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生物体系中的离子通道生物体系中的离子通道是令人惊奇的东西，它们对人类的健康和生命有着重要的影响。
离子通道是一种膜上蛋白质，作为细胞内外液体之间的交通巨头，能够通过离子流动来传递信息，构成了细胞内许多电信号和调节通路。
离子通道能够将细胞内的正、负离子分隔开，从而维持细胞内和细胞外的电极性差，这种电极性差对于细胞功能至关重要。
离子通道的种类非常丰富，不同的离子通道具有不同的电学性质和生理学功能，正因为如此，它们成为研究者们对电信号转导和神经传递等复杂生理功能的研究对象。
此外，细胞内部的许多生化反应也需要离子通道的参与，因而离子通道在许多疾病的发生和发展中起着至关重要的作用。
本文将从离子通道的结构、种类以及作用等方面进行介绍。
离子通道的结构离子通道是一种精细的膜蛋白，通常由多个次单位组成，每个次单位可担负一个或多个膜通道。
离子通道的结构通常由膜蛋白、水合离子和锚定分子等多种因素共同构成。
膜蛋白的构成分为α亚单位和β亚单位。
α亚单位通常是膜通道构造的重要组成部分，β亚单位则会向膜蛋白的稳定性和构象转换起重要作用。
水合离子则是离子通道中所储存的离子，也是离子通道的电子供应来源之一。
离子通道的种类离子通道的种类非常划分复杂，按照它们通透的离子种类、打开或关闭机制、以及是否受到多种调节因素等层面的不同划分，离子通道可分为以下几类：1、钠离子通道：负责运输Na+离子，参与神经传递、肌肉收缩等生理活动。
2、钙离子通道：负责运输Ca2+离子，参与神经传递和肌肉收缩等活动，是维持钙离子浓度的关键组成部分。
3、钾离子通道：负责运输K+离子，对维持静息膜电位和控制它的反应周期起重要作用。
4、氯离子通道：负责运输Cl-离子，参与细胞内液体平衡调节和维持静息电位等生理过程。
5、钾钠双离子通道：既能通透钾离子，也能通透钠离子，这种通道的发现结合阿比奥双向传导理论，对于诸如异常心律和瞬时突发性偏瘫等疾病的研究起到了关键作用。
6、钱包蛋白通道（ABC-type Transporters）：能够通过ATP结合和水合离子流动，将物质从细胞内水环境移动到细胞外水环境中。
忠实的细胞守门人——通道蛋白通道蛋白，是细胞里的一类特殊蛋白质。
目前，科学家们已经发现了上百种不同类型的通道蛋白，它们普遍存在于各类真核细胞的质膜以及细胞内的膜结构上。
这些通道蛋白通过形成亲水性的通道，帮助特定的溶质实现跨膜转运。
根据功能和特性的不同，通道蛋白可以分为三种主要类型：离子通道、孔蛋白以及水孔蛋白。
其中，离子通道是最为常见的一种。
离子通道蛋白能形成具有选择性和门控性的跨膜通道，对离子的选择性非常高。
孔蛋白则主要存在于革兰氏阴性细菌的外膜以及线粒体和叶绿体的外膜上。
与离子通道蛋白相比，孔蛋白的选择性要低很多，而且它们允许较大的分子通过。
水孔蛋白是近年来才发现的一类新的通道蛋白，它们专门负责转运水分子。
虽然具体的转运机制还在研究中，但我们已经知道它们对维持细胞的水平衡起着至关重要的作用。
与载体蛋白相比，离子通道具有两个非常显著的特征。
第一个特征是它们具有极高的转运速率，比已知任何一种载体蛋白的最快转运速率都要高上1000倍以上！第二个特征是离子通道并不是一直都开着的，而是像门一样可以开启和关闭。
这种开关的状态可是非常神奇的，它受到膜电位变化、化学信号或者压力刺激的调控。
因此，离子通道可以分为三种类型：电压门控通道、配体门控通道和应力激活通道。
让我来一一为你揭晓它们的奥秘吧！电压门控通道，就像是细胞里的“电闸门”。
当细胞膜的电位发生变化时，这个“闸门”就会打开或关闭，让离子能够顺着电化学梯度的方向进行运输。
想象一下，如果细胞是一个城市，那么电压门控通道就像是控制城市进出口的闸门，守护着细胞的离子平衡。
配体门控通道，则更像是细胞里的“钥匙孔”。
只有当特定的配体（就像是一把钥匙）与通道蛋白结合时，这个“钥匙孔”才会打开，让离子能够进入或离开细胞。
这种通道在神经传递和肌肉收缩等生理过程中起着非常重要的作用。
应力激活通道，就像是细胞里的“压力感应器”。
当细胞受到外部压力刺激时，这个“感应器”就会立即作出反应，打开通道让离子流动，从而产生电信号。
生物膜和物质跨膜运输一、选择题(共9小题，每小题4分，共36分)1.下列关于生物膜结构探索历程的说法中，不正确的是()A.最初通过对现象的推理分析得出细胞膜是由脂质组成的B.三层结构模型认为生物膜为静态的结构C.流动镶嵌模型认为构成生物膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子是可以运动的D.三层结构模型和流动镶嵌模型都认为蛋白质分子在膜中的分布是不均匀的【解析】选D。
三层结构模型认为生物膜结构是蛋白质—脂质—蛋白质，认为蛋白质分布是均匀的、固定的。
2.科学家通过实验发现：将分散的小鼠组织细胞和人组织细胞进行混合培养，同种细胞之间会出现“识别”现象，最终导致小鼠组织细胞黏连在一起，人组织细胞黏连在一起，对此现象合理的解释是()A.两种细胞膜所含的主要成分不一样B.两种细胞膜的结构不一样C.两种细胞膜上糖蛋白的种类不一样D.两种细胞所需要的营养物质不一样【解析】选C。
糖蛋白起识别作用，两种细胞膜之所以不会黏连在一起，就是糖蛋白不同所致。
3.构成生物膜的成分之一是磷脂分子，下图是用磷脂分子制备的一种人工膜，下列说法正确的是()A.该球体中间可包裹脂类物质B.磷脂分子的“头”部是疏水基团C.磷脂分子在膜上是静止不动的D.生物膜也由单层磷脂分子构成【解析】选A。
磷脂分子的头部为亲水基团，尾部为疏水基团，所以图中所示的球体中间包裹疏水性物质；磷脂分子在细胞膜上是双层存在的，并且是运动的。
【方法规律】磷脂分子层排布的规律磷脂分子有疏水端和亲水端，根据相似相溶的原理会出现磷脂分子头部对应的是水溶液，而尾部对应的是脂溶性物质。
(1)球形膜。
①若人工膜的内侧和外侧均为水溶液，则此时必须是双层磷脂分子，和细胞膜的结构组成相同。
②若人工膜的内侧为脂溶性物质，外侧为水溶液，则为单层磷脂分子，如上题中所示。
(2)单层膜结构(非球形)。
①若放在水溶液中，则此时亲水端与水接触，如图所示：②若放在脂溶性溶液中，则此时疏水端与液面接触，如图所示：4.能体现细胞膜具有流动性的实例是()①高尔基体膜形成的小泡与细胞膜融合②吞噬细胞吞噬病毒③小肠绒毛上皮细胞吸收K+④核糖体上合成的蛋白质进入细胞核⑤变形虫伸出伪足运动A.①②③B.①②⑤C.②③④D.①④⑤【解题关键】在区分能否体现细胞膜流动性时，关键是看细胞膜的形态是否发生了变化，这种变化一定是由蛋白质分子和磷脂分子的运动所致。
离子通道的生理功能
离子通道是生物体内的一种膜蛋白质分子，它可以作为离子的载体，在细胞内或细胞外进行离子的传导。
离子通道的发现和研究，使研究生物电子学得以发展，并使生命科学取得重大进展。
离子通道有多种类型，根据离子的性质可以分为钠离子通道、钾离子通道、硫酸盐离子通道、氯离子通道等。
它们具有不同的物理化学性质，具有不同的生理功能。
钠离子通道是一种高度特异性的离子蛋白质通道，它是细胞膜上最丰富的离子通道，参与了细胞膜电位依赖性通道的调节，集束信号传导，激活神经元活动，影响心脏节律等多种生理功能。
钾离子通道参与细胞膜电位的调节，同时参与放电、内质网收缩以及凋亡等细胞功能，影响心脏节律和肌肉的收缩。
此外，钾离子通道也参与细胞凋亡等机制，在许多病理情况中起着重要作用。
硫酸盐离子通道分别参与氢离子、乙酸离子等离子的调节，主要分布于胃肠道和肾脏，参与调节pH值、细胞膜电位的调节以及钠离子的转运，改变细胞的水、电解质的积累，从而参与消化、代谢、渗透压调节以及液体平衡的维持，参与心血管系统的感受和反射活动，调控内分泌，从而参与调节各种生理功能。
氯离子通道参与改变细胞膜电位，参与细胞内外氯离子的转运，影响各种生理过程，如神经传导、肌肉收缩、心跳节律、炎症反应和免疫应答等，在许多病理条件中起着非常重要的作用。
总之，离子通道参与细胞活动的调节，对细胞能量代谢、血液集中、神经传导、心跳节律、炎症反应和免疫应答等行为器官活动有着重要的影响，是生理功能调节的重要途径。
我们常喝的水，有的是易吸收的，有的是不易吸收。
很多人会问，同样是水，为什么还有易吸收不易吸收之分呢？这就需要从水的内部说起了。
我们根据不同频率中水分子团的个数，可以将水可分为两种：大分子团水和小分子团水。
频率为140—150赫兹时，每个水分子团有13—15个水分子组成，称为大分子团水。
频率小于100赫兹以内，每个水分子团有5—7水分子组成，称为小分子团水。
又因6个水分子靠氢键相聚形成的一小丛，每个水分子各居六角形之一角，形成完美的六角形，又称为六角水。
那易吸收的水又是怎么回事呢？科学研究发现：细胞膜中存在一系列特定的“城门”，叫细胞膜水通道。
2000年，美国科学家彼得·阿格雷成功地拍摄了世界第一张细胞膜水通道蛋白的高清晰度立体照片。
之后，科学家罗德里克·麦金农发现了细胞膜离子通道结构和机理。
这一发现揭示：细胞膜水通道只允许直径小于2纳米的小分子团水和离子通过(单个水分子最大直径为0．2纳米)。
小分子团水因其直径小，渗透力极强，而且渗透压更适合人的体液。
小分子团水极其容易进入细胞内，把养分带到细胞组织，能够刺激生物体的功能，促进新陈代谢。
世界著名医学博士筱原秀隆先生指出：人体的酸性化是万病之源。
当酸性代谢物在体内愈积愈多，日积月累，量变引起质变，便会导致疾病的产生，如便秘、胃酸、高血压、高血脂、高血糖、糖尿病、痛风、尿毒症。
2.弱碱性的小分子团水起着举足轻重的作用。
经三家省级医院150例病人临床试用2-4个月，表明对心动脉粥样硬化症和高血脂、高血压症疗效显著。
患者饮用2个月后，能显著地感觉到上述病因引起的胸闷、心痛、心悸、早搏、腿软、气短乏力、头胀痛、头晕、失眠、四肢发凉、肢体麻痛、视物模糊等症状有所减轻。
除此之外，小分子团水还具备两大功效：增大心脑动脉流量，改善心脑电图，改善微循环；降低血粘度，降低血糖和血尿酸，升高血中的高密度脂蛋白，逐渐减少动脉内的脂质沉积。
俗话有曰：水到万物生，血畅百病消。
细胞就好像一个交通繁忙的城市，进出城的城门就是细胞膜上的离子通道。
那么，细胞是如果调控它与外界的交通运输的呢？新的研究发现一个甘油分子直径上的“一埃”（长度单位）的差异都可能使它变成一个封锁道路的信号；除非你是一部滑溜溜的具有水分子尺寸的“先进”跑车，才可能勉强通过。
这些车道就在水通道蛋白（apuaporins）中。
水通道蛋白是一类形成所有生命形式的细胞屏障中膜转移通道的蛋白质，它们容许水在细胞和它的周围环境间运动。
水通道蛋白的一个亚家族还可容许稍微大点的分子如甘油通过。
在人类中，已经确定出了11种水通道蛋白，其中的大部分存在于肾脏、大脑和眼睛中。
这种蛋白功能的损伤与多种疾病有关。
美国伊利诺斯州大学贝克曼高等科技研究所理论和计算机生物物理学研究组的研究人员对这种水通道蛋白进行了深入的研究。
通过利用“拉伸分子动力学”（steered molecular dynamics，生物通注），贝克曼的研究人员解开了数年来蛋白结晶法无法破解的谜团。
这项研究的结果公布在8月的Structure上。
研究人员证明使得一个水通道蛋白成为一个甘油通道的主要结构差异在于它比一个普通的水通道加宽仅仅一埃（一埃等于10－7毫米）。
即使甘油分子也像水分子通过水通道那样排列起来，但它微微“肥胖”的体形也会使它难以幸免。
除了入口点即一个“选择性过滤器”非常窄外，还存在其他阻止这个路径的严密的屏障。
膜蛋白很难结晶，因此到目前为止许多膜蛋白的结构还没有确定出来。
近年来，这个研究组已经确定出了四种水通道蛋白的结构。
在最新的研究中，他们集中调查了其中的两种蛋白。
这两种蛋白都来自线虫。
两个蛋白中，一个是水通道，一个是甘油通道。
由于它们结构很相似，所以研究人员试图通过突变位于通道孔的氨基酸来将水通道转化成一个甘油通道或其他通道，但以失败告终。
研究的线虫蛋白是水通道AqpZ和甘油通道GlpF。
通过对计算机产生的图像进行平行比较，研究人员发现这些通道在本质上似乎是相同的。
生物体内离子通道的结构与机制离子通道是一种重要的生物分子，它们能够在生物体内调节离子的流动，从而影响神经传导、肌肉收缩、内分泌和代谢等生命活动。
离子通道广泛存在于细胞膜上，以不同的方式调节离子的通透性，包括电压门控通道、配体门控通道、机械门控通道等。
本文将重点探讨离子通道的结构与机制。
1. 离子通道的结构离子通道是由蛋白质组成的，其主要结构包括跨膜螺旋、内环、外环、膜域等四部分。
其中跨膜螺旋是离子通道最为基本的结构，它主要由多个膜螺旋结构组成，并通过水分子形成离子通道的中心孔道。
内环和外环则分别位于离子通道的内外侧，它们起到调节离子通道开关的作用，可以是电压门控或配体门控。
膜域则是离子通道膜螺旋的一部分，使离子通道嵌入细胞膜并稳定其位置。
另外，离子通道的膜螺旋通常具有数个不同的氨基酸残基。
这些残基对于离子的选择性、传导能力和门控特性都至关重要。
在电压门控通道中，某些氨基酸残基通过改变电场分布来影响通道的开放和关闭；在配体门控通道中，则是特定的信号分子与通道结合，从而导致通道的开放和闭合。
2. 离子通道的机制离子通道的机制广泛应用于生理学和药理学研究中。
离子通道的开放和关闭是通过不同的机制实现的。
其中，电压门控通道的开放和关闭受到细胞膜电位的控制，当细胞膜内外电位差达到一定程度时，离子通道发生构象变化从而开放或关闭。
配体门控通道则是通过特定的信号分子在离子通道上的作用来控制它们的开放和关闭。
离子通道的选择性是指不同通道具有不同的离子选择性。
这是由于离子通道中的氨基酸残基对离子的尺寸和电荷具有不同的偏好性造成的。
大多数离子通道通过尺寸选择性来排除过大或过小的离子，而电荷选择性则由离子通道的环境和残基之间的相互作用决定。
另外，离子通道的通道倍数也是其重要特征之一。
许多离子通道形成多个具有相同结构和功能的倍体，从而增加了离子通道的通透性和灵敏性。
例如，钠离子通道常常是四个亚基构成的四面体结构，而钙离子通道则是膜上两个钙离子通道蛋白结构相互缠结的形式。
离子通道的工作原理
离子通道是细胞膜上的一类疏水膜蛋白，具有亲水孔道，能够选择性通透不同离子，如K+、Na+、Ca2+、Cl-等。
它们的工作原理主要依赖于跨膜电位的变化。
当离子通道打开时，不同离子会根据其浓度差和电位差通过通道进行移动。
这一过程是由细胞膜内外带电离子的浓度差驱动的。
一旦在细胞膜内外创造出带电离子的浓度差，电位差产生的电场力就可以瞬间驱动离子运动。
不同类型的离子通道对膜电位的变化有不同的反应。
例如，电压门控离子通道的孔道开放与关闭受细胞膜两边的膜电位调节，去极化（膜内电压高于膜外电压）或超极化（膜外电压高于膜内电压）可以调节不同离子通道的开放和关闭。
在神经细胞中，离子通道的开闭影响跨膜电位的变化，从而影响神经信号的传递速度。
例如，钾离子通道的开放有助于钾离子的外流，降低膜电位，而钠离子通道的开放则有助于钠离子的内流，增加膜电位。
这些离子的移动会在很短的时间内引起电信号的变化，进而实现快速神经传导。
综上所述，离子通道通过选择性通透不同离子来实现对细胞膜内外离子平衡的调节，对神经传导、肌肉收缩等生理过程起着关键作用。
如需更具体的信息，建议阅读生物科学类文献或请教专业人士。
细胞膜上“水通道”和“离子通道”的发现细胞是构成生物体的基本构成要素。
一般认为人的身体大约有一千亿个细胞组成，其数量可以与银河系的天体数量相匹敌。
细胞有血液细胞（血球）、肌肉细胞、肝细胞、神经细胞等很多种类，它们都在高度复杂的生物体系统中各负其责。
细胞由细胞膜来把彼此还有周围的基质分离开来。
细胞膜通常不让水、离子还有其他的分子通过，尽管如此，每个细胞都是“开放的体系”。
因为它们会与其他的细胞进行信息交换，还和周围环境和物质进行交换和交流。
但要进行星系或物质的交换，就必须要让各种各样的分子从细胞内到外、外到内移动的通道和泵。
担当这个任务的是细胞膜里的特殊形状的蛋白质。
2003年，两位美国的科学家发现并研究了这个作为通道的蛋白质，并共同获得了诺贝尔化学奖。
他们是发现了水通道的彼得·阿格雷和发现了离子通道的罗德里克·麦金农彼得·阿格雷在美国东部马里兰州巴尔的摩的约翰·霍普金斯医学院开始研究的时候，对后被称为“水通道”或“水通道蛋白”的东西还一无所知。
这样的词也是听都没听说过的。
但20年后，阿格雷不但成为这个领域的先驱，还成为了诺贝尔奖获得者。
在诺贝尔奖的获奖演说中，阿格雷这样叙述水通道的重要性。
“水被认为是生命的溶剂”。
因为我们的身体的70%是水。
人类以外的所有的脊椎动物、无脊椎动物、微生物，还有植物的身体也主要是由水构成的。
构成生命体的小房间也主要是水，水对生命来说是必不可少的，而水通道蛋白是细胞的给水和排水系统。
水通道蛋白可以告诉我们：我们的大脑是怎样分泌或吸收脑脊髓液的，眼睛里的水状物是怎样产生的，眼泪、唾液、汗水、胆汁是怎样分泌的，肾脏为什么可以很有效的浓缩尿液，等等。
这种蛋白质不仅对发挥哺乳动物的生理机能必不可少，同时对微生物、植物的生存也是至关重要的。
阿格雷的两人研究小组在220世纪80年代中期开始了研究。
他学的专业是血液学，研究课题是Rh因子血型的抗原。
抗原是免疫系统认知应答的分子，多数时候被免疫系统当作体内的入侵者而受到攻击，其大部分都是蛋白质的Ph抗原。
可当人们对于这种分子的特征却一无所知，所以被看作是有可能领先的研究领域。
其他科学家已经认为这个分子的分子量是32道尔顿的蛋白质。
因此阿格雷的最初的课题就是从血液细胞中分离出Rh蛋白质。
只要能分离出来，就能确定构成它的要素。
当时的阿格雷用他自己话说就是“因为是充满热情的年轻科学家”，所以精制了大量Rh 蛋白质。
可是调查结果显示，这种蛋白质的纯度并不是100%，其中还掺杂了5%~10%的32千道尔顿之外的蛋白质，是被“污染”了的蛋白质。
这种“污染蛋白质”的质量是28千道尔顿，比抗原小一些。
就像阿格雷在诺贝尔奖的讲演中回想的一样，当时的他“完全是幸运的”得到了构成细胞膜里的水通道的蛋白质。
最初，他把这第二种蛋白质当成污染源而除去了，然后利用周末打工的时间又进行了调查。
在得出了这个蛋白质与Rh没有关系的结论后，他又继续进行了研究。
在2009年夏天德国林道举办的诺贝尔奖获奖者的聚会上，阿格雷这样说道：“如果是聪明的科学家，也许会无视这个问题了。
”但阿格雷并不聪明。
他花了四年时间重复这个新的蛋白质的实验，而终于慢慢兴奋起来。
结果，阿格雷发现这个质量为28千道尔顿的蛋白质竟然是大量存在的。
他是血球的细胞膜里含有的三四种最丰富的蛋白质里的一种，因为对通常的蛋白质着色剂不反应而一直没被发现。
随着更进一步的研究，阿格雷发现质量为28千道尔顿的蛋白质特别丰富的存在于肾脏的细胞里。
这个蛋白质由四个要素构成，组成被称为“四聚体”的结构，分布在细胞膜全体。
这个立体的空间的特点表明了这个分子具有孔状的通道。
到底这种蛋白质有哪些功能呢？不知道它的功能的话，没有人会对这种新的蛋白质感兴趣。
阿格雷回想当时的情形时说：“我们停滞不前了。
”这时，阿格雷想到了被他称为“遇到困难时，解决问题的最强有利的资源”，那就是“同事的洞察力”。
他向很多研究血液细胞的研究者们征求了关于这个蛋白质的意见。
可是没有一个人提出了有可能的想法。
给阿格雷提出了决定性意见的是曾经的临床医学的顾问约翰帕卡。
他向阿格雷指出，红细胞和肾脏尿细管的水透过性非常高，“你有没有想过这可能是长时间大家探索寻找的水通道？”水通道，阿格雷第一次听说这个词。
而帕卡给的这个提示就像快刀斩乱麻一样给了阿格雷令人欣喜的灵感。
他们决定用青蛙卵来试验这个蛋白质到底有没有透水机能。
青蛙卵最适合做这个实验，因为他的透水性非常低。
试验从一开始就非常成功。
他们在卵细胞中注入这个新的蛋白质后将其放入蒸馏水中。
同时把没有进行任何处理的卵细胞也放入水中，结果它没有任何变化。
可是注入新蛋白质的细胞内部很快就充满了水，最后像爆米花一样破裂了。
1991年，阿格雷的科研小组终于解开了其中的秘密，证实了让水通过细胞膜的新的蛋白质的存在。
1992年4月，他们的论文刊登在Science上，全世界这个领域的研究者们都知道了这件事情。
在此之后的很多研究者对的研究表明，阿格雷命名的这个蛋白质“水通道蛋白”实际上构成了一个大的蛋白质家族。
他们不仅存在于各种动物细胞中，还存在于细菌、植物细胞内。
仅从构成人体的各种细胞里面就发现了至少十一中不同的水通道蛋白。
彼得·阿格雷在先前接受纽约时报的采访时对水通道蛋白质做出了这样的叙述：“今后会更深入地对其进行了解，当然操作它也将成为可能。
”如果能实现这种操作技术的话，例如心脏病患者的水分储藏、引起脑中风的脑浮肿、干眼症侯群也就是眼球干燥等疾病也许就能得到治疗。
基础研究已经在进行，剩下的就是医学方面的应用研究。
在彼得·阿格雷的研究小组发现了水通道蛋白的四年后，生化学家罗德里克·麦金农开始了以后让他获得诺贝尔化学奖的研究。
1996年，麦金农称为纽约洛克菲勒大学的分子神经生物学、生命物理学研究所的教授。
与因为机缘巧合而发现了水通道蛋白的彼得·阿格雷正相反，麦金农对自己所探索的东西就有明确的想法。
他所寻找的东西就是应该同样存在于细胞膜中与水通道不同的通道，也就是细胞之间进行信息交流的离子通道。
这个通道及其机能的存在早在一个世纪前就被发现，但对它在原子水平上的构造却一无所知，而麦金农正是要试图阐明它的构造。
与离子通道相关的研究已经得到过几次诺贝尔奖，在1909年最早获奖的是德国物理学家威廉·奥斯持瓦尔德。
他在1890年提出，从生物组织检出的电信号是由进出细胞的离子引起的，这个看法很快就得到了科学界的认同。
到了半个世纪后的20世纪50年代，英国科学家艾伦·劳埃德·霍奇金和安德鲁·赫胥黎发表了关于神经活动点位的离子理论，他们在1963年和测定了脑突触微弱电信号的澳大利亚生物学家约翰·克鲁·爱克勒斯一起获得了生物或医学奖其他的奖都是在90年代。
要让数千万个脑神经细胞保持协调并发挥作用，信号的传达至关重要。
细胞之间传达的信号来自离子或小分子。
这些离子或分子构造出无数的分支的化学反应的连链，从控制肌肉伸缩道理用眼泪来湿润眼球，它们控制着我们身体所有的机能。
神经细胞在脑内或神经内部传达信号的时候，离子的移动起着传达信息的作用。
比如读者在读这个文章的时候，在读者的脑子里有一千兆个离子通道在或开或关的活动着。
大多数离子通道是对某种特定的离子具有高的选择性。
其中最重要的是钠和钙。
麦金农在进入洛克菲勒大学之前是哈佛大学的教授。
在哈佛大学，麦金农想要研究离子通道空间构造的想法几乎没有得到任何支持。
他说：“哈佛的朋友和同事们都说想要搞清楚离子通道的构造至少要十年的时间。
”但到了洛克菲勒大学的麦金农仅用了不到两年的时间就成功“观察”到了通过细胞膜的离子。
1998年4月，麦金农和他的研究小组在《科学》杂志上发表了世界上第一篇关于钙离子通道构造的论文，其中的照片登上了那一期的《科学》的封面。
当时《科学》的论文审阅人对麦金农的业绩给出了“实现了生命物理学的一个梦想》这样高的评价。
做出了这样的决定的麦金农很快就确信自己一定是挖到了金子。
因为他发现“洛克菲勒大学提供了能让自己全心全意投入到困难课题的研究的最好环境“。
麦金农在那里首先开始了新领域——X射线结晶学的学习。
几位“热情的博士后”加入到他的研究里面，他的研究室迅速的成长壮大起来。
麦金农这样记述当时的这个研究小组：“细胞膜蛋白质的研究和预想的一样非常难。
我们几经灰心气馁的时期，但每当我们觉得没有别的选择的时候就会有好事发生，气馁又变成兴奋。
终于，我们的坚持和不懈努力收到了回报。
我们得到了比想象中更多的选择性的让钾离子通过的过滤器的原子构造的信息，它以更漂亮的姿态呈现在我们面前。
”麦金农把他们发现的钾离子通道的构造称为“单纯中的优美”。
一个一个的通道具有四个相同的子单位，它们围绕在中心的孔周围想樽板一样排列，构成钾离子专用的通道。
成功观察到原子层次的研究者们看到了离子是怎样通过这些通道的，钾离子在就要进入离子过滤器、过滤器的内部和通过过滤器后和水相遇时被水分子所包围。
麦金农他们通过在纳米层次上对这种现象的观察，找到了为什么钾离子可以通过过滤器而钾离子不能通过的原因。
在这个实验结果的论文发表在《科学》杂志上仅仅五年之后的2003年，若贝尔委员会就决定授予麦金农偌贝尔奖。
从发现到得奖只用了非常短的时间，显示了这个研究的重要性。
不过还没有结束。
在接受克罗托教授的采访时，麦金农说在细胞膜里存在的6000个以上的通道里面，只有不到100个被研究者阐明了构造。
离子通道还是一个可能性非常大的研究领域。
他在偌贝尔奖演讲中这样说：“离子通道的研究是一个让人激动的时代的开始。
很多疑问还亟待解决，我们得到了找到答案的工具。
我对将来冲满信心，我向现在正致力于离子通道以及其他细胞膜蛋白质有那就的年轻科学家们保证，将来一定会有非常大的可能性在等着你们。
”他在克罗托的访问中送给学生们一下的话：“如果从我的经验来讲的话，那就是不能被周围环境同化。
追踪自己自身的问题，不管哪里，只要是能找到答案的地方，就要勇往直前。
在偏离很多人追求的主流的地方，有着更加重要的工作。
”大脑的神经细胞钙离子通道钾离子通道的选择性离子通道的结构生技1103班王旭锋高学凯秦俊超卢晓恒李晓华金大翔史达超张朔黄晓。
