细胞是人体和其他生物体的基本结构与功能单位。细胞膜将细胞内容物与细胞外液分隔开来，使细胞独立于外部环境的变化而保持相对稳定的状态。维持内环境处于稳定状态是机体执行正常生理功能的必要条件，而这种状态的维持有赖于细胞内、外离子浓度的动态平衡。
很早以来人们就知道，包括人体细胞在内的所有活细胞，其细胞内液和细胞外液中钠离子和钾离子的浓度有很大不同。以神经细胞为例，正常状态下细胞内钾离子浓度约为胞外的30倍，而膜外的钠离子浓度约为膜内的12倍。这种存在于细胞膜两侧带电离子分布的不均匀性，是跨细胞膜离子电流和神经细胞电信号产生的基础。由脂质双分子层所构成的细胞膜，在理论上只能允许脂溶性物质通透。但是在膜结构中一些特殊蛋白质分子的“帮助”下，钠、钾、钙、氯等带电离子可以顺着它们各自的浓度差，由膜的高浓度一侧快速移向另一侧。在这个过程中，对于那些专门用来帮助带电离子进出细胞的通道，我们就称之为“离子通道”。通过产生跨膜离子电流，离子通道参与机体许多重要的生理过程，如神经信号的产生和传导，细胞生长、发育和运动，神经可塑性，受精，激素和神经递质分泌等等。因此，不难理解离子通道的功能异常会导致疾病发生。
离子通道存在于所有的细胞中，参与包括心脏起博在内的许多重要生命过程，而且是药物发挥作用的主要靶分子之一。也就是说，药物容易和离子通道相结合，从而产生药理效应或者副作用。因此，对于任何一种新药而言，美国食品和药物
管理局(FDA)和其他一些监管机构要求，制药厂商除了对发挥药理作用而针对的靶分子进行筛选外，对其他一些可能产生副作用的靶分子(例如心肌细胞离子通道)也必须进行筛选测试。这种筛选策略的目的是为了减少潜在的副作用，我们称之为安全药理学。
随着膜片钳和分子生物学技术的发展和广泛应用，近20年来，科学家们对离子通道的结构和功能都有了深入的认识。我们现在知道，离子通道是由蛋白质单体或多聚复合体构成的一种亲水性孔道。它们具有选择性，不同的离子各自具有高度专一的通道，以致常常根据通道所特异通透的离子来命名此通道，例如钠通道、钾通道、钙通道、氯通道等。这么多离子通道中，有些是自发性持续开放的，有些是受到神经递质或者电位变化等外部刺激而瞬间打开的。此外，根据离子的带电性质，又可将其分为阳离子通道和阴离子通道。
围绕离子通道所进行的科学研究，大大推动了神经科学、肌肉细胞生理学以及上皮细胞生理学的发展，几代科学家为离子通道研究所付出的努力也得到了国际科学界的充分认可。
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个人简介：
徐天乐，中科院神经科学研究所研究员，中国生物物理学会常务理事，“百人计划”和国家杰出青年基金获得者。1996年在第四军医大学获医学博士学位，1994～1999年期间在日本做访问学者和博士后研究，1999年后任中国科技大学神经生物和生物物理学系教授、系主任，2003年加入中科院神经科学研究所。
作者：
2007-7-27