南京药理学膜片钳成像应用

全细胞膜片钳模式下有电压钳记录和电流钳记录两种。电压钳记录的原理与电压钳技术相似，但有所不同：首先，全细胞电压钳记录只使用单根电极，但在电学效果上同时实现了电压钳制和电流记录。其次，电压钳记录的电极不细胞，对细胞造成的损伤较小，因而能用于小细胞如神经元的研究。电流钳记录则是通过钳制电极电流来测量膜电位。电流钳在本质上也是电压钳位，它将差分放大器的输出电流与指令电流相比较，然后将这个差动输出施加到放大器前级的倒相端，通过高速反馈使得同相端的电压与其相等，无论电极电流是否为零，都能从输出电压得到膜电位的准确数值。膜片钳技术在可兴奋细胞如神经元、心肌细胞、肌纤维和胰腺细胞的研究中起至关重要的作用。南京药理学膜片钳成像应用

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。苏州药理学膜片钳成像应用膜片钳技术的应用范围：对药物作用机制的研究。

膜片钳电生理技术服务的数据如何处理：1.内面向外式膜片细胞内外和电极内的溶液均可调控,既能较容易地改变细胞内的离子或物质浓度,又能把酶等直接加于膜的内侧面,适宜研究胞内物质对通道活动的影响。但实验中难以改变膜外侧物质,且需浸于低钙液中。常用于研究依赖细胞内钙的离子通道,如钙敏感的钾通道,还可用于细胞内和第二信使与通道的调节作用。2.外面向外式膜片能接触膜的两侧,可以任意改变膜外物质的浓度,有利于研究离子、递质对膜外表面的作用,多用于研究细胞膜外侧受体控制的离子通道。这些受体直接作用于离子通道,而不需经过第二信使系统。因细胞外液容易更换,故加药方便。缺陷是实验中难以改变胞内成分,而且电极管内必须充以低钙液。

膜片钳实验中电极制备的要求：合格的膜片微电极是成功封接细胞膜的基本条件。要成功的封接细胞膜需要两方面的因素保证，一是设法造成干净的细胞膜表面，二是制成合格的电极。首先要选择适当的玻璃毛细管，其材料可使用软质玻璃（苏打玻璃、电石玻璃）或硬质玻璃（硼硅玻璃、铝硅玻璃、石英玻璃）。软玻璃电极常用于作全细胞记录，硬质玻璃因导电率低、噪声小而常用于离子单通道记录。膜片微电极是将玻璃毛细管用电极拉制仪拉制而成的，制作分三步进行：一是分两次拉制；第二步是在电极前端涂以硅酮树脂（sylgard）；第三步是抛光。膜片钳使用操作注意：实验结束后必须关闭实验室的水电，检查实验室门窗。

膜片钳的应用：对单细胞形态与功能关系的研究：将膜片钳技术与单细胞逆转录多聚酶链是反应技术结合，在全细胞膜片钳记录下，将单细胞内容物或整个细胞（包括细胞膜）吸入电极中，将细胞内存在的各种mRNA全部快速逆转录成cDNA，再经常规PCR扩增及待检的特异mRNA的检测，借此可对形态相似而电活动不同的结果做出分子水平的解释或为单细胞逆转录多聚酶链式反应提供标本，为同一结构中形态非常相似但功能不同的事实提供分子水平的解释。膜片钳技术的应用范围：在心血管药理方面的研究。广州神经生物学电生理膜片钳

膜片钳使用操作注意：用仪器的同学必须履行实验室相关要求，完成值日等相关工作。南京药理学膜片钳成像应用

膜片钳技术基本原理与特点：膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴，两者的区别关键在于：①膜电位固定的方法不同；②电位固定的细胞膜面积不同，进而所研究的离子通道数目不同。电压钳技术主要是通过保持细胞跨膜电位不变，并迅速控制其数值，以观察在不同膜电位条件下膜电流情况。因此只能用来研究整个细胞膜或一大块细胞膜上所有离子通道活动。目前电压钳主要用于巨大细胞的全性能电流的研究，特别在分子克隆的卵母细胞表达电流的鉴定中发挥着其他技术不能替代的作用。南京药理学膜片钳成像应用

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