电压门控孔的物理性质

单离子通道实验在很大程度上促成了我们当前对细胞膜功能的认识。在这些实验中，主要观测量为物理量：离子浓度、膜静电势与离子通量，它们均呈现大幅涨落。Goldman–Hodking–Katz经典理论假设开放通道可由离子遵循统计物理的物理学孔很好地描述。然而真实分子通道是具有开放与关闭动力学状态的主动孔。本文通过回避真实通道的分子复杂性，给出了两种主动孔模型的内部结构与标定。这些模型具有最小的一组自由度，具体为离子位置与门控状态，它们遵循由唯一势能泛函并依据统计物理标准规则构造的朗之万方程。我们实现了两种模型的数值模拟，结果表明其动力学性质非常接近Na和K分子通道实验中所观察到的性质。特别地，预测了外部离子浓度对门控动力学的显著影响，这与先前的实验观测一致。该方法可推广至具有更特定现象的其他通道类型。