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离子通道是一类分布于兴奋性和非兴奋性细胞上的膜蛋白，广泛存在于各种生物体内。它们在细胞膜上形成亲水性孔道使带电荷的离子能进行跨膜转运，不仅直接和细胞的兴奋性有关，还能影响和控制肌肉运动、递质释放、腺体分泌、细胞分裂和增殖，并对维持细胞体积恒定和内环境稳定起到重要的作用。本文主要运用电子顺磁共振和时间分辨荧光技术两种生物物理学方法，分别对两种阳离子通道的结构和离子选择性进行探索研究。 运用位点定向自旋标记(SDSL)结合电子顺磁共振(EPR)的方法，尝试对大电导Ca2+激活K+(BK)通道的N末端S0螺旋在整个蛋白质中的相对位置和取向进行探索研究。在Sf9昆虫细胞中高效表达并纯化了不含半胱氨酸的BK整个跨膜结构域(S0-S6)蛋白(BK343_cysless)，该蛋白在去垢剂中以单体的形式存在。将该蛋白重组装至脂质体中进行单通道电生理实验检测，结果表明该截短片段在脂质膜中保留有BK的通道功能。在BK343_cysless的S0-S4螺旋上分别选取了一系列氨基酸位点突变为半胱氨酸，通过测量这些位点的功率饱和曲线得到相应的易趋性参数Π值，结果显示所选取的位点都处于跨膜区的两端，与事先的结构预测一致。通过测量低温条件下的连续波(CW) EPR谱图，进行傅里叶去卷积运算拟合，得到BK343中S0螺旋上位点与S1-S4螺旋上不同位点之间的距离，结果计算出的距离值都超出了该方法的测量范围。分析其原因，与该方法本身在进行距离测量时存在的偏差和实验时突变位点的选取有关。因此，要获取S0的相对位置和取向信息还需后续进一步的实验。 运用时间分辨荧光技术对NaK通道的离子选择性进行研究。离子选择性是离子通道最重要的特征之一。NaK离子通道既能通透Na+，又能通透K+的特性，使其成为用来研究通道离子选择性的首选模式蛋白。采用位点特异性引入非天然氨基酸方法，将NaK通道蛋白的第69位苯丙氨酸（位于通道口位置附近）置换为非天然氨基酸荧光分子(7-hydroxycoumarin-4-yl)ethylglycine(HC)。将纯化后的NaK-F69HC蛋白重组装至脂质体中进行单通道电生理实验检测，结果表明该蛋白保留有NaK的正常通道活性。通过测定NaK-F69HC在不同K+/Na+摩尔比浓度条件下的时间分辨荧光光谱和时间分辨荧光各向异性光谱，计算得到相应的荧光寿命τ和旋转相关时间τr等参数信息。随着K+/Na+摩尔比的增大（K+相对浓度的增加），荧光平均寿命值减小，推测是在K+浓度较高的条件下，通道口位置附近有更多的K+正电荷，由附近电荷引起的对HC荧光淬灭效应更大，导致荧光寿命的减小。表明在NaK的通道口附近，相对于Na+而言，对K+的偏好性更高。该结果与文献中不同离子结合NaK通道的晶体结构结果相一致。对时间分辨荧光各向异性光谱的分析，我们发现在K+和Na+浓度差异较大的条件下，HC的侧链运动较慢，而在浓度差异较小的条件下其运动明显变快，提示出不同离子的较大浓度差异可能是导致离子偏好性产生的一个基础条件。 最后本文简要介绍了单颗粒冷冻电镜、EPR和荧光技术对离子通道结构与动力学研究的新进展和展望。