神經(jīng)系統(tǒng)的信號傳遞與電生理學(xué)研究方法(編輯修改稿)
2025-06-22 18:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 形成動作電位時所產(chǎn)生的離子流可影響膜電位，而膜電位的變化又會影響該離子的通透性的變化。因而， 須人為地使膜電位在一定時間內(nèi)維持在一個固定水平。電壓鉗技術(shù)是通過插入細(xì)胞內(nèi)的一根微電極人為向胞內(nèi)補充電流，補充的電流正好等于跨膜流出的反相離子電流（大小相等方向相反）。 ?意義 ： 1）確保膜通透性發(fā)生改變時，控制膜電位始終維持在指令電位的水平（不變）； 2）通過電流檢測裝置，記錄到補充入胞內(nèi)的注入電流，它相當(dāng)于離子電流的反相電流。這樣可測定在不同膜電位水平的離子電流，從而了解膜通道的電導(dǎo)及功能活動。 電壓鉗 voltage clamp 應(yīng)用： 定量分析刺激與細(xì)胞后膜電導(dǎo)的變化。反映整個細(xì)胞膜上所有通道活動的綜合結(jié)果。 不足： 此項技術(shù)不能了解單個離子通道的功能活動狀態(tài)。另外，牽制的面積大，包含大量的隨機開放和關(guān)閉的通道，形成的背景噪音也大，掩蓋單一通道的微弱電流，另外，小神經(jīng)元插入兩個電極不容易。 電壓鉗裝置圖和電壓鉗實驗記錄的膜電流 ? 1976年由德國 Neher 和 Sakmann 發(fā)明（ 1991 Nobel Prize）。 ?工作原理： 同電壓鉗，即在人為設(shè)置電壓并固定的情況下記錄分析離子通道。膜片鉗技術(shù)使用玻璃微電極吸管把只含 13個離子通道、面積為幾個 mm2的細(xì)胞膜通過負(fù)壓吸引封接起來。由于電極尖端與細(xì)胞膜的高阻封接，在電極尖端下的那片膜與膜的其他部分從電學(xué)上隔離。因此，片膜內(nèi)通道開放所產(chǎn)生的電流流進玻璃吸管，用一個極為敏感的膜片鉗放大器測量此電流強度，即代表單一離子通道電流。 ?性能： 電極尖端 (1~5?m)與膜之間電阻 ?10 9 ? （ G?, 10G~100G?）的高封接（ gigaseals） , 大大提高了膜片鉗的可靠性和靈敏性，可測量 流， 1?m的空間分辨力和 10?s時間的分辨力。 ?意義： 膜上電壓依賴型離子通道有開與關(guān)兩種電導(dǎo)狀態(tài)。通道膜片鉗技術(shù)可直接觀察離子通道“開啟”和“關(guān)閉”。 膜片鉗 Patch Clamp Patch clamping record ionic currents through single channels ? The patch contains a voltagegated Na+ channel, ? Changing the membrane potential from –65 mV to –40 mV, ?Cause the channel to open,and current (I) will flow through it (e). ?The amplitude of the measured current at a constant membrane voltage reflects the channel conductance, and the duration of the current reflects the time the channel is open. a. A glass electrode onto the membrane of the neuron B. Applying suction through the electrode tip. c. Withdraw the electrode from the cell, the membrane patch was torn away. D. Ionic currents was measured as steady voltages across the membrane. The opening and closing of Na+ channels upon membrane depolarization (a): The electrical potential across a patch of membrane. When the membrane potential is changed from –65~40mV, the Na+ channels pop open. (b): Three different channels respond to the voltage step. (C) A model for how changes in the conformation of the Na+ channel protein might yield its functional properies. The shortcut pathway. （ a） Gprotei
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