膜片鉗放大器的工作模式;（1）電壓鉗模式∶在鉗制細(xì)胞膜電位的基礎(chǔ)上改變膜電位，記錄離子通道電流的變化，記錄的是諸如通道電流;EPSC;IPSC等電流信號。是膜片鉗的基本工作模式.（2）屯流鉗素向細(xì)胞內(nèi)注入刺激電流，記錄膜電位對刺激電流的反應(yīng)。記錄的是諸如動(dòng)作電位，EPSP;IPSP等電壓信號。膜片鉗技術(shù)實(shí)現(xiàn)膜電位固定的關(guān)鍵是在玻璃微電極前列邊緣與細(xì)胞膜之間形成高阻（10GΩ）密封，使電極前列開口處相接的細(xì)胞膜片與周圍環(huán)境在電學(xué)上隔離，并通過外加命令電壓鉗制膜電位。這一技術(shù)的發(fā)現(xiàn)和基因克隆技術(shù)并架齊驅(qū)，給生命科學(xué)研究帶來了巨大的前進(jìn)動(dòng)力。進(jìn)口全細(xì)胞膜片鉗電生理工具

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(jiǎng)。有關(guān)離子通道結(jié)構(gòu)不是本PPT的重點(diǎn)，可參考楊寶峰的和Hill的

1937年，Hodgkin和Huxley在烏賊巨大神經(jīng)軸突細(xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)電記錄，獲1963年Nobel獎(jiǎng)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(dòng)。玻璃微電極的應(yīng)用使的電生理研究進(jìn)行了重命性的變化。Voltageclamp（電壓鉗技術(shù)）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(xué)說），是近代興奮學(xué)說的基石。1948年，Katz利用細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)記錄到了終板電位;1969年，又證實(shí)N—M接觸后的Ach以"量子式"釋放，獲1976年Nobel獎(jiǎng)。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。

在形成高阻抗封接后，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果之前，通常要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求進(jìn)行參數(shù)補(bǔ)償，以期獲得符合實(shí)際的結(jié)果。需要注意的是，應(yīng)恰當(dāng)設(shè)置放大器的帶寬，例如10kHz，這樣在電流監(jiān)測端將觀察不到超越此頻帶以外的無用信息。膜片鉗實(shí)驗(yàn)難度大、技術(shù)要求高，要掌握有關(guān)技術(shù)和方法雖不是很困難的事，但要從一大批的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，經(jīng)過處理和分析，得出有意義、有價(jià)值的結(jié)果和結(jié)論，就顯得不那么容易，有許多需要注意和考慮的問題，包括減少噪音，避免電極前端的污染，提高封接成功率，具體實(shí)驗(yàn)過程中還需要考慮如何選取記錄模式，為記錄特定離子電流如何選擇電極內(nèi)、外液，如何選擇阻斷劑、激動(dòng)劑，如何進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)采集等許多更為復(fù)雜的問題，還需在科研實(shí)踐中不斷地探索和解決。小片膜的孤立使對單個(gè)離子通道進(jìn)行研究成為可能。

膜片鉗技術(shù)是當(dāng)前研究細(xì)胞膜電流及離子通道的蕞重要的技術(shù)。從技術(shù)層面來解釋的話，膜片鉗技術(shù)(patchclamp)是指利用鉗制電壓或者電流的方法(通常為鉗制電壓)來記錄細(xì)胞膜離子通道電活動(dòng)的微電極技術(shù)。膜片鉗技術(shù)的原理為：使用一個(gè)一頭尖一頭粗的錐狀玻璃管，管中設(shè)有微電極，管的前列直徑約1.5~3.0μm，通過負(fù)壓吸引使前列口與細(xì)胞膜形成千兆歐姆級的阻抗封接，前列口內(nèi)的細(xì)胞膜區(qū)域與周圍其他區(qū)域形成了電學(xué)分隔，然后人工鉗制此片區(qū)域細(xì)胞膜的電位，即可達(dá)到對膜片上離子通道電流的監(jiān)測與記錄。屯流鉗素向細(xì)胞內(nèi)注入刺激電流，記錄膜電位對刺激電流的反應(yīng)。芬蘭多通道膜片鉗電壓鉗制

在細(xì)胞膜的電興奮過程中，脂質(zhì)層膜電容的反應(yīng)是被動(dòng)的，其電流電壓曲線是線性的。進(jìn)口全細(xì)胞膜片鉗電生理工具

膜片鉗技術(shù)是由諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Neher和Sakmann于1976年發(fā)展起來的一種記錄細(xì)胞膜離子通道電生理活動(dòng)的技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用連接了細(xì)胞水平和分子水平的生理學(xué)研究，已成為現(xiàn)代細(xì)胞電生理學(xué)研究的常規(guī)方法。它廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、藥理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、植物和微生物學(xué)，并取得了豐碩的研究成果。膜片鉗技術(shù)點(diǎn)燃了細(xì)胞和分子水平生理學(xué)研究的**之火，并與基因克隆技術(shù)并駕齊驅(qū)，給生命科學(xué)研究帶來了巨大的推動(dòng)力。鈣成像技術(shù)***用于實(shí)時(shí)監(jiān)測神經(jīng)元、心肌和各種細(xì)胞內(nèi)鈣離子的變化，從而檢測神經(jīng)元和心肌的活動(dòng)。這些技術(shù)是人們觀察神經(jīng)和各種細(xì)胞活動(dòng)的直接手段，現(xiàn)已發(fā)展成為生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)，也是國家自然科學(xué)基金鼓勵(lì)申報(bào)的重要領(lǐng)域。進(jìn)口全細(xì)胞膜片鉗電生理工具