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,當通道開放時。細胞內外的一些無機離子如Na,kCa等帶電離子可經(jīng)通道順濃度梯度或電位梯度進行跨膜擴散,從而形成這些帶電離子在膜內外的不同分布態(tài)勢,這種態(tài)勢和在不同狀態(tài)下的動態(tài)變化是可興奮細胞靜息電位和動作電的基礎。這些無機離子通過離子通道的進圍所產(chǎn)生的電活動是生命活動的基礎,只有在此基礎上才可能有腺體分泌、肌肉收縮、基因表達、新陳代謝等生命活動。離子通道結構和功能障礙決定了許多疾病的發(fā)生和發(fā)展。因此,了解離子通道的結構、功能以及結構與功能的關系對于從分子水平深入探討某些疾病的病理生理機制、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。想要深入了解離子通道?膜片鉗技術是您不可或缺的研究工具!日本多通道膜片鉗參數(shù)
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,離子和離子通道是細胞興奮的基礎,亦即產(chǎn)生生物電信號的基礎,生物電信號通常用電學或電子學方法進行測量。由此形成了一門細胞學科———電生理學(electrophysiology),即是用電生理的方法來記錄和分析細胞產(chǎn)生電的大小和規(guī)律的科學。早期的研究多使用雙電極電壓鉗技術作細胞內電活動的記錄?,F(xiàn)代膜片鉗技術是在電壓鉗技術的基礎上發(fā)展起來的。單電極膜片鉗專題由于電極前列與細胞膜的高阻封接,在電極前列籠罩下的那片膜事實上與膜的其他部分從電學上隔離。
膜片鉗技術與其他技術的結合Neher等**將膜片鉗技術與Fura2熒光鈣測量技術相結合,同時進行細胞內熒光強度、細胞膜離子通道電流、細胞膜電容等多項指標變化的快速交替測量,從而獲得同一事件過程中各因素的各自變化,進而分析這些變化之間的關系。Neher將能夠光解鈣離子的鈣螯合物引入膜片鉗技術,進而可以定量研究鈣離子濃度與分泌速率的關系以及相對較大的分泌速率。他還發(fā)明了膜片鉗的膜電容檢測與碳纖維電極的電化學檢測相結合的技術。然后***將光電聯(lián)合檢測技術和碳纖維電極電化學檢測技術相結合。這種結合既能研究分泌機制,又能鑒定分泌物質,彌補了各單一方法的不足。Eberwine于1991年***將膜片鉗技術與RT-PCR技術相結合,可以在分子水平上解釋形態(tài)相似但電活動不同的結果,隨后開始了膜片鉗與分子生物學技術相結合的時代:基因重組技術和膜通道蛋白重建技術。
1937年,Hodgkin和Huxley在烏賊巨大神經(jīng)軸突細胞內實現(xiàn)細胞內電記錄,獲1963年Nobel獎1946年,凌寧和Gerard創(chuàng)造拉制出前列直徑小于1μm的玻璃微電極,并記錄了骨骼肌的電活動。玻璃微電極的應用使的電生理研究進行了重命性的變化。Voltageclamp(電壓鉗技術)由Cole和Marmont發(fā)明,并很快由Hodgkin和Huxley完善,真正開始了定量研究,建立了H一H模型(膜離子學說),是近代興奮學說的基石。1948年,Katz利用細胞內微電極技術記錄到了終板電位;1969年,又證實N—M接觸后的Ach以"量子式"釋放,獲1976年Nobel獎。1976年,德國的Neher和Sakmann發(fā)明PatchClamp(膜片鉗)。并在蛙橫紋肌終板部位記錄到乙酰膽堿引起的通道電流。 典型的單通道電流呈一種振幅相同而持續(xù)時間不等的脈沖樣變化。
膜片鉗的應用范圍:1.單離子通道(如鈉、鉀)的功能研究;2.心肌細胞離子通道研究(尤其與藥物作用相關的);3.常規(guī)與病理的離子通道作用機制研究;4.單細胞的形態(tài)與功能關系的研究;5.心血管藥理學的研究;6.腦片膜片鉗(證實了腦組織在體外也能存活并保持很好的活性狀態(tài),能使對腦細胞的研究更接近生理狀態(tài)下的情況,可檢驗不同腦區(qū)間的神經(jīng)通路與功能鏈接);7.神經(jīng)環(huán)路的研究(光遺傳或化學遺傳病毒載體表達的驗證);8.神經(jīng)突觸可塑性的研究。膜片鉗放大器系統(tǒng)(以下簡稱IPA系統(tǒng))是高度自動化的膜片鉗放大器系統(tǒng),所有的功能均通過計算機軟件完成。美國雙分子層膜片鉗價格
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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(jīng)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。日本多通道膜片鉗參數(shù)