贝尔化学奖颁发给彼得·阿格雷(Peter Agre)、罗德里克·麦金农(RoderickMackinnon)两名物理学家,以表彰他们发现了细胞膜通道。
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图2-26 细胞膜通道
之所以能有如此发现,主要是因为在1992年彼得·阿格雷先生完成了一项很有趣的试验。他在水底保留了青蛙卵母细胞,并从里面导入了一种膜蛋白质,数分钟后富含蛋白质的细胞膨胀了起来,而其他细胞则未受影响,很显然这些蛋白质可以让大量水分流入细胞,于是第一个水通道就被发现了。

图2-27 水通道蛋白
在细胞膜的研究历史中,人们可以了解到:生物学家在探究细胞膜结构时从生理功能上出发,也是利用了物质跨膜运输的现象,通过分析猜测细胞膜的成分,从而在实践考察的基础上给出了推测结果,并利用实践来修正推测,最后实现了了解世界的实质,从而认识表象之下隐藏的真相。

图2-28 细胞壁的成分