電壓鉗的原理∶用兩根前列直徑0.5um的電極插入細胞內,一根電極用作記錄電極以記錄跨膜電位,用另一根電極作為電流注入電極,以固定膜電位。從而實現固定膜電位的同時記錄膜電流。電位記錄電極引導的膜電位(Vm)輸入電壓鉗放大器的負輸入端,而人為控制的指令電位(Vc)輸入正輸入端,放大器的正負輸入端子等電位,向正輸入端子施加指令電位(Vc)時,經過短路負端子可使膜片等電較,即Vm=Vc,從而達到電位鉗制的目的,并可維持一定的時間。Vc的不同變化將導致Vm的變化,從而引起細胞膜上電壓依賴性離子通道的開放,通道開放引起的離子流反過來又引起Vm的變化,致使Vm≠Vc,Vc與Vm的任何差值都會導致放大器有電壓輸出,將相反極性的電流注入細胞,以使Vc=Vm,注入電流的大小與跨膜離子流相等,但方向相反。因而注入的電流被認為是標本興奮時的跨膜電流值(通道電流)。細胞是動物和人體的基本組成單元,細胞與細胞內的通信,是依靠其膜上的離子通道進行的。進口單通道膜片鉗單細胞
對單細胞形態(tài)與功能關系的研究,將膜片鉗技術與單細胞逆轉錄多聚酶鏈是反應技術結合,在全細胞膜片鉗記錄下,將單細胞內容物或整個細胞(包括細胞膜)吸入電極中,將細胞內存在的各種mRNA全部快速逆轉錄成cDNA,再經常規(guī)PCR擴增及待檢的特異mRNA的檢測,借此可對形態(tài)相似而電活動不同的結果做出分子水平的解釋或為單細胞逆轉錄多聚酶鏈式反應提供標本,為同一結構中形態(tài)非常相似但功能不同的事實提供分子水平的解釋。目前國際上掌握此技術的實驗室較少,我國北京大學神經科學研究所于1994年在國內率先開展。雙分子層膜片鉗滔博生物膜片鉗實驗外包,數據準確,保結果。
膜片鉗技術的創(chuàng)立取代了電壓鉗技術,是細胞電生理研究的一個飛躍,使得離子通道的研究,從宏觀深入到微觀,使昔日的“肉湯生理學(brothphysiology)”與“閃電生理學(lightningphysiology)”在分子水平上結合起來,使人們對膜通道的認識耳目一新。當前,生理學、生物物理學、生物化學、分子生物學和藥理學等多種學科正在把膜片鉗技術和膜通道蛋白重組技術、同位素示蹤技術和光譜技術等非電生理技術結合起來,協(xié)同對離子通道進行較全的研究。不少實驗室已經將基因工程與膜片鉗技術結合起來,把通道蛋白有目的地重組于人工膜中進行研究。設想將合成的通道蛋白分子接種入機體以替換有缺陷和異常的通道的功能而達到的目的。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點的化合物體外篩選,服務于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結果,專業(yè)團隊,7*53小時隨時人工在線咨詢.
電壓鉗的缺點:目前電壓鉗技術主要用于研究巨火細胞的全細胞電流,特別是在分子克隆卵母細胞表達電流的鑒定中,發(fā)揮著不可替代的作用。然而,它也有其致命的弱點:1。微電極需要刺穿細胞膜進入細胞,導致細胞質丟失,破壞細胞生理功能的完整性;2、不能確定單通道電流。由于電壓鉗位薄膜面積大,包含大量隨機開關的通道,背景噪聲大,往往會掩蓋單通道的電流。3.在小細胞(如直徑10-30μm的哺乳動物細胞)上進行電壓鉗實驗,技術難度更大。因為電極需要插入到細胞中,所以微電極的前端必須做得非常薄。如此薄的前端導致電極阻抗較大,往往為60~-80mω或120~150MΩ(視灌注液不同而定)。如此大的電極阻抗,不利于用細胞內電流鉗或電壓鉗記錄時,短時間(0.1μs)內將電流注入細胞,從而達到鉗制膜電壓或膜電流的目的。此外,插在小電池上的兩個電極會產生電容并降低電壓測量電極的反應能力。膜片鉗技術是用玻璃微電極吸管把只含1-3個離子通道、面積為幾個平方微米的細胞膜通過負壓吸引封接起來。
全細胞記錄構型(whole-cellrecording)高阻封接形成后,繼續(xù)以負壓抽吸使電極管內細胞膜破裂,電極胞內液直接相通,而與浴槽液絕緣,這種形式稱為“全細胞”記錄。它既可記錄膜電位又可記錄膜電流。其中膜電位可在電流鉗情況下記錄,或將玻管連到標準高阻微電極放大器上記錄。在電壓鉗條件下記錄到的大細胞全細胞電流可達nA級,全細胞鉗的串聯(lián)電阻(玻管和細胞內部之間的電阻)應當補償。任何流經膜的電流均流經這一電阻,所引起的電壓降將使玻管電壓不同于細胞內的真正電位。電流愈大,愈需對串聯(lián)電阻進行補償。全細胞鉗應注意細胞必需合理的小到其電流能被放大器測到的范圍(25~50nA)。減少串聯(lián)電阻的方法是玻管尖要比單通道記錄大。滔博生物TOP-Bright專注基于多種離子通道靶點的化合物體外篩選,服務于全球藥企的膜片鉗公司,快速獲得實驗結果,專業(yè)團隊,7*29小時隨時人工在線咨詢.離子通道研究,從膜片鉗開始,開啟科學探索之旅!進口單通道膜片鉗單細胞
離子通道是一種特殊的膜蛋白,它橫跨整個膜結構,是細胞內部與部外聯(lián)系的橋梁和細胞內外物質交換的孔道。進口單通道膜片鉗單細胞
離子通道結構研究∶目前,絕大多數離子通道的一級結構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構,在這方面,美國的二位科學家彼得阿格雷和羅德里克麥金農做出了一些開創(chuàng)性的工作,他們到用X光繞射方法得到了K離子通道的三維結構,二位因此獲得2003年諾貝系化學獎。有關離子通道結構不是本PPT的重點,可參考楊寶峰的和Hill的