資料剖析:通常熱學(xué)性質(zhì)∶通過I/V關(guān)系估算得到單通道濁度,觀察通道有無檢波。通過離子選擇性、翻轉(zhuǎn)電位或其它通道的條件初步確定通道類型。通道動力學(xué)剖析∶開放時間、開放機(jī)率、關(guān)閉時間、通道的時間依賴性失活、開放與關(guān)掉類型(簇狀猝發(fā),Burst)樣開放與閃爍樣短暫關(guān)掉(),物理門控性通道的開、關(guān)速度常數(shù)等數(shù)據(jù)。毒理學(xué)研究∶研究的抗生素,阻斷劑、激動劑或其它調(diào)制誘因?qū)νǖ阑顒拥挠绊懬闆r。綜合剖析得出結(jié)淪。在細(xì)胞膜的熱學(xué)模型中,膜電容和膜濁度構(gòu)成了一個并聯(lián)回路。日本全細(xì)胞膜片鉗研究
過去覺得,膜片鉗只能在培養(yǎng)細(xì)胞或酶解的細(xì)胞上進(jìn)行,這樣得到的細(xì)胞膜表面比較光滑,才才能產(chǎn)生高阻封接,但缺點是組織的正常三維結(jié)構(gòu)被破壞,但是對神經(jīng)中樞內(nèi)突觸特有的傳遞機(jī)能的研究未能展開。于是,一些學(xué)者構(gòu)建了組織切片膜片鉗技術(shù)(Slicepatch),能夠在喂奶植物腦片制備上做全細(xì)胞記錄。1992年,在腦片膜片鉗技術(shù)上,日本實驗室***報導(dǎo)在在體貓的視皮層用膜片鉗全細(xì)胞記錄研究了視剌激誘發(fā)的激動性和***性突觸后電位互相影響及節(jié)律性膜電位的變化規(guī)律。1993年,加拿大的Dodt和合作,借助紅外電視顯微鏡監(jiān)視,致使膜片鉗記錄不但能否在神經(jīng)元胞體及其樹突上進(jìn)行,并且可同時在這兩個不同的部位作膜片鉗記錄。全手動膜片鉗電壓鉗制膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的產(chǎn)生,增寬了記錄頻帶范圍,增強(qiáng)了幀率。
1937年,和在烏賊巨大神經(jīng)軸突細(xì)胞內(nèi)實現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)電記錄,獲1963年Nobel獎1946年,凌寧和創(chuàng)造拉制出前列半徑大于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(yīng)用使的電生理研究進(jìn)行了重命性的變化。(電流鉗技術(shù))由Cole和發(fā)明,并很快由和建立,真正開始了定量研究,完善了H一H模型(膜離子學(xué)說)細(xì)胞膜片,是近代激動學(xué)說的基石。1948年,Katz借助細(xì)胞內(nèi)微電極技術(shù)記錄到了終板電位;1969年,又否認(rèn)N—M接觸后的Ach以"量子式"釋放,獲1976年Nobel獎。1976年,美國的Neher和發(fā)明(膜片鉗)。并在蛙橫紋肌終板部位記錄到甲基膽堿造成的通道電壓。
膜片鉗技術(shù)的成立代替了電流鉗技術(shù),是細(xì)胞電生理研究的一個飛越,致使離子通道的研究,從宏觀深入到微觀,使昔日的“肉湯生理學(xué)(broth)”與“閃電生理學(xué)()”在分子水平上結(jié)合上去,使人們對膜通道的認(rèn)識耳目一新。當(dāng)前,生理學(xué)、生物化學(xué)學(xué)、生物物理、分子生物學(xué)和毒理學(xué)等多種學(xué)科正在把膜片鉗技術(shù)和膜通道蛋白重組技術(shù)、同位素示蹤技術(shù)和波譜技術(shù)等非電生理技術(shù)結(jié)合上去,協(xié)同對離子通道進(jìn)行較全的研究。不少實驗室早已將基因工程與膜片鉗技術(shù)結(jié)合上去,把通道蛋白有目的地重組于人工膜中進(jìn)行研究。構(gòu)想將合成的通道蛋白分子接種入機(jī)體以替換有缺陷和異常的通道的功能而達(dá)到的目的。在細(xì)胞膜的電激動過程中,脂類層膜電容的反應(yīng)是被動的,其電壓電流曲線是線性的。
膜片鉗技術(shù)實現(xiàn)了小片膜的孤立和高阻封接的產(chǎn)生,因為高阻封接使背景噪音水平增加,相對地增寬了記錄頻帶范圍,增強(qiáng)了幀率。另外,它還具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性和物理絕緣性。而小片膜的孤立使對單個離子通道進(jìn)行研究成為可能。單通道電壓1.典型的單通道電壓呈一種振幅相同而持續(xù)時間不等的脈沖樣變化。他有兩個濁度水平,即O和1,分別對應(yīng)通道的關(guān)掉和開效狀態(tài)。2.有的方形脈沖簇狀領(lǐng)取時,通道電壓不在同一水平,可以顯著觀察到不同數(shù)量離子通道所產(chǎn)生的電壓臺階,因而可推測出被測膜片的通道數(shù)量。3.有的通道可記錄到圓滑型和方波形兩種方式。4.有些通道開放活動是持續(xù)開放,中間被閃爍樣的關(guān)掉所中斷,產(chǎn)生burst開放。有些通道開放活動是簇狀開放與短期平淡交替出現(xiàn),形成簇狀領(lǐng)取串()因為膜片鉗檢查的是PA級的微電壓訊號,因而須要特殊的放大器及模數(shù)轉(zhuǎn)換器。日本全手動膜片鉗專題
了解離子通道的功能以及結(jié)構(gòu)的關(guān)系對于從分子水平深入剖析個別癌癥舉措等均具有非常重要的理論和實際意義。日本全細(xì)胞膜片鉗研究
高阻封接技術(shù)還顯著增加了電壓記錄的背景噪音,因而戲曲性地提升了時間、空間及電壓幀率,如時間碼率可達(dá)10μs、空間碼率可達(dá)1平方微米及電壓碼率可達(dá)10-12A。影響電壓記錄碼率的背景噪音不僅來自于膜片鉗放大器本身外,主要還是訊號源的熱噪音。訊號源仿佛一個簡單的內(nèi)阻細(xì)胞膜片,其熱噪音為σn=4Kt△f/R式中σn為電壓的均殘差根,K為波爾茲曼常數(shù),t為體溫,△f為檢測帶寬,R為內(nèi)阻值??梢?,要得到低噪音的電壓記錄,訊號源的電阻必需特別高。如在1kHz帶寬,10%精度的條件下,記錄1pA的電壓,訊號源電阻應(yīng)為2GΩ以上。電流鉗技術(shù)只能檢測電阻一般達(dá)100kΩ~50MΩ的大細(xì)胞的電壓,因而不能用常規(guī)的技術(shù)和制備達(dá)到所要求的幀率。日本全細(xì)胞膜片鉗研究
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