膜片钳实验操作

膜片钳实验操作 运用膜片钳进行膜离子通道特性的研究，是一项艰辛、细致、繁杂的工作，要求较高的技术水平和实验条件作保证，现在大致介绍一下膜片钳实验的过程，粗略地包括以下几个方面。 关键词：膜片实验操作膜片钳 运用膜片钳进行膜离子通道特性的研究，是一项艰辛、细致、繁杂的工作，要求较高的技术水平和实验条件作保证，现在大致介绍一下膜片钳实验的过程，粗略地包括以下几个方面。 1. 标本制备　根据研究目的的不同，可采用不同的细胞组织，如心肌细胞、平滑肌细胞、肿瘤细胞等，现在几乎可对各种细胞进行膜片钳的研究。对所采用的细胞，必须满足实验要求，一般多采用酶解分离法，也可采用细胞培养法；另外，由于与分子生物学技术的结合，现在也运用分子克隆技术表达不同的离子通道，如利用非洲爪蟾卵母细胞表达外源性基因等。 2. 电极制备　合格的膜片微电极是成功封接细胞膜的基本条件。要成功的封接细胞膜需要两方面的因素保证，一是设法造成干净的细胞膜表面，二是制成合格的电极。首先要选择适当的玻璃毛细管，其 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 可使用软质玻璃（苏打玻璃、电石玻璃）或硬质玻璃（硼硅玻璃、铝硅玻璃、石英玻璃）。软玻璃电极常用于作全细胞 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ，硬质玻璃因导电率低、噪声小而常用于离子单通道记录。膜片微电极是将玻璃毛细管用电极拉制仪拉制而成的，制作分三步进行： 第一步是分两次拉制，第一次拉长7～10mm，直径小于200μm，在此基础上进行第二次拉制，最终使尖端的直径为1～2μm，两步拉制的目的主要是使电极前端的锥度变大，狭窄部长度缩短，因此可降低电极的串联电阻，也可减少全细胞记录时的电极液透析时间。由于膜片微电极最忌沾染灰尘和脏物，更忌触碰尖端附近部位，所以一般要求在使用前制作。 第二步是在电极前端涂以硅酮树脂（sylgard），其目的是为了降低电极与灌流液之间的电容，并形成一个亲水界面。经此处理后，上述电容可由6～8pF减少到1pF以下。硅酮树脂对形成Giga?鄄seals无影响，但可减少本底噪音，对单通道记录很重要。在进行全细胞记录时，不用硅酮树脂也可以得到满意的效果，通常微电极在涂抹硅酮树脂后再进行抛光，但最好是在涂抹后一小时内抛光，否则很难改变电极尖端的形状。 第三步是抛光，将电极固定于显微镜工作台上，在镜下将尖端靠近加热丝，当通电加热时，可见电极尖端微微回缩，此时电极变得光滑，且尖端的杂质烧去，得到较干净的表面。从而有利于和细胞膜紧密封接，并在封接后更易保持稳定。 电极在实验前要灌注电极液，由于电极尖端较细，因此在充灌前，电极内液要用0.2 μm的滤膜进行过滤。一般电极充灌可分灌尖(tipfilling)和后充(backfilling)两步。灌尖时将电极尖端浸入内液中5s即可，由于毛细作用溶液会进入电极最尖端处，然后从电极后端用细小的聚丙烯注射管插至尖端附近将溶液充至1/4长度，用手指轻轻弹除尖端残留的气泡即可。灌注后的电极电阻一般为2～5MΩ，而全细胞记录则最好在2～3MΩ。 3. 膜片钳实验系统　根据不同的电生理实验要求，可以组建不同的实验系统，但有若干共同的基本部件，包括机械部分（防震工作台、屏蔽罩、仪器设备架）、光学部分（显微镜、视频监视器、单色光系统）、电子部件（膜片钳放大器、刺激器、数据采集的设备、计算机系统）和微操纵器（图11-3）。 在大多数膜片钳实验，要求所有实验仪器及设备均具有良好的机械稳定性，以使微电极与细胞膜之间的相对运动尽可能小。防震工作台放置倒置显微镜和与之固定连接的微操纵器，其他设备置于台外。屏蔽罩由铜丝网制成，接地以防止周围环境的杂散电场对膜片钳放大器的探头电路的干扰。仪器设备架要靠近工作台，便于测量仪器与光学仪器配接。 倒置显微镜是膜片钳实验系统的主要光学部件，它不仅具有较好的视觉效果，便于将玻璃电极与细胞的顶部接触，而且是借助移动物镜来实现聚焦，具有较好的机械稳定性。视频监视器主要是用来监视实验过程中的操作，特别是能将封接参数（如封接阻抗）与细胞的形态对应，以实现良好的封接。 膜片钳放大器是整个实验系统中的核心，它可用来作单通道或全细胞记录，其工作模式可以是电压钳，也可以是电流钳。从原理来说，膜片钳放大器的探头电路即I-V变换器有两种基本结构形式，即电阻反馈式和电容反馈式，前者是一种典型的结构，后者因用反馈电容取代了反馈电阻，降低了噪声，所以特别适合超低噪声的单通道记录。由于供膜片钳实验的专用计算机硬件及相应的软件程序的相继出现，使得膜片钳实验操作简便、效率提高。如与EPC-9型膜片钳放大器（内含ITC-16数据采集/接口卡）配套使用的软件PULSE/PULSEFIT，它既可产生刺激波形，控制数据采集，又可分析数据，同时具有用于膜电容监测的锁相放大器，多种软件功能集成于一体。 4. 进行实验，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。这里主要介绍高阻封接的形成（图11-4）。 对电极持续施加一个1mV、10～50 ms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端电流之外，电流波形仍呈平坦状。 在形成高阻抗封接后，记录实验结果之前，通常要根据实验的要求进行参数补偿，以期获得符合实际的结果。需要注意的是，应恰当设置放大器的带宽，例如10kHz，这样在电流监测端将观察不到超越此频带以外的无用信息。 膜片钳实验难度大、技术要求高，要掌握有关技术和方法虽不是很困难的事，但要从一大批的实验数据中，经过处理和分析，得出有意义、有价值的结果和结论，就显得不那么容易，有许多需要注意和考虑的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，包括减少噪音，避免电极前端的污染，提高封接成功率，具体实验过程中还需要考虑如何选取记录模式，为记录特定离子电流如何选择电极内、外液，如何选择阻断剂、激动剂，如何进行正确的数据采集等许多更为复杂的问题，还需在科研实践中不断地探索和解决。 膜片钳记录和分析技术在生命科学中的应用 2010-03-21 15:29:48 来源：易生物实验 浏览次数：214 网友评论 0 条 一、膜片钳技术发展历史 二：膜片钳技术原理 三：膜片钳技术的应用 1976年德国马普生物物理研究所Neher和Sakmann创建了膜片钳技术（patch clamp recording technique）。这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的（或多个的离子通道分子活动的技术）。 关键词：膜片生命科学应用膜片钳记录分析技术patchclamprecordingtechnique 细胞是动物和人体的基本组成单元，细胞与细胞内的通信,是依靠其膜上的离子通道进行的，离子和离子通道是细胞兴奋的基础，亦即产生生物电信号的基础，生物电信号通常用电学或电子学方法进行测量。由此形成了一门细胞学科—电生理学（electrophysiology），即是用电生理的方法来记录和分析细胞产生电的大小和规律的科学。 早期的研究多使用双电极电压钳技术作细胞内电活动的记录。现代膜片钳技术是在电压钳技术的基础上发展起来的。 1976年德国马普生物物理研究所Neher和Sakmann创建了膜片钳技术（patch clamp recording technique）。这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的（或多个的离子通道分子活动的技术）。以后由于吉欧姆阻抗封接(gigaohm seal, 109Ω)方法的确立和几种方法的创建。这种技术点燃了细胞和分子水平的生理学研究的革命之火，它和基因克隆技术（gene cloning）并驾齐驱，给生命科学研究带来了巨大的前进动力。这一伟大的贡献，使Neher和Sakmann获得1991年度的诺贝尔生理学与医学奖。 一、膜片钳技术发展历史 1976年德国马普生物物理化学研究所Neher和Sakmann首次在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电位的同时，记录到ACh激活的单通道离子电流，从而产生了膜片钳技术。 1980年Sigworth等在记录电极内施加5-50 cmH2O的负压吸引，得到10-100GΩ的高阻封接（Giga-seal），大大降低了记录时的噪声实现了单根电极既钳制膜片电位又记录单通道电流的突破。 1981年Hamill和Neher等对该技术进行了改进，引进了膜片游离技术和全细胞记录技术，从而使该技术更趋完善，具有1pA的电流灵敏度、1μm的空间分辨率和10μs的时间分辨率。 1983年10月，《Single-Channel Recording》一书问世，奠定了膜片钳技术的里程碑。Sakmann 和Neher也因其杰出的工作和突出贡献，荣获1991年诺贝尔医学和生理学奖。 二：膜片钳技术原理 膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来（见下图），由于电极尖端与细胞膜的高阻封接，在电极尖端笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管。在此基础上相对稳定膜电位，同时，对该膜片（单通道）和（全细胞）上的离子通道电流进行监测和记录，即用一个极为敏感的电流监视器（膜片钳放大器）测量此电流强度，代表离子通道电流；并通过分析通道电流了解细胞的性质和生理功能及各因素干预后的影响。 膜片钳技术的建立，对生物学科学特别是神经科学是一资有重大意义的变革。这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜单一的（或多个的离子通道分子活动的技术。些技术的出现自然将细胞水平和分子水平的生理学研究联系在一起，同时又将神经科学的不同分野必然地融汇在一起，改变了既往各个分野互不联系、互不渗透，阻碍人们全面认识能力的弊端。 这一技术的发现和基因克隆技术并架齐驱，给生命科学研究带来了巨大的前进动力。 三：膜片钳技术的应用 膜片钳技术被称为研究离子通道的“金 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ”。是研究离子通道的最重要的技术。目前膜片钳技术已从常规膜片钳技术（Conventional patch clamp technique）发展到全自动膜片钳技术（Automated patch clamp technique）。 1. 应用学科 膜片钳技术发展至今，已经成为现代细胞电生理的常规方法，它不仅可以作为基础生物医学研究的工具，而且直接或间接为临床医学研究服务， 目前膜片钳技术广泛应用于神经（脑）科学、心血管科学、药理学、细胞生物学、病理生理学、中医药学、植物细胞生理学、运动生理等多学科领域研究。 随着全自动膜片钳技术（Automatic patch clamp technology）的出现，膜片钳技术因其具有的自动化、高通量特性，在药物研发、药物筛选中显示了强劲的生命力。 2. 应用的标本种类 使用的标本种类繁多。从最早的肌细胞（心肌、平滑肌、骨骼肌）、神经元和内分泌细胞发展到血细胞、肝细胞、耳窝毛细胞、胃壁细胞、上皮细胞、内皮细胞、免疫细胞、精母细胞等多种细胞；从急性分散细胞和培养细胞（包括细胞株）发展到组织片（如脑片、脊髓片）乃至整体动物；从蜗牛、青蛙、蝾螈、爪蟾卵母细胞发展到鸡细胞、大鼠细胞、人细胞等等；从动物细胞发展到细菌、真菌以及植物细胞。此外，膜片钳技术还广泛地应用到平面双分子层（Planar bilayer）、脂质体（Liposome）等人工标本上。 3. 研究对象 研究对象已经不局限于离子通道。从对离子通道（配体门控性、电压门控性、第二信使介导的离子通道、机械敏感性离子通道以及缝隙连接通道等等）的研究发展到对离子泵、交换体以及可兴奋细胞的胞吞、胞吐机制的研究等。 4. 应用举例： (1). 膜片钳技术在通道研究中的重要作用 应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、区分离子通道的离子选择性、同时可发现新的离子通道及亚型，并能在记录单细胞电流和全细胞电流的基础上进一步计算出细胞膜上的通道数和开放概率，还可以用以研究某些胞内或胞外物质对离子通道开闭及通道电流的影响等。同时用于研究细胞信号的跨膜转导和细胞分泌机制。结合分子克隆和定点突变技术，膜片钳技术可用于离子通道分子结构与生物学功能关系的研究。 利用膜片钳技术还可以用于药物在其靶受体上作用位点的分析。如神经元烟碱受体为配体门控性离子通道，膜片钳全细胞记录技术通过记录烟碱诱发电流，可直观地反映出神经元烟碱受体活动的全过程，包括受体与其激动剂和拮抗剂的亲和力，离子通道开放、关闭的动力学特征及受体的失敏等活动。使用膜片钳全细胞记录技术观察拮抗剂对烟碱受体激动剂量效曲线的影响，来确定其作用的动力学特征。然后根据分析拮抗剂对受体失敏的影响，拮抗剂的作用是否有电压依赖性、使用依赖性等特点，可从功能上区分拮抗剂在烟碱受体上的不同作用位点，即判断拮抗剂是作用在受体的激动剂识别位点，离子通道抑或是其它的变构位点上。 (2).与药物作用有关的心肌离子通道 心肌细胞通过各种离子通道对膜电位和动作电位稳态的维持而保持正常的功能。近年来，国外学者在人类心肌细胞离子通道特性的研究中取得了许多进展，使得心肌药理学实验由动物细胞模型向人心肌细胞成为可能。 (3).对离子通道生理与病理情况下作用机制的研究 通过对各种生理或病理情况下细胞膜某种离子通道特性的研究，了解该离子的生理意义及其在疾病过程中的作用机制。如对钙离子在脑缺血神经细胞损害中作用机制的研究表明，缺血性脑损害过程中，Ca2+ 介导现象起非常重要的作用，缺血缺氧使Ca2+通道开放，过多的Ca2+进入细胞内就出现Ca2+超载，导致神经元及细胞膜损害，膜转运功能障碍，严重的可使神经元坏死。 (4).对单细胞形态与功能关系的研究 将膜片钳技术与单细胞逆转录多聚酶链是反应技术结合，在全细胞膜片钳记录下，将单细胞内容物或整个细胞（包括细胞膜）吸入电极中，将细胞内存在的各种mRNA全部快速逆转录成cDNA，再经常规PCR扩增及待检的特异mRNA的检测，借此可对形态相似而电活动不同的结果做出分子水平的解释或为单细胞逆转录多聚酶链式反应提供标本，为同一结构中形态非常相似但功能不同的事实提供分子水平的解释。目前国际上掌握此技术的实验室较少，我国北京大学神经科学研究所于1994年在国内率先开展。 (5).对药物作用机制的研究 在通道电流记录中，可分别于不同时间、不同部位（膜内或膜外）施加各种浓度的药物，研究它们对通道功能的可能影响，了解那些选择性作用于通道的药物影响人和动物生理功能的分子机理。这是目前膜片钳技术应用最广泛的领域，既有对西药药物机制的探讨，也广泛用在重要药理的研究上。如开丽等报道细胞贴附式膜片钳单通道记录法观测到人参二醇组皂苷可抑制正常和“缺血”诱导的大鼠大脑皮层神经元L-型钙通道的开放，从而减少钙内流，对缺血细胞可能有保护作用。陈龙等报道采用细胞贴附式单通道记录法发现乌头碱对培养的Wistar大鼠心室肌细胞L-型钙通道有阻滞作用。 (6). 在心血管药理研究中的应用 随着膜片钳技术在心血管方面的广泛应用，对血管疾病和药物作用的认识不仅得到了不断更新，而且在其病因学与药理学方面还形成了许多新的观点。正如诺贝尔基金会在颁奖时所说：“Neher和Sadmann的贡献有利于了解不同疾病机理，为研制新的更为特效的药物开辟了道路”。 (7). 创新药物研究与高通量筛选 目前在离子通道高通量筛选中主要是进行样品量大、筛选速度占优势、信息量要求不太高的初级筛选。最近几年，分别形成了以膜片钳和荧光探针为基础的两大主流技术市场。将电生理研究信息量大、灵敏度高等特点与自动化、微量化技术相结合，产生了自动化膜片钳等一些新技术。 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 基因检测技术及各种报告基因的比较 2010-03-02 22:23:50 来源：易生物实验 浏览次数：206 网友评论 0 条 报告基因检测技术及各种报告基因的比较 关键词：基因报告检测技术报告基因检测技术报告基因 报告基因的种类很多，根据对其表达产物的分析检测方法的不同，可将其分为体外报告基因和体内报告基因。前者的分析需要在含有报告分子的细胞裂解液或细胞、组织培养液（分泌型报告基因）中进行报告分子的定量。较典型的有氯霉素乙酰基转移酶基因（CAT）、人生长激素基因（hGH）及分泌型碱性磷酸酶基因（SEAP）等。后者的分析可以在活的细胞或组织中，或在已经组化固定的组织或细胞中进行。较典型的如绿色荧光蛋白基因（GFP）。而β-半乳糖苷酶基因（β-Gal）和萤火虫荧光素酶基因既可以在体外分析也可以在体内分析。 具体的细胞转染及所需的后续步骤因细胞种类及转染方法等各不相同。 我们实验室比较擅长的是基于报告基因检测的药物筛选方法，具体来说就是利用荧光素酶这一报告基因建立的多种药筛模型。 各种报告基因的比较 报告基因 优点 缺点 氯霉素乙酰转移酶基因（CAT） 在哺乳动物中没有内源性活性；可用自动化的ELISA方法检测 线性范围窄；灵敏度相对较低；需要使用放射性同位素                  β-半乳糖苷酶基因 （β-Gal） 蛋白稳定；生物或化学发光检测灵敏；不需要使用同位素 在哺乳动物细胞中有内源性活性 人生长激素基因 （hGH） 属于分泌型报告蛋白；操作简便 灵敏度相对较低；线性范围较窄 分泌型碱性磷酸酶基因（SEAP） 化学发光检测法非常灵敏；线性范围较宽；价格便宜 在某些细胞中具有内源性表达；与筛选的化合物相互干扰 荧光素酶基因（Luciferase） 灵敏性好；线性范围宽；没有内源性表达；测定方法简便 蛋白的半衰期较短；常规分析重复性差 绿色荧光蛋白基因 （GFP） 自发荧光（不需要底物）；没有内源性表达；有多种突变体可应用 需要翻译后加工；敏感性较低（没有信号的放大）