上海细胞生物学离子通道研究方案

膜片钳技术在通道研究中的重要作用：应用膜片钳技术可以直接观察和分辨单离子通道电流及其开闭时程、区分离子通道的离子选择性、同时可发现新的离子通道及亚型，并能在记录单细胞电流和全细胞电流的基础上进一步计算出细胞膜上的通道数和开放概率，还可以用以研究某些胞内或胞外物质对离子通道开闭及通道电流的影响等。同时用于研究细胞信号的跨膜转导和细胞分泌机制。结合分子克隆和定点突变技术，膜片钳技术可用于离子通道分子结构与生物学功能关系的研究。膜片钳技术是在电压钳技术发展起来的，电压钳是利用负反馈技术将膜电位在空间和时间上固定于某一测定值。上海细胞生物学离子通道研究方案

膜片钳电生理纪录系统及记录方法：膜片钳技术是用于纪录全细胞或个别细胞膜上离子信道电生理特性的研究方法，目的在于提供基础研究知识与新药开发时研究细胞电特性或小分子药物对细胞膜上离子信道特性的影响，替开发标靶药物提供一个测试平台。传统的细胞培养膜片钳系统由人工操作，实验人员在取得元代细胞(例如心肌细胞与神经元)后，将研究对象细胞养在玻片上，以手动方式将纪录电极移动放置在胞体上方并压到细胞膜上，此时纪录电极在膜外溶液里的电阻大约为3-9 ΜΩ。上海细胞生物学离子通道研究方案膜片钳使用操作流程及注意事项：在仪器使用以前及使用之后按按照使用时长做好登记工作。

膜片钳在通道研究中的重要作用：对离子通道生理与病理情况下作用机制的研究：通过对各种生理或病理情况下细胞膜某种离子通道特性的研究，了解该离子的生理意义及其在疾病过程中的作用机制。如对钙离子在脑缺血神经细胞损害中作用机制的研究表明，缺血性脑损害过程中，Ca2+ 介导现象起非常重要的作用，缺血缺氧使Ca2+通道开放，过多的Ca2+进入细胞内就出现Ca2+超载，导致神经元及细胞膜损害，膜转运功能障碍，严重的可使神经元坏死。

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。膜片钳使用的注意事项：非必须用到汞灯时请不要打开汞灯电源，打开后至少需1个小时才可关闭。

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。膜片钳系统有如下应用局限性：胞体表面不规整，现有的自动膜片钳系统难以派上用场。湖州神经生物学膜片钳技术应用

膜片钳放大器是整个实验系统中的中心，它可用来作单通道或全细胞记录。上海细胞生物学离子通道研究方案

膜片钳技术基本原理与特点：高阻封接技术还很大降低了电流记录的背景噪声，从而戏剧性地提高了时间、空间及电流分辨率，如时间分辨率可达10 μs、空间分辨率可达1平方微米及电流分辨率可达10-12 A。影响电流记录分辨率的背景噪声除了来自于膜片钳放大器本身外，比较主要还是信号源的热噪声。一般只有一个或几个通道，经这一个或几个通道流出的离子数量相对于整个细胞来讲很少，可以忽略，也就是说电极下的离子电流对整个细胞的静息电位的影响可以忽略，那么，只要保持电极内电位不变，则电极下的一小片细胞膜两侧的电位差就不变，从而实现电位固定。上海细胞生物学离子通道研究方案