提要：内尔与萨克曼经过13年的艰苦探索，终于在电压钳技术的基础上，发展出了膜片钳技术，从而证明了离子通道的存在。

内尔 Erwin  Neher （1944年-  ）

萨克曼 Bert Sakman （1942年-）

20世纪70-80年代，内尔（Erwin Neher，德国，1944年-）与萨克曼（Bert Sakman，德国，1942年-）经过13年的辛苦探索，终于在电压钳技术的基础上，发展出了膜片钳技术，证明了离子通道只有一个钠离子或氯离子大小，揭示出离子通道开闭时的发生机理，并阐明了通道是如何调控正负离子通行的。

从最早用铜线或银线来刺激青蛙的神经，到将电极插入枪乌贼巨大的神经细胞，再到采用玻璃微管作为电极，科学家始终要面对一个问题，那就是由于细胞膜与微管尖端的封接并不紧密，导致信号的准确性较差，得到的只是许多离子通道的电流总和，却无法测定较小的离子流。内尔克服的重重困难，终于解决了这个问题。他是怎样解决这个问题的呢？

原来，内尔将玻璃微管作为电极的方法进行了改进，将刺向细胞的玻璃微管的尖端变粗，这样，微电极与神经元的细胞膜就可以紧紧接触了，而且，在两者之间形成一个高阻抗密封的区域，这样，就大大降低了外来离子的干扰。单离子通道打开时，离子就像电流一样通过通道，因为离子本身是带有电荷的，所以可以直接检测到单个离子通过离子通道的1微微安培的电流。

打个比方，尖端变粗的玻璃微管刺向细胞就像登机口与飞机之间的密封通道一样，乘客（离子）进入飞机（细胞）有选择性，凭登机牌登机；有时限性（神经兴奋时），要规定登机时间，不是任何时间都可以；有限定性，必须在飞机舱门开放时（单离子通道打开时），这样，乘客才能顺利登机（离子进入细胞）。

膜片钳可以观察单离子通道电流，而且有多种模式可以方便地对细胞进行电压钳制和电流钳制，以观察多种离子通道电流及其调控。这项技术与分子生物学技术结合进行离子通道与受体的分子结构与功能研究，现已广泛用于神经生物学与药物学研究中。它与基因克隆技术并驾齐驱，为生命科学研究带来了巨大的前进动力。

膜片钳技术可通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一或多个离子通道的分子活动。它的技术原理是这样的：用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道，面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来。电极尖端与细胞膜高阻封接，在电极尖端笼罩下的膜，事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管，其电流强度可用一个极为敏感的电流检测器（膜片钳放大器）来测量，这就代表单一离子通道电流。

离子通道具有特征性，有的仅允许阳离子通过，如钠离子、钾离子及钙离子；有的仅允许阴离子通过，如氯离子。通过离子通道，可研究多种细胞功能，进一步发现离子通道在糖尿病、癫痫、某些心血管病、神经肌肉疾病中所起的作用，使研制新的特异性药物成为可能。

因发明膜片钳技术，并发现细胞膜上单一离子通道功能，内尔与萨克曼共同获得了1991年诺贝尔生理学或医学奖。

“离子通道”到底长什么样儿？我们又该怎样“看到”它？