膜片鉗在通道研究中起著重要的作用。膜片鉗技術可以直接觀察和區分單個離子通道電流及其開閉時間,區分離子通道的離子選擇性,同時發現新的離子通道和亞型,在記錄單細胞電流和全細胞電流的基礎上,進一步計算細胞膜上的通道數和開放概率。也可用于研究某些細胞內或細胞外物質對離子通道的開閉和通道電流的影響。同時用于研究細胞信號的跨膜轉導和細胞分泌機制。結合分子克隆和定點突變技術,膜片鉗技術可用于研究離子通道的分子結構與生物學功能的關系。膜片鉗技術也可用于分析藥物對其靶受體的作用位點。例如,神經元煙堿受體是配體門控離子通道,膜片鉗全細胞記錄技術可以通過記錄煙堿誘發電流,直接反映神經元煙堿受體活動的全過程,包括受體與其激動劑和拮抗劑的親和力、離子通道開閉的動態特征、受體的***等。用膜片鉗全細胞記錄技術觀察拮抗劑對煙堿受體興奮的量效曲線的影響,以確定其作用的動態特征。然后根據拮抗劑對受體***的影響分析,拮抗劑的作用是否是電壓依賴性和使用依賴性的,我們可以從功能上區分拮抗劑對煙堿受體的不同作用位點,即判斷拮抗劑是作用于受體的激動劑識別位點、離子通道還是其他變構位點。了解離子通道的功能以及結構的關系對于從分子水平深入探討某些疾病措施等均具有十分重要的理論和實際意義。高通量全自動膜片鉗產品介紹
1976年德國馬普生物物理化學研究所Neher和Sakmann在青蛙肌細胞上用雙電極鉗制膜電位的同時,記錄到ACh的單通道離子電流,從而產生了膜片鉗技術。1980年Sigworth等在記錄電極內施加5-50cmH2O的負壓吸引,得到10-100GΩ的高阻封接(Giga-seal),明顯降低了記錄時的噪聲實現了單根電極既鉗制膜片電位又記錄單通道電流的突破。1981年Hamill和Neher等對該技術進行了改進,引進了膜片游離技術和全細胞記錄技術,從而使該技術更趨完善,具有1pA的電流靈敏度、1μm的空間分辨率和10μs的時間分辨率。1983年10月,《Single-ChannelRecording》一書問世,奠定了膜片鉗技術的里程碑。Sakmann和Neher也因其杰出的工作和突出貢獻,榮獲1991年諾貝爾醫學和生理學獎。進口雙電極膜片鉗系統膜片鉗,讓您的離子通道研究更加得心應手!
膜片鉗技術本質上也屬于電壓鉗范疇,兩者的區別關鍵在于:①膜電位固定的方法不同;②電位固定的細胞膜面積不同,進而所研究的離子通道數目不同。電壓鉗技術主要是通過保持細胞跨膜電位不變,并迅速控制其數值,以觀察在不同膜電位條件下膜電流情況。因此只能用來研究整個細胞膜或一大塊細胞膜上所有離子通道活動。目前電壓鉗主要用于巨大細胞的全性能電流的研究,特別在分子克隆的卵母細胞表達電流的鑒定中發揮著其他技術不能替代的作用。該技術的主要缺陷是必須在細胞內插入兩個電極,對細胞損傷很大,在小細胞如元,就難以實現,又因細胞形態復雜,很難保持細胞膜各處生物特性的一致。
膜片鉗技術的建立1.拋光及填充好玻璃管微電極,并將它固定在電極夾持器中。2.通過一個與電極夾持器連接的導管給微電極內一個壓力,一直到電極浸入記錄槽溶液中。3.當電極浸沒在溶液中時給電極一個測定脈沖(命令電壓,如5-10ms,10mV)讀出電流,按照歐姆定律計算電阻。4.通過膜片鉗放大器的控制鍵將微電極前列的連接電位(junctionpotentials)調至零位,這種電位差是由于電極內填充溶液與浸浴液不同離子成分的遷移造成的。5.用微操縱器將微電極前列在直視下靠近要記錄的細胞表面,并觀察電流的變化,直至阻抗達到1GΩ以上形成"干兆封接"6.調整靜息膜電位到期望的鉗位電壓的水平,使放大器從"搜尋"轉到"電壓鉗"時細胞不至于鉗位到零。由通道蛋白介導的膜電導構成了膜反應的主動成分,它的電流電壓關系是非線性的。
這一設計模式似乎幾十年都沒有改變過,作為一個有著近20年膜片鉗經驗的科研工作者,記得自己進入實驗室次看到的放大器就差不多是這樣,也不覺得還會有什么變化。直到筆者在19年訪問歐洲的一個同樣做電生理的實驗室的時候,發現了這樣一款獨特的放大器,讓筆者眼前一亮,這款放大器從前置放大器出來的線竟然就直接連接在了電腦上,當筆者問他們放大器和數模呢?他們說,你看到的就是全部了,所以的部件都包含在了這個前置放大器中。解鎖細胞秘密,膜片鉗帶您探尋離子通道的奧秘!芬蘭細胞膜片鉗研究
脂質層電導很低,由于雙分子層的結構特點,形成了細胞的膜電容,通道蛋白開閉狀況主要決定了膜電導的數值。高通量全自動膜片鉗產品介紹
高阻封接問題的解決不僅改善了電流記錄性能,還隨之出現了研究通道電流的多種膜片鉗方式。根據不同的研究目的,可制成不同的膜片構型。(1)細胞吸附膜片(cell-attachedpatch)將兩次拉制后經加熱拋光的微管電極置于清潔的細胞膜表面上,形成高阻封接,在細胞膜表面隔離出一小片膜,既而通過微管電極對膜片進行電壓鉗制,分辨測量膜電流,稱為細胞貼附膜片。由于不破壞細胞的完整性,這種方式又稱為細胞膜上的膜片記錄。此時跨膜電位由玻管固定電位和細胞電位決定。因此,為測定膜片兩側的電位,需測定細胞膜電位并從該電位減去玻管電位。從膜片的通道活動看,這種形式的膜片是極穩定的,因細胞骨架及有關代謝過程是完整的,所受的干擾小。高通量全自動膜片鉗產品介紹