(1.2)--2-1钠钾泵是怎样发现的.doc

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1、钠钾泵是怎样发现的“钠泵”假设早在1941年，生理学家R.B.Dean基于用放射性Na元素对肌肉的细胞实验提出了在细胞膜上存在着“钠泵”的推测。他认为肌肉细胞之所以能逆浓度地运输K+和Na+，是需要做功的。因此，在细胞膜上一定有一种泵存在，这种泵能在泵出Na+的同时泵入等量的K+。不过，就当时而言，“钠泵”只是一个猜想，没有引起人们的注意。直到1949年以后，霍奇金才把它引入并用来解释动作电位后静息电位的形成。他认为，动作电位后，细胞膜仍然要恢复到原来的静息状态，这就需要将流入细胞内的Na+重新转运到细胞外。由于Na+从质膜内运出质膜外是逆浓度梯度运输，需要消耗能量，因此需要钠泵来转运。他还进

2、一步推测，逆浓度运输的钠泵是需要消耗ATP的，抑制ATP的合成会抑制钠的逆浓度转运。“ATP酶”发现1954年，匈牙利生理学家Gyorgy Gardos发现红血细胞K+的吸收是与ATP有关的。1956年霍奇金和凯恩斯则发现注射ATP到被氰化钾中毒的枪乌贼巨大神经轴突不能使细胞逐出Na+的主动运输活动得到恢复。此期间，在丹麦奥胡斯(Arahus)大学攻读医学博士学位并从事局部麻醉研究的丹麦生理学家斯科(Jens C.Skou)对此也产生了兴趣，他在阅读中了解到，1948年，美国生理学家Benjamin Libet在枪乌贼巨大神经轴突鞘上发现有ATP水解酶的存在。斯科猜想这种酶可能是存在于神经细胞

3、膜上的ATP酶，并且是一种脂蛋白。为此，他产生了分离这种酶的想法。由于当时他只是一名助理教授，没有资格得到枪乌贼巨大神经实验材料，他选择了螃蟹神经作为替代品进行探究。几年之间大约有25000个螃蟹成了斯科的实验品。功夫不负苦心人，他终于从细胞膜上分离了这种ATP酶。他通过实验发现这种ATP酶会因Na+的增加而被刺激，该酶需要Na+和被K+激活的酶通常被Na所抑制的规律不同。1957年，他在生物化学和生物物理杂志上发表了“一些阳离子对外周神经ATP酶的影响”(The influence of some cations on an adenosine triphosphatase from per

4、ipheral nerves)论文。但这时，斯科还没有意识到他的发现的重要性。斯科（Jens Christian Skou,1918.10.82018.5.28）。来源：“钠泵”与“ATP酶”的偶遇1958年，斯科参加了维也纳的第4届国际生物化学学术会议。这里，他有幸遇到了曾在同一个实验室工作过的同事波斯特(Robert Post)。波斯特向斯科介绍了自己的研究成果他通过化学计量学发现血红血细胞转运出Na+与转运进K+的比例是3：2。他还告诉斯科，瑞士生理学家H.J.Schatzmann在1953年发现乌本苷能抑制红血细胞主动运输的信息。得知这个信息后，斯科立即打电话给他的实验室工作人员安排这

5、个实验。实验证实乌本苷确实抑制他分离的这种ATP酶活动。这样该ATP酶就与钠泵联系了起来由于Na+的外运与K+的内运耦联，钠泵后来更多地称为钠钾泵。科学家惊奇地发现，人体处于静息状态时，细胞1/4的ATP是被钠钾泵消耗掉的，神经细胞的70是被钠钾泵消耗掉的。斯科的发现开启了人类认识离子泵的先河，具有里程碑的意义：如钙离子泵、氢钾离子泵等以后相继被发现。因在发现钠钾泵等方面的杰出贡献，斯科等分享了1997年的诺贝尔化学奖。 Paul D. Boyer、John E. Walker、Jens C. Skou。图片来源：nobelprize.org回顾这段历史，给我们的一个重要的启示是，科学研究是一

6、项长久的接力赛。一个科学家想要获得成功，除本身具备良好的科学素质外，还需要继承前人和汲取当代人的科研成果，站在该领域的前沿上，并以科学求实的工作态度勇敢地去创新。此素材节选改编自1.任衍钢.钠钾泵是怎样发现的.J生物学通报.2011,46(3):60-622.推荐学习：1 Skou JC. The influence of some cations on an adenosine triphosphatase from peripheral nerves. Biochim Biophys Acta,1957,23(2):394-401.2 郭晓强.酶的研究与生命科学(二)：氧化酶和ATP酶的研究.自然杂志,2015,37(3):205-214.3 Skou JC. The identification of the sodium pump. Biosci Rep,2004,24(4-5):436-451.