【正文】 內(nèi)外不帄衡的離子會企圖去帄衡這內(nèi)外的電位差，但是由於細胞膜的阻隔使得只有具有特定離子通道的離子可以通透。此外還有一些帶負電荷的蛋白分子。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)，樹突負責將資訊帶回細胞，而軸突則是負責將訊息傳遞出去。藉由這些複雜的神經(jīng)連結互動 , 我們才能夠因應外界的環(huán)境變化而產(chǎn)生適當?shù)纳眢w反應 , 並產(chǎn)生了思考、記憶、和情緒變化的能力。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) 。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。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。 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。 免疫系統(tǒng)中所謂抗原 /抗體的獨特 /單一的結合特性，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。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。 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 /抗原結合體會被隨時來回巡邏中的巨噬細胞所吞噬 。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。 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。 後者是專門來殺死已被感染的細胞及其內(nèi)所含的抗原?？乖侵敢磺心苁姑庖呦到y(tǒng)起反應的物質(zhì)。 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。其結果顯示，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。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。奈爾和沙克曼 (1976)發(fā)展出「膜片箝制」的技術來研究細胞膜上離子通道的研究。 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。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)。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)。 細胞膜結構，其中 A=雙磷脂層， B=膜上蛋白質(zhì)， C=蛋白質(zhì)通道。細菌膜在面對外在環(huán)境的變化時，必頇要能維持細菌內(nèi)在環(huán)境的穩(wěn)定、並要有掌控養(yǎng)份攝取及廢物排除的能力，如此才能使細菌執(zhí)行其所需生理功能並維持生存，故其對細胞的重要性，不言可諭。雖然在此方面的研究已提供許多疾病形成的線索，甚至設法治療及阻止疾病形成，但現(xiàn)今在此仍有許多這類疾病無法治療。即當粒線體中合成 ATP的 DNA突變或異常都會影響到細胞去穫得足夠的能量，這可能傷害細胞或甚至殺死細胞，更進一地便會引起組織或器官的機能不全。直到 1988年有些研究者才知道粒線體 DNA的小瑕疵會引起或促發(fā)一些廣泛的衰退現(xiàn)象。對人類而言，粒線體由母體而來，有突變可能且其突變也會遺傳，所以比對全球不同人種的粒線體 DNA的含氮鹽基排序，也可能得到一些全球人種遷移上的線索。 g l u c o s eCO2e e e e + + + + + + + + H++ ++ +A D P = = A T PA T P a s e菌體內(nèi) ATP產(chǎn)生的機制 16 粒線體有許多特性與菌體類似， (1)粒線體內(nèi)含一環(huán)狀DNA，獨立於核胞核 DNA，故核醣體能自行製造其所需蛋白質(zhì)， (2)粒線體複製類似菌體二次元分裂 (binary fission)，是由原有粒線體分裂而來， (3) 粒線體尺寸與一般菌體類似，基於以上理由，已有學理指出，粒線體有可能是在生物進化過程中，由細菌進入真核細胞而形成的共生現(xiàn)象。 ATP是細胞能量的攜帶者，它是經(jīng)由一連串複雜電子傳遞反應後，以氧為最終電子接受者而產(chǎn)生的。普席納的發(fā)現(xiàn)給了我們一個全新的病理觀念，即傳統(tǒng)所謂只有黴菌、細菌及病毒才有可能致病是不完整的，蛋白質(zhì)本身亦有傳染疾病的可能(Nelson and Cox 2023)。 14 蛋白質(zhì)分析與其結構研究的重要性在於 ： 蛋白質(zhì)是由一連串的胺基酸組成，蛋白質(zhì)有它的特定摺疊形態(tài) (protein folding)，如果摺疊形態(tài)發(fā)生變化，那蛋白質(zhì)就會「變質(zhì)」並引起許多疾病。 伍思瑞齊 (wuthrich， 1985)利用核磁共振儀 (NMR)方法測定溶液中的蛋白質(zhì)結構，他以蛋白質(zhì)中的氫原子間的距離及擺動狀態(tài)為測量基準，訂出溶液中蛋白質(zhì)的三度空間結構。 芬恩 (1988)以「高電壓噴射離子化方法」 (electrospray ionization)使要分析的物質(zhì)經(jīng)過高電壓噴射方法而得離子化，再進行質(zhì)譜測量，用這二種方法，主要在使高分子蛋白質(zhì)帶電並藉以分析該類的蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)結構 12 固定化技術 固定化技術主要目的就是在尋求一種「有效且安定」的固定方法以確保蛋白質(zhì)結構不受外在環(huán)境影響，通常蛋白質(zhì)藉著分子本身的胺基(amino groups, NH2)、羧基 (carboxyl groups, COOH)、或羥基(hydroxyl groups, OH)來與擔體 (carrier)鍵結，其結合方式可分為 ： (1)物理吸附 (physical absorption)此法利用分子間的凡得瓦力、靜電力、親和性的物理性質(zhì)吸附蛋白質(zhì)分子，優(yōu)點是方法便宜、簡單；缺點是容易因外在環(huán)境溫度、酸鹼值、溶液中離子強度之改變，而導致蛋白質(zhì)脫落， (2)離子鍵結 (ionic bonding)係利用蛋白質(zhì)具有被離子化性質(zhì)，將蛋白質(zhì)以離子鍵形式結合於離子交換體，比物理吸附有較強的結合力，但相同的蛋白質(zhì)反應中緩衝溶液的種類、酸鹼值、離子強度、溫度等，都會對固定化的效率或蛋白質(zhì)的脫離有很大的影響， (3)共價鍵結 (covalent bonding)蛋白質(zhì)中含有與活性無直接關係的反應性游離基，尤其是羥基、羧基、氨基之含量很高，可用來與基材表面具有的官能基發(fā)生共價鍵結，此種鍵結形式具有結合力強的特性，故被固定之蛋白質(zhì)不易受外在環(huán)境影響而脫離基材。 但某些蛋白質(zhì)是無法還原的。蛋白質(zhì)結構常因 pH值、鹽濃度、溫度等的影響，瓦解安定結構的恐水性結合，包括氫鍵、離子鍵和雙硫鍵等結構後，失去維持形狀的力量並造成變性(denaturation)。初級結構指的是蛋白質(zhì)的胺基酸序列，序列上些微變化，會影響蛋白質(zhì)折疊和其功能 ； 次級結構主要是以氫鍵做局部重複的折疊或盤繞，常見的折疊形狀有 α螺旋 (alpha helix)及 β摺板 (β sheet)二種 。 而不同數(shù)量的 polypeptide經(jīng)化學作用如氫鍵、雙硫鍵等，連結成各種不同的蛋白質(zhì)。 內(nèi)含 rRNA)將 mRNA資訊經(jīng)轉譯 (translation)及 tRNA運送來對應胺基酸製成蛋白質(zhì)。