湖州神经生物学膜片钳电生理技术研究方案

膜片钳技术是通过微玻管电极（膜片电极或膜片吸管）接触细胞膜，用千兆欧姆以上的阻抗使之封接，在电学上分隔和电极尖开口处相接的细胞膜的小区域（膜片）以及其周围，在此基础上固定点位，对这膜片上的离子通道的离子电流（pA级）进行监测记录的方法。测量回路的中心部分是使用场效应管运算放大器构成的I-V转换器。当场效应管运算放大器的正负输入端子是等电位，向正输入端子施加指令电位时，因为短路负端子以及膜片都可等电位地达到钳制的作用，字膜片微电极与默片之间形成10GΩ以上封接时，其间达到很小的分流电流。膜片钳技术的应用范围：膜片钳技术在通道中的研究。湖州神经生物学膜片钳电生理技术研究方案

膜片钳使用的注意事项：1.向玻璃微电极灌注内液时切勿灌太多（1cm左右为适），以防液体进入银丝底部增加噪声。2.安装玻璃微电极时，电极应与银丝平行，防止刮蹭银丝电极。3.玻璃微电极需先用甲醇浸泡，再用酒精灯微烧两端，使其平滑。4.换液时应时刻观察浴槽，防止液面过低或液体溢出污染镜头，很适液面为微高于出液口。5.浴槽及灌流系统用毕请及时清洗，防止长菌影响实验。6.打雷天气必须禁止膜片钳实验。7.干燥季节请先用手触摸金属框架释放身体的静电。8.每位实验者请在E盘建立自己的文件夹储存数据。湖州神经生物学膜片钳电生理技术研究方案全自动膜片钳系统技术指标：进行细胞吸附、封接和维持全细胞记录模式。并兼容常规膜片钳放大。

膜片钳实验的细胞膜型：一个完整的细胞膜电学模型包含几个基本组分：膜电容，膜电阻和膜电势。这三个电学组分形成的原因各不相同：1、膜电容（membranecapacitance,Cm）的形成是由于生物膜为磷脂双分子层，对离子和其他水溶性物质均不通透，遂使细胞膜成为了电的不良导体，进而导致细胞外液-磷脂双分子层-细胞内液构成了细胞膜电容。Cm的大小与细胞膜表面积成正比，与磷脂双分层的厚度成反比。膜电容在这里的作用，主要为完成细胞的充放电过程。2、膜电阻（membraneresistance,Rm）的形成是由于细胞膜上的蛋白质通道，也就是离子通道的存在。离子和小的极性分子只有通过通道才能进出细胞膜，因此膜电阻在这里的作用，主要就是控制离子的进出。3、膜电势（membranepotential,Vm）又称膜电位，源自膜内外离子浓度的差异，离子浓度的差异又源于细胞膜对离子的选择透过性。膜电位一般可分为静息电位、动作电位和等级电位（不懂的自己去查，此处不赘述）。膜电位的作用主要是维持神经元的兴奋性，并改变离子通道的状态。

在进行细胞吸附式膜片钳记录时，一般来说，我们通过电压钳（voltageclamp,VC）模式将细胞膜电位维持在-60mV（大多数脊椎动物神经元的静息膜电位），从而保证通过电极尖锐端的电流即为跨膜离子流。一般来说，细胞吸附式膜片钳可以作为对照来验证其他单通道记录构型下通道活动的改变情况，也可以用来检测化学物质引起的通道的和活动/对通道活动的影响是否经过胞内信使的介导。这里有一点需要注意，每个待研究细胞的Em都会有轻微的差异，因此我们在分析cell-attached的数据的时候，需要拿出事先记录好的Em，一般有三种方法:用胞内记录或全细胞记录的方法，获得一个平均Em；在实验结束时，patch破裂，在电流为0的情况下记录到的电势就为Em;结合离子通道的其他数据来反向推算Em。膜片钳的应用：对单细胞形态与功能关系的研究。

膜片钳电生理技术的样本种类：从较早的肌细胞、神经元和内分泌细胞发展到血细胞、肝细胞、耳蜗毛细胞、胃壁细胞、上皮细胞、内皮细胞、免疫细胞、精母细胞等多种细胞；从急性分散细胞和培养细胞发展到组织片乃至整体动物；从蜗牛、青蛙、蝾螈、爪蟾母细胞发展到鸡细胞、大鼠细胞、人细胞等；从动物细胞发展到细菌及植物细胞。此外，膜片钳技术还普遍地应用到平面双分子层（planarbilayer）、脂质体（liposome）等人工标本上。研究对象：从对离子通道（配体门控性离子通道、电压门控性离子通道、第二信使介导的离子通道、机械敏感性离子通道及缝隙连接通道等）的研究发展到对离子泵、交换体及可兴奋细胞的胞吞、胞吐机制的研究等。膜片钳电极已不单单是传统意义上的电信号记录电极，它还可作为其他研究方法的工具使用，如用于进行单细胞PCR技术时的细胞内容物抽吸。膜片钳技术的应用范围：在神经科学中的研究。广州细胞生物学电生理膜片钳

膜片钳实验要从一大批的实验数据中，经过处理和分析，得出有意义、有价值的结果和结论。湖州神经生物学膜片钳电生理技术研究方案

膜片钳使用的注意事项：工作原理膜片钳是一种能够直接观察单一的离子通道蛋白质分子对相应离子通透难易程度等特性的一种实验技术。它的基本原理是以一个光洁，直径约为0.5~3um的玻璃微电极同神经或肌细胞的膜接触，之后对微电极另一端开口处施加适当的负压用电极的纤细开口将与电极接触的那一小片膜轻度吸入，如此在微电极开口处的玻璃边沿以及这一小片膜周边会形成紧密的封接，它的电阻能够达到数个或数十个千兆欧，这世界上就是在化学上完全隔离了吸附在微电极开口处的那一片膜同膜的其余部分，通过微电极记录到的电流变化光光和该膜片中通道分子的功能状态相关联。膜片钳技术用特制的玻璃微吸管吸附于细胞表面，使之形成10~100MΩ的高阻封接，被孤立的小膜片面积为微米数量级，因此封接范围内细胞膜光有少数离子通道。湖州神经生物学膜片钳电生理技术研究方案

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