芬蘭高通量全自動膜片鉗電生理技術(shù)

離子通道結(jié)構(gòu)研究∶目前，絕大多數(shù)離子通道的一級結(jié)構(gòu)得到了闡明但根本的還是要搞清楚各種離子通道的三維結(jié)構(gòu)，在這方面，美國的二位科學(xué)家彼得阿格雷和羅德里克麥金農(nóng)做出了一些開創(chuàng)性的工作，他們到用X光繞射方法得到了K離子通道的三維結(jié)構(gòu)，二位因此獲得2003年諾貝系化學(xué)獎。有關(guān)離子通道結(jié)構(gòu)不是本PPT的重點，可參考楊寶峰的<離子通道藥理學(xué)>和Hill的

離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個膜結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞內(nèi)部與部外聯(lián)系的橋梁和細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的孔道，當(dāng)通道開放時。細(xì)胞內(nèi)外的一些無機(jī)離子如Na，kCa等帶電離子可經(jīng)通道順濃度梯度或電位梯度進(jìn)行跨膜擴(kuò)散，從而形成這些帶電離子在膜內(nèi)外的不同分布態(tài)勢，這種態(tài)勢和在不同狀態(tài)下的動態(tài)變化是可興奮細(xì)胞靜息電位和動作電的基礎(chǔ)。這些無機(jī)離子通過離子通道的進(jìn)圍所產(chǎn)生的電活動是生命活動的基礎(chǔ)，只有在此基礎(chǔ)上才可能有腺體分泌、肌肉收縮、基因表達(dá)、新陳代謝等生命活動。離子通道結(jié)構(gòu)和功能障礙決定了許多疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，了解離子通道的結(jié)構(gòu)、功能以及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系對于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機(jī)制、發(fā)現(xiàn)特異藥物或措施等均具有十分重要的理論和實際意義。進(jìn)口單電極膜片鉗技術(shù)由此形成了一門細(xì)胞學(xué)科—電生理學(xué)，即是用電生理的方法來記錄和分析細(xì)胞產(chǎn)生電的大小和規(guī)律的科學(xué)。

膜片鉗技術(shù)是一種細(xì)胞內(nèi)記錄技術(shù)，是研究離子通道活動的蕞佳工具，也是應(yīng)用蕞廣的電生理技術(shù)之一。該技術(shù)通過施加負(fù)壓將微玻管電極（膜片電極或膜片吸管）的前端與細(xì)胞膜緊密接觸，形成GΩ以上的阻抗，使電極開口處的細(xì)胞膜與其周圍膜在電學(xué)上絕緣。被孤立的小膜片面積為μm量級，內(nèi)中只有少數(shù)離子通道。玻璃微電極中含有一根浸入電解溶液中的導(dǎo)線，用于傳導(dǎo)離子。在此基礎(chǔ)上對該膜片施行電壓鉗位（即保持跨膜電壓恒定），如果單個離子通道被包含在膜片內(nèi)，則可對此膜片上的離子通道的電流進(jìn)行監(jiān)測記錄。通過觀測單個通道開放和關(guān)閉的電流變化，可直接得到各種離子通道開放的電流幅值分布、開放幾率、開放壽命分布等功能參量，并分析它們與膜電位、離子濃度等之間的關(guān)系。還可把吸管吸附的膜片從細(xì)胞膜上分離出來，以膜的外側(cè)向外或膜的內(nèi)側(cè)向外等方式進(jìn)行實驗研究。這種技術(shù)對小細(xì)胞的電壓鉗位、改變膜內(nèi)外溶液成分以及施加藥物都很方便。

    離子通道是一種特殊的膜蛋白，它橫跨整個膜結(jié)構(gòu)，是細(xì)胞內(nèi)部與部外聯(lián)系的橋梁和細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換的孔道，當(dāng)通道開放時。細(xì)胞內(nèi)外的一些無機(jī)離子如Na，kCa等帶電離子可經(jīng)通道順濃度梯度或電位梯度進(jìn)行跨膜擴(kuò)散，從而形成這些帶電離子在膜內(nèi)外的不同分布態(tài)勢，這種態(tài)勢和在不同狀態(tài)下的動態(tài)變化是可興奮細(xì)胞靜息電位和動作電的基礎(chǔ)。這些無機(jī)離子通過離子通道的進(jìn)圍所產(chǎn)生的電活動是生命活動的基礎(chǔ)，只有在此基礎(chǔ)上才可能有腺體分泌、肌肉收縮、基因表達(dá)、新陳代謝等生命活動。離子通道結(jié)構(gòu)和功能障礙決定了許多疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此，了解離子通道的結(jié)構(gòu)、功能以及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系對于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機(jī)制、發(fā)現(xiàn)特異藥物或措施等均具有十分重要的理論和實際意義。 用膜片鉗技術(shù)，輕松捕捉離子通道的每一個細(xì)微動作！

電壓鉗技術(shù)，是20世紀(jì)初由Cole發(fā)明，Hodgkin和Huxley完善，其設(shè)計的主要目的是為了證明動作電位的產(chǎn)生機(jī)制，即動作電位的峰電位是由于膜對鈉的通透性發(fā)生了一過性的增大過程。但當(dāng)時沒有直接測定膜通透性的方法，于是就用膜對某種離子的電導(dǎo)來**該種離子的通透性，膜電導(dǎo)測定的依據(jù)是電學(xué)中的歐姆定律，如膜的Na電導(dǎo)GNa與電化學(xué)驅(qū)動力（Em-ENa）和膜電流INa的關(guān)系GNa=INa/（Em-ENa）.因此可通過測量膜電流，再利用歐姆定律來計算膜電導(dǎo)，但是，利用膜電流來計算膜電導(dǎo)時，記錄膜電流期間的膜電位必須保持不變，否則膜電流的變化就不能**膜電導(dǎo)的變化。這一條件是利用電壓鉗技術(shù)實現(xiàn)的。下張幻燈中的右邊兩張圖是Hodgkin和Huxley在半個世紀(jì)以前利用電壓鉗記錄的搶烏賊的動作電位和動作電位過程中的膜電流的變化圖，他們的實驗***證明參與動作電位的離子流由Na，k，漏（Cl）三種成分組成。并對這些離子流進(jìn)行了定量分析。這一技術(shù)對闡明動作電位的本質(zhì)和離子通道的的研究做出了極大的貢獻(xiàn)。膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的形成，增寬了記錄頻帶范圍，提高了分辨率。進(jìn)口單電極膜片鉗技術(shù)

封接（seal）是膜片鉗記錄的關(guān)鍵步驟之一。芬蘭高通量全自動膜片鉗電生理技術(shù)

膜片鉗技術(shù)是一種用于研究生物細(xì)胞膜離子通道的實驗方法。它通過在細(xì)胞膜上形成小孔，從而對細(xì)胞膜的離子通道進(jìn)行精確的電生理記錄和描述。在膜片鉗實驗中，研究人員通常會先將細(xì)胞膜上的脂質(zhì)雙層通過特殊設(shè)備進(jìn)行穿刺，形成一個小孔。然后，他們將一個玻璃微電極插入這個小孔中，以接觸并測量細(xì)胞膜內(nèi)部的電位變化。這個玻璃微電極的端非常細(xì)，不會對細(xì)胞膜產(chǎn)生太大的干擾。通過膜片鉗技術(shù)，科學(xué)家可以精確地測量離子通道的活動，從而了解離子通道在細(xì)胞生理學(xué)中的作用。例如，他們可以測量離子通道在不同刺激下如何開啟或關(guān)閉，以及這些變化如何影響細(xì)胞的電活動和化學(xué)信號傳遞。此外，膜片鉗技術(shù)還可以用于研究和鑒定新的藥物靶點。通過觀察藥物對離子通道活動的影響，科學(xué)家可以評估新藥對特定疾病的zhi療潛力?？偟膩碚f，膜片鉗技術(shù)是一種非常有用的實驗方法，它為我們提供了深入研究細(xì)胞膜離子通道以及藥物作用機(jī)制的工具。芬蘭高通量全自動膜片鉗電生理技術(shù)