福州细胞生物学膜片钳实验应用

膜片钳实验实验，记录和分析数据准备工作就绪后即可进行实验操作，数据记录和分析。对电极持续施加一个1mV、10～50ms的阶跃脉冲刺激，电极入水后电阻约4～6MΩ，此时在计算机屏幕显示框中可看到测试脉冲产生的电流波形。开始时增益不宜设得太高，一般可在1～5mV/pA，以免放大器饱和。由于细胞外液与电极内液之间离子成分的差异造成了液结电位，故一般电极刚入水时测试波形基线并不在零线上，须首先将保持电压设置为0mV，并调节“电极失调控制“使电极直流电流接近于零。用微操纵器使电极靠近细胞，当电极尖锐端与细胞膜接触时封接电阻指示Rm会有所上升，将电极稍向下压，Rm指示会进一步上升。通过细塑料管向电极内稍加负压，细胞膜特性良好时，Rm一般会在1min内快速上升，直至形成GΩ级的高阻抗封接。一般当Rm达到100MΩ左右时，电极尖锐端施加轻微负电压(-30～-10mV)有助于GΩ封接的形成。此时的现象是电流波形再次变得平坦，使电极超极化由-40到-90mV，有助于加速形成封接。为证实GΩ封接的形成，可以增加放大器的增益，从而可以观察到除脉冲电压的首尾两端出现电容性脉冲尖锐端电流之外，电流波形仍呈平坦状。膜片钳使用操作注意：电热加热线温度很高，在使用时注意避免烫伤。福州细胞生物学膜片钳实验应用

膜片钳的数据如何处理：1）细胞吸附式膜片(cell attached patch)是膜片钳的基本方式,其它方式由此衍生。这种膜片形式比较稳定因细胞骨架及有关代谢过程是完整的,故对细胞结构和环境干扰比较小。但这种膜片形式易在电极形成囊泡,从而细胞骨架可能有所变化。另外这种膜片不能控制细胞内成分。且任何影响膜电位的处理均可影响其电位水平。2）内面向外式膜片( inside outpatch)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。温州细胞生物学膜片钳实验方案膜片钳的数据如何处理：通过渗透很快改变胞浆成分并达到平衡。

膜片钳技术与其他生物检测技术的结合应用：1.膜片钳与光学显微成像技术结合应用：利用激光扫描共聚焦显微镜、双光子显微镜、荧光显微镜等技术可以对细胞进行实时成像研究，将膜片钳技术与光学显微成像技术结合使用不但可以检测细胞的电流变化情况，而且还可以对细胞的电信号传递活动进行成像观察。2.膜片钳与原子力显微镜结合应用：将膜片钳和AFM结合使用的技术可以提高细胞电生理检测的分辨率和灵敏度；而且，在获得细胞电生理信息的同时，还能获取细胞的生物力学性质，从而更很全地研究细胞的生理功能。

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。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。

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。膜片钳使用操作注意：电脑里面的软件不得随意删改。南京医学脑片膜片钳网站

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。福州细胞生物学膜片钳实验应用

膜片钳技术之全细胞记录的优点：与传统的细胞内记录相比，全细胞记录也有很多好处，比如电极尖锐端开口较大，电阻只2~20MΩ，易于进行电压/电流钳制，噪声很大程度下降，电极电压降也变得很小，补偿非常容易。与单通道记录相比，单通道记录无法获得整个细胞的功能变化信息，而全细胞记录（尤其是脑片或在体记录）所获信息则能反映细胞功能（甚至细胞之间信息传递）的改变，加之易于更换细胞外液，所以，全细胞记录更适用于对离子通道的药理学研究，即加各种通道blocker啦，激动剂啦之类的。福州细胞生物学膜片钳实验应用

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