【文章內(nèi)容簡介】 都利用特殊通道來做運送。多數(shù)細胞膜上都有葡萄糖的通道 (glucose transporter)，藉以送入外界的葡萄糖，作為細胞內(nèi)的養(yǎng)分之用，該通道是由整合型蛋白質(zhì) (integral protein)組成，分子量大約是 45,000，但其詳細構(gòu)造並不清楚，該通道每次運送葡萄糖時會伴隨著 Na+是屬於同向通道 (symport)。此外，細胞內(nèi)外離子的分布，對細胞運作也有重大的影響，例如經(jīng)由 Na+K+ATPase的運作，每個 ATP的消耗將三個鈉離子移出細胞內(nèi)而將兩個鉀離子移入稱逆向通道(antiport)，造成大部分細胞內(nèi)鉀離子的濃度是細胞外的 3050倍，而鈉離子濃度只有外面的十分之一。由於細胞膜內(nèi)外離子分布的濃度不一，所以在細胞膜上就產(chǎn)生了一個「膜電位差」(membrane potential)；裡面為負，外面為正，大小約為 50到 70毫伏特 (mV)。此外也有所謂離子通道，只允許特定的離子以擴散的方式流通。 物質(zhì)傳送 20 早期研究細胞離子通道時，頇將一根電極插入到細胞內(nèi)，然後連通另外一個在細胞外的電極，來記錄不同生理情況細胞膜電位差變化。但是這種傳統(tǒng)電生理的技術(shù)解析度不夠，而且沒有辦法任意改變細胞內(nèi)的各種成分，再觀察這些改變到細胞膜上離子通道的影響。奈爾和沙克曼 (1976)發(fā)展出「膜片箝制」的技術(shù)來研究細胞膜上離子通道的研究。所謂「膜片箝制」技術(shù)係利用一隻管口直徑比細胞還小的毛細玻璃管，在顯微鏡底下將它輕輕壓住細胞的表面，再加點吸力，將細胞膜緊緊吸黏在管口上。如果細胞膜上有一個離子通道的分子，經(jīng)過電流的記錄儀器，就可以記錄在這個離子通道進出的離子流。他們應(yīng)用這套技術(shù)，順利地記錄出青蛙肌肉細胞上單一離子通道流過電流的大小。其結(jié)果顯示，肌肉細胞的細胞膜上一個離子通道可通過的電流約為二十微微安培 (1012安培 )，換成離子數(shù)目大約是每秒通過一億個離子。其他結(jié)果也顯示，這些離子通道會因應(yīng)不同的環(huán)境而改變其特性和形態(tài)，造成離子流量的變化。 細胞離子通道研究 21 5. 電子傳遞系統(tǒng) 電子傳遞系統(tǒng) (electron transferring system)常見於生物反應(yīng)系統(tǒng)中，譬如人的呼吸過程是將電子一步一步傳遞，最後傳給氧氣，另外生物產(chǎn)氫亦是類似情形，最後則是透過產(chǎn)氫酵素 (hydrogenase)與氫離子產(chǎn)生氫氣。 E l e c t r o n T r a n s f e r P a t h a n a e ro b ic fe rm e n t a t io n106t u r n o v er s p er s ec o n d p er s i t e at 3 0oCN A D H2N A D+ + 2 H+2eF e r r o d o x i n ox.F e r r o d o x i n re d .2eH y d r o g e n a s e2H+H2O r g a n i co x i di ze d2e* r e f e r t o P e t e r s, e t a l. 1 9 98*厭氧產(chǎn)氫電子傳遞路徑路 22 6. 免疫系統(tǒng) 免疫系統(tǒng) (immune system)是人體為抵禦外來不明病原或物質(zhì)所構(gòu)成的防禦體系，這個防禦系統(tǒng)大致可分為三個部份 : (1)自我 /非自我個體的辨識， (2)系統(tǒng)對抗原 (antigen)的捕殺，及 (3)記憶細胞 (memory cells)的製造及運用?？乖侵敢磺心苁姑庖呦到y(tǒng)起反應(yīng)的物質(zhì)。免疫系統(tǒng)主要是由骨髓中幹細胞所製造出的不同白血球細胞，包括巨噬細胞 (macrophage)與淋巴球細胞 (lymphocyte)，其中主要的淋巴球細胞又可分為 B細胞(B cell)及 TC細胞 (killer T cell)，前者是專門產(chǎn)生抗體來標示抗原，供巨噬細胞來辨識及消滅 。 後者是專門來殺死已被感染的細胞及其內(nèi)所含的抗原。此外還有助手 T細胞 (helper T cell，簡稱為 TH cell)能與 B細胞互動產(chǎn)生介白質(zhì) (interleukin)來刺激B、 T及 TH等細胞的增殖。 23 在人體的整個免疫防護過程中，首先免疫系統(tǒng)要能辨別那一個是自己的細胞，那一個是必頇被消滅的抗原。基本上人體細胞靠兩類蛋白質(zhì)，即MHC第一及第二類蛋白質(zhì) (major histopatibility plexes class I and II)，依附在細胞上來做標示的工作。 MHC第一類蛋白質(zhì)存在所有已知脊椎動物細胞上，但每個人可產(chǎn)生多達 6種不同的 MHC第一類蛋白質(zhì)，所以幾乎很少有 MHC第一類蛋白質(zhì)組合相同的人。為了正確辨認自身的 MHC蛋白質(zhì)，當 TC細胞製造時要經(jīng)過嚴格篩選，約 95%被製造的 TC細胞因其有造成錯誤辨識可能而被消滅，只有能正確抓住與外來抗原結(jié)合的 MHC第一類蛋白質(zhì)的 TC細胞才會被留存下來。之後 TC細胞會到處尋找這種有抗原的細胞並將之摧毀，這也是為什麼當器官移植時，外來器官上的 MHC第一類蛋白質(zhì)亦被視為抗原並受本體 TC細胞攻擊，而造成所謂組織排斥性 (tissue reject)現(xiàn)象。 MHC第二類蛋白質(zhì)則只依附在少數(shù)抓抗原的細胞上，如巨噬細胞及 B細胞上，以供助手 T細胞來結(jié)合，進而刺激 B、 T及 TH細胞的增殖。 免疫防護過程 24 所以整個抗原捕殺的過程可分成兩部分，其一由 B細胞產(chǎn)生抗體來標示抗原，而此抗體 /抗原結(jié)合體會被隨時來回巡邏中的巨噬細胞所吞噬 。 而受抗原感染的細胞則由 TC細胞透過已感染抗原的 MHC第一類蛋白質(zhì)進行結(jié)合並將整個細胞連抗原一起消滅之。如有需要助手 T細胞將會透過 MHC第二類蛋白質(zhì)與 B細胞互動，產(chǎn)生介白質(zhì)來刺激 B、 T及 TH細胞的增殖。當抗原被消滅殆盡，少部分 TC、TH、及 B細胞會被留存下來，變成記憶細胞，記憶細胞在體內(nèi)巡迴，下次有同樣的病源侵入時可以閃電出擊，這也是當一個人已得過某種疾病後有免疫效果理由。 免疫系統(tǒng)中所謂抗原 /抗體的獨特 /單一的結(jié)合特性，已被拿來發(fā)展蛋白質(zhì)晶片，做為檢測抗原或抗體存在的明確指標。雖然如此，但吾人對免疫系統(tǒng)的了解，仍是不足，免疫系統(tǒng)的高度辨識性、 TC及 TH在製造時的嚴格篩選機制，和記憶細胞的留存而不被摧毀回收等都是有待更多探討的。 25 7. 神經(jīng)傳遞系統(tǒng) 神經(jīng)系統(tǒng)可以分為 中樞神經(jīng)系統(tǒng) 和 周邊神經(jīng)系統(tǒng) 兩大類。中樞神經(jīng)系統(tǒng)又可分為兩個部份 :大腦 和脊椎。一個正常成人的大腦約有 , 其中約包含了上千億的神經(jīng)細胞以及數(shù)以兆計的神經(jīng)膠質(zhì)細胞。脊髓外圍有著堅硬的脊椎骨 作為保護以及支撐脊髓之用，其長度約有 70公分。周邊神經(jīng)系統(tǒng)也可以分為兩個主要的部份：軀體神經(jīng)系統(tǒng)以及自主神經(jīng)系統(tǒng) 軀體神經(jīng)系統(tǒng)中的感覺神經(jīng)纖維 可將身體各部份的感覺器官所搜集到的視覺、嗅覺、味覺、觸覺等資訊傳送到大腦或脊髓。而運動神經(jīng)纖維 則負責(zé)將中樞神經(jīng)系統(tǒng)所下達的命令傳到骨骼肌以產(chǎn)生所需的運動。自主神經(jīng)系統(tǒng)包含了交感神經(jīng)系統(tǒng)以及副交感神經(jīng)系統(tǒng) 。其功能主要在於調(diào)控內(nèi)臟的帄滑肌運動以及內(nèi)分泌腺體產(chǎn)生內(nèi)分泌激素。藉由這些複雜的神經(jīng)連結(jié)互動 , 我們才能夠因應(yīng)外界的環(huán)境變化而產(chǎn)生適當?shù)纳眢w反應(yīng) , 並產(chǎn)生了思考、記憶、和情緒變化的能力。 26 神經(jīng)細胞 (nerve cell又稱為神經(jīng)元， neuron)是專門傳遞電訊號的細胞，當位於細胞表面的受體 (receptor)接收到神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)時，神經(jīng)細胞便會產(chǎn)生動作電位以傳遞訊息。神經(jīng)細胞會從本體處長出觸手狀的組織，稱為軸突 (axons)和樹突 (dendrites)，樹突負責(zé)將資訊帶回細胞，而軸突則是負責(zé)將訊息傳遞出去。在神經(jīng)系統(tǒng)中幾個重要的離子分別為鈉 (Na+)、鉀 (K+)、鈣 (Ca2+)及氯(Cl)離子。此外還有一些帶負電荷的蛋白分子。神經(jīng)細胞和一般細胞一樣都有細胞膜包覆，而細胞膜對離子的通透率極差，幾乎為零，因此這些離子要經(jīng)由細胞膜上特殊的離子通道 (ion channels)如前述 Na+K+ATPase才能流通。 當神經(jīng)細胞在休息狀態(tài) (不傳送訊息時 )，細胞外的鈉離子相較於細胞內(nèi)的鈉離子來的多，而細胞外的鉀離子則相較於細胞內(nèi)的鉀離子來的