三、离子通道与分子运动

Tasaki从神经生物化学的知识出发，将轴突膜看作是一种连续的、准匀质性的大分子复合体，并认为在轴突外侧面离子交换的触发下，膜大分子在分子水平上的运动才是决定轴突兴奋性的基本因素。

1.阳离子交换器

根据轴突外侧面对阴离子变化不敏感；溴化物取代钠与钾的氯化物不影响膜行为，而一种阳离子取代另一种阳离子则能明显改变膜行为的观察，Tasaki认为，轴突膜外表面具有一层固定的、高密度负电荷，并能起阳离子交换器的作用。在轴突外液含有固定浓度的氯化钙（没有钠），轴突内持续灌注恒定浓度（30mM）的钠溶液的条件下，改变膜外Na ⁺ 浓度并施以恒定强度的电刺激时，可以看到一种“二离子动作电位（bionic action potential）”。这种电位正值（轴突内）而不是负值的结果，据认为用钠学说不能解释，只能解释为轴突外表面的阳离子交换和Ca ²⁺ 向膜内进入。

2.双稳态大分子

实验证明，轴突内灌注时即使将轴浆完全挤出，轴突的生物电特性也不发生变化，但如应用蛋白水解酶或磷脂酶进行轴突内消化，轴突产生动作电位的能力迅速受抑，这提示，神经膜的兴奋确与膜蛋白有关。各种基质取代液轴突内灌注对轴突兴奋性的维持程度与阴离子族相对感胶离子数的一致，也提示轴突膜蛋白质是参与冲动发生的主要成分。蛋白质参与组成的膜大分子，据认为具有两种构象——静息态与活动态。静息态时膜大分子构形紧密，对二价阳离子具有较大选择性；活动态时构形疏松，对二价阳离子的选择性较低，对一价阳离子的选择性增高。有关的电流-电压关系曲线表明不同稳态有不同的膜行为。尽管静息态和活动态时的曲线变动均服从欧姆定律，但两者在曲线上的线性部分却有明显差别：活动态的电导较静息态高约10倍。据认为，这一事实也不能用Na ⁺ 、K ⁺ 通过多大直径的硬孔道解释。

3.位相跃迁

静息态与活动态的大分子构象在一定条件下可突然转化。这种转化被看作是一种位相跃迁（phase transition），只伴有自由能系统极其微小的变化。基质取代液中的二价阳离子有助于形成静息态；一价阳离子有助于发生活动态。理论上的离子交换等温线表明，随着轴突外液一价阳离子当量分数的增大，膜本身的一价阳离子当量分数可发生急骤的、非连续性的变化，从而使膜大分子从静息态突变为活动态。Tasaki据此认为，在足够强的电刺激下，外向的刺激电流使轴突内的一价阳离子也向膜中转运：同时，刺激电流引起的膜内电场的变化使膜外表面感应出正电荷，膜外侧面的二价阳离子比例因而降低，一价阳离子当量分数因而升高，于是膜大分子即由静息态骤变为活动态。据认为温度和膜外氯化钾浓度变化等非电刺激也是由于类似的机制导致轴突兴奋的。

据证明，除了膜外表面对一价阳离子的选择性明显而急剧的增高外，还可出现阳离子，特别是Ca ²⁺ 向膜扩散的增强。新近用水母发光蛋白（一种在Ca ²⁺ 存在时发光的蛋白质）轴突内灌注时，发现乌贼轴突兴奋过程中确有Ca ²⁺ 进入膜。也有材料证明，水在兴奋过程中也进入膜的双分子脂质膜区。因此，Tasaki学派不仅承认Ca ²⁺ 的作用，而且还注意发掘水分子的作用，这是除膜结构外，Tasaki“双稳态学说（two-stable-state theory）同Hodgkin-Huxley”“双通道学说（two-channel theory）”显然有别的又一侧面。 UwZT/kBqILU8eKKzl2HLgv02V9eNfLru+w/QmqBakWWglU1y3SL6BMKUXHOj6mU/