电生理与膜片钳技术简介
广州电生理膜片钳原理
广州电生理膜片钳原理
一、膜片钳技术简介
膜片钳技术是一种用于记录单个细胞或亚细胞电生理活动的方法。
它通过在细胞膜上形成一个小型突起，称为膜片，以隔离细胞膜和电极之间的直接接触。
这种技术使得科学家能够精确地测量细胞膜电位的变化，进而研究细胞的功能和生理过程。
二、广州电生理膜片钳原理详解
在膜片钳的控制下，一个被称为玻璃膜片的薄而坚硬的玻璃片将电极与细胞膜间隔开。
这使得电极能够记录到细胞的电活动信号，而不会干扰细胞膜的电位。
同时，膜片钳技术还能保护细胞免受电极插入引起的损伤。
此外，在缺氧水剂下保存细胞是膜片钳技术的另一个重要特点。
这种方法可以保持细胞的活性和完整性，使得电极能够记录到更加真实和可靠的细胞电活动信号。
因此，广州电生理膜片钳是一种高效、准确的电生理记录技术，被广泛应用于神经科学、心血管研究等领域。
三、广州电生理膜片钳技术的应用
广州电生理膜片钳技术在神经科学领域的应用主要包括研究神经元电活动、离子通道功能以及神经递质的释放和转运等。
此外，在心血管研究领域，该技术也被用于研究心肌细胞的电活动和离子通道功能等。
总之，广州电生理膜片钳技术是一种重要的电生理记录技术，能够精确地测量细胞膜电位的变化，进而研究细胞的功能和生理过程。
它具有高精度、高保真度和高可靠性等优点，被广泛应用于神经科学、心血管研究等领域。
上海电生理膜片钳原理
上海电生理膜片钳原理上海电生理膜片钳原理是电生理研究中重要的原理之一，它可以用来研究神经元的电学特性。
电生理膜片钳技术是一种采用灵活的膜片与钳子来研究细胞内电学活动的实验技术。
在这种技术中，膜片被用作电极，而钳子类似于一种电子学仪器，用于探测和控制外界电学刺激等活动。
上海电生理膜片钳原理包括四个基本步骤：检测信号，施加外界刺激，观察细胞电学变化，记录实验结果。
首先，膜片会被悬挂在测试仪上，然后用钳子夹住膜片，使之与测试仪完全连接。
接下来，在测试仪上检测膜片上的脉冲信号。
然后，施加一定的外界刺激，比如外部电磁场、电声波及离子流等，以及改变电流和压力等，在膜片上产生一定的变化。
最后，观察细胞的电学变化，并记录实验结果，用于今后的研究与比较。
电生理膜片钳技术对于神经元的研究非常重要，因为它可以用于观察和检测神经细胞的电学活动，而且操作简单，耗时短，准确度高，可以很快得到可靠的成果。
此外，它还可以用来测量细胞受到不同外界刺激后产生的反应，以及细胞内化学信号的调节。
由于它是一种综合型的研究方法，因此在多种实验中都有很好的应用。
上海电生理膜片钳原理不仅可以用来研究神经元，而且可以用于研究其他细胞，比如细胞增殖、凋亡及细胞内信号转导等。
该原理也有助于研究植物细胞的受环境刺激的反应，可以用来探索植物的光合作用。
上海电生理膜片钳原理被广泛应用于各种研究，从生物医学实验到工业分析，被证明是一种重要而有效的技术。
上海电生理膜片钳技术的发展可以追溯到20世纪50年代，当时主要用于研究神经元的电学活动，进而探索神经递质的作用机制。
与此同时，也有许多改进，使其可以用于其他领域，例如植物细胞、细菌等。
现在，电生理膜片钳技术已经广泛用于各种领域，包括生物医学、工业科学和农业研究等，发挥着重要作用。
综上所述，上海电生理膜片钳原理被广泛应用于研究神经元和其他细胞受到外界刺激后产生的电学反应，并可以探索细胞内信号调节的机制，也为工业和农业等多个领域提供了重要支持。
南京药理学膜片钳电生理技术原理
南京药理学膜片钳电生理技术原理
南京药理学膜片钳电生理技术是一种电生理研究技术，主要用于研究神经细胞或肌细胞的离子通道、离子泵等生理学特征。
该技术通过精细的电极制备和膜片吸附技术，可以在微小范围内对细胞膜上的离子通道做直接测量，从而探测细胞膜电位和电流。
该技术的原理是在一条微细的玻璃电极制成的药理学膜片上吸附悬浮的细胞，使细胞的膜紧贴于药理学膜片的通道上。
然后使用电生理技术进行实验，测量当细胞膜上某个离子通道开放时，离子的电流就会通过药理学膜片钳的电极进入记录器中，从而获得离子通道的电流、电位等信息。
同时，通过改变细胞膜上的离子浓度或加入药物，可以研究离子通道的特性，如激动、抑制、选择性等方面的生理学特征。
南京药理学膜片钳电生理技术在研究神经和肌肉等细胞膜上离子通道的生理学特征方面具有广泛的应用，如研究钙离子、钠离子、钾离子等离子通道的生理学特征，探索离子通道的结构及其功能解析等方面。
膜片钳记录法
膜片钳记录法（Patch Clamp Recording）是一种生理学实验技术，用于测量细胞膜离子通道或受体的电生理特性和活动。
该技术的基本原理是使用微型玻璃电极将一个非常小的玻璃管（称为膜片）贴附到单个细胞的表面上，从而形成一个微小的、高阻抗的突触点。
然后在膜片和细胞膜之间形成一个密封，并使用微电极或电极芯片记录跨越这个突触点的电位变化。
这种技术可以测量非常小的电流变化（尤其是亚毫安级别），因此非常适合研究离子通道和受体的活动。
通过控制细胞环境的情况，例如改变温度、pH值或添加化学物质，可以进一步调节离子通道和受体的电生理属性及其响应模式。
这种方法还可以用于研究各种细胞类型的电生理特性，包括神经元和心肌细胞等。
膜片钳记录法是一种十分精密的技术，在操作过程中需要非常小心谨慎，以避免损坏细胞或膜片。
同时，该技术需要一定的专业知识和设备支持，因此通常由有经验的生理学家和技术人员来执行。
总之，膜片钳记录法是一种重要的电生理技术，已经成为研究离子通道和受体的电生理学特性的关键工具之一，对于揭示神经、心血管等多种疾病的发病机制和治疗方法也具有重要意义。
上海细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
上海细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤上海细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
一、技术原理
膜片钳电生理学是一种利用膜片平板钳技术来研究细胞内电位
变化和影响细胞内电位的因素的技术。
它可以报道细胞内电位的变化情况，探索细胞的内源性和外源性电位协调机制，研究细胞内电位的调节机制，进而研究细胞内信号转导的机制。
二、实验步骤
1. 膜片制备
（1）将管测仪清洗干净，加入约5ml测定液；
（2）以低浓度药剂去除细胞内的Chloride离子等离子混合物，准备独立的Chloride离子作为探针；
（3）用手注入细胞膜片，将药剂和Chloride离子完全混合；
（4）用滤纸将药剂Wash掉，每次100ul，用重力将它们从滤纸上吸附下来；
（5）将除在管中的细胞膜片送入实验箱中，将其安装在膜片平板钳中；
（6）将管测仪的开关打开，按照软件的指示准备好实验。
2. 测量
（1）定时对每个膜片进行测量，以获取膜片电流的变化；
（2）记录细胞内电位的变化情况；
（3）观察膜片电流在不同条件下的变化趋势。
3. 数据处理
（1）将测量的数据记录在Excel表中；
（2）按照分析要求，对原始的测量数据进行处理；
（3）计算出每个膜片的平均电位和标准差，并将结果可视化；
（4）根据测量的电位，探究细胞内的电位调节机制。
4. 实验结果分析
根据实验结果，进行定量分析，研究细胞内电位的变化、比较不同药剂对电位变化的影响，以及探究细胞内信号转导的机制。
武汉电生理膜片钳原理
武汉电生理膜片钳原理武汉电生理膜片钳原理是一种在细胞内用于夹取和定位膜片的技术。
这种技术使用精密的微电子设备，可以在细胞中操作小到几十微米到数毫米的膜片，并可以控制膜片的位置或者把膜片吸附到细胞表面上。
这种技术包括两个部分：一部分是使用一种叫做“微电子抓取”的微电子设备，它可以夹取细胞表面上的膜片；另一部分是使用一种叫做“光学抓取”的微电子设备，它可以夹取细胞内的膜片。
微电子抓取是一种用于夹取膜片的方法，它使用一种叫做“微电子抓取”的微电子设备，可以夹取直径小于50微米的膜片，并将膜片放置到细胞表面上。
这种设备是一种微电子机械装置，它可以精确地夹取膜片，并将膜片放置到细胞表面上。
而光学抓取则是一种用于夹取膜片的方法，它使用一种叫做“光学抓取”的微电子设备，可以夹取直径小于50微米的膜片，并将膜片放置到细胞内的特定位置。
这种设备是一种光学机械装置，它可以精确地夹取膜片，并将膜片放置到细胞内的特定位置。
武汉电生理膜片钳原理也可以用于细胞内电生理实验，例如测量细胞内电位、电流和其他电生理变化，以及实时检测细胞内的信号转导途径。
由于膜片钳可以夹取精确的膜片，因此可以在细胞内进行更准确的电生理实验，从而更好地理解细胞内的电生理机制。
与传统的电生理膜片技术相比，武汉电生理膜片钳原理的优势在于可以夹取精确的膜片，而不是整块膜片，并且可以控制膜片的位置或者把膜片吸附到细胞表面上。
这样，可以更加精确地检测细胞内的电生理变化和信号转导途径，从而更好地理解细胞内的电生理机制。
总之，武汉电生理膜片钳原理是一种用于细胞内夹取和定位膜片的技术，可以更精确地检测细胞内的电生理变化和信号转导途径，从而更好地理解细胞内的电生理机制。
该技术的应用为细胞生物学研究提供了一种新的手段，进一步推动了细胞内电生理实验的研究。
合肥细胞生物学电生理膜片钳原理及步骤
合肥细胞生物学电生理膜片钳原理及步骤
合肥细胞生物学电生理膜片钳是一种实验技术，用于研究细胞膜的离子转运和通道功能。
具体原理及步骤如下：
原理：
膜片钳分为两种：内破式和外破式。
内破式膜片钳是使用吸管吸引细胞，通过内破细胞膜来接触细胞内部，外破式膜片钳则是通过压力控制膜片和细胞膜的接触。
步骤：
1. 实验者需要制备一些玻璃膜片，并涂上一层细胞贴壁剂，使其变得亲水。
2. 首先，需要生长细胞并将其放入培养皿中，保证其在适当的环境下生长。
3. 实验者使用一个钳子将一块膜片夹在微调杆上，并将其移动以接近细胞膜。
4. 然后，使用一个微小的吸孔将膜片吸附在细胞上，使其吸附在膜片上。
5. 实验者会给膜片和细胞提供一些膜平衡液，帮助膜片更容易地接触到细胞膜。
6. 接下来，实验者会通过调节电路并施加微小电压来观察膜片和细胞膜的交互
作用。
7. 在观察的过程中，实验者可以通过一个耳机来听到来自膜片上的信号。
8. 最后，实验者便可以分析信号并弄清楚细胞膜中的离子转运和通道功能。
细胞电生理与膜片钳技术_康华光
收稿日期:2000-2-29作者简介:康华光(1925～),教授文章编号:1000-6974(2000)03-0155-06[膜片钳技术(一)] 本讲座介绍现代电生理研究的基本方法———膜片钳技术,共分四讲,内容包括:细胞电生理与膜片钳技术,单通道和全细胞记录技术,细胞分泌活动的实时监测技术以及细胞内钙离子浓度的测量和钙信号。
全讲座由武汉华中理工大学生物物理与生物化学研究所康华光教授组织撰写和定稿。
—编者—细胞电生理与膜片钳技术康华光华中理工大学生物物理与生物化学研究所 (湖北,武汉,430074) 提要 本讲座介绍细胞电生理的基本知识及其基本方法。
包括细胞的简单结构、细胞膜的化学组成和生物电信号的产生机制。
膜片钳技术是现代电生理研究的基本方法,它涉及实验系统的组建和实验过程中的关键技术。
关键词 细胞电生理;生物电信号;膜片钳技术 中图分类号:Q6-33 文献标识码:ACellular Electrophysiology and Patch Clamp TechniqueKANG Hua -guangHuazhong University of Science and Technology Abstract The fundamentals of cellular electrophysiology and its basic method are described here .The simplyfied structure of the cell ,the chemical constitutes of the membrane ,and the mechanism of the bioelectric signal generation are in -cluded .The patch clamp is the fundamental methodology in modern electrophysiology research .It is closely related to the construction of the laboratory setup and the key technique in experimental procedure . Kdy Words cellular electrophysiology ;bioelectric signal ;patch clamp technique 细胞是动物和人体的基本组成单元。
细胞电生理学基本原理与膜片钳技术
细胞电生理学基本原理与膜片钳技术细胞电生理学是研究细胞内外电流、电压变化以及与生物学功能的关系的学科。
而膜片钳技术则是细胞电生理学中最重要的实验技术之一，用于测量细胞膜上离子通道的电流。
细胞电生理学的基本原理是通过测量细胞膜上的电位变化来研究细胞内外离子的分布和运动。
细胞膜是由脂质双层组成的，其中包含了各种离子通道和离子泵，这些离子通道和泵的开闭状态会导致细胞内外离子浓度的变化，从而产生电位的变化。
膜片钳技术是一种高精度的电生理记录技术，通过将玻璃微电极与细胞膜紧密接触，形成一个微小的隔离空间，从而可以测量细胞膜上的电位变化。
膜片钳技术主要包括两种形式：全细胞膜片钳和单通道膜片钳。
全细胞膜片钳技术是将玻璃微电极与细胞膜上的一个小区域接触，通过控制微电极与细胞膜的紧密接触程度，形成一个微小的隔离空间，从而可以记录到整个细胞膜上的电位变化。
全细胞膜片钳技术可以用来研究细胞内外离子浓度的变化、离子通道的活性以及细胞内外离子的转运等。
单通道膜片钳技术是将玻璃微电极与细胞膜上的某一个离子通道接触，通过控制微电极与细胞膜的紧密接触程度，形成一个微小的隔离空间，从而可以记录到单个离子通道的电流变化。
单通道膜片钳技术可以用来研究离子通道的电导率、选择性以及开闭状态等。
膜片钳技术的关键是保持微电极与细胞膜的紧密接触，这需要一定的技术和经验。
在进行膜片钳实验时，需要注意控制微电极与细胞膜的距离、微电极的阻抗以及细胞膜的稳定性等因素，以确保记录到准确的电位变化或电流变化。
膜片钳技术的应用非常广泛。
它可以用来研究离子通道的结构和功能，揭示离子通道与各种生物学功能的关系。
比如，通过记录钠通道的电流变化，可以研究神经细胞的兴奋性和抑制性传递过程；通过记录钾通道的电流变化，可以研究细胞的稳定性和兴奋性调节等。
膜片钳技术还可以用于药物筛选和药理学研究。
通过记录离子通道的电流变化，可以评估不同药物对离子通道的影响，从而筛选出具有特定药理作用的药物。
膜片钳技术原理及相关基本知识
膜片钳技术可以用于研究内分泌系统的电生理特性，了解激素分泌的 调节机制。
其他领域的应用
肿瘤学研究
膜片钳技术可以用于研究肿瘤细胞的 电生理特性，了解肿瘤的发生和发展 机制。
免疫学研究
膜片钳技术可以用于研究免疫细胞的 电生理特性，了解免疫反应的调节机 制。
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膜片钳技术可以用于药物筛选， 快速筛选出具有潜在治疗作用的 药物。
膜片钳技术可以用于研究药物对 离子通道的影响，了解药物的副 作用和不良反应。
生理学领域的应用
心血管系统研究
膜片钳技术可以用于研究心血管系统的电生理特性，了解心脏和血 管的电活动和功能。
呼吸系统研究
膜片钳技术可以用于研究呼吸系统的电生理特性，了解呼吸肌的电 活动和功能。
膜片钳技术的应用领域
生理学研究
研究细胞膜离子通道的电生理 特征和功能，揭示生理状态下
细胞膜电活动的规律。
药理学研究
研究药物对离子通道的作用机 制和效果，为新药研发提供实 验依据。
神经科学研究
研究神经元和神经网络的电活 动和信息传递机制，揭示神经 系统的工作原理。
疾病机制研究
研究疾病状态下细胞膜离子通 道的异常变化，为疾病诊断和
数据采集
使用膜片钳系统记录细胞膜 电位变化，通过放大器和记 录器获取数据。
数据筛选
排除异常或噪声数据，确保 数据质量。
数据转换
将原始数据转换为适合分析 的格式，如电压值或电流值 。
数据分析方法
统计分析
对数据进行统计分析，如平均值、标准差、相 关性等。
频谱分析
对数据进行频谱分析，以了解信号的频率成分。
膜片钳技术适用于多种细胞 类型，包括神经元、肌肉细 胞、上皮细胞等，具有广泛 的应用范围。
细胞电生理学与膜片钳技术ppt课件
CCD Camera
Vibration Isolation Table
Micro-Manipulators Remote Controller
Electrophysiology-Apparatus
DAD-VC system
MicroManipulators
CCD Camera
Electrophysiology-Apparatus
钠通道 钙通道 钾通道
神经类钠通道 骨骼肌类钠通道 心肌类钠通道(持久、瞬时)
L-型（心肌窦房结、房室结）；T-型（心脏传 导组织）；N-型（中枢神经系统神经元和突 触部位）；P-型（大脑）；Q-型（小脑、海 马、脊髓）；R-型（神经细胞）
瞬时外向钾通道 (Ito) 延迟整流钾通f)
失活 状态
Inactive
state
复活
recovery 静息 状态
resting state
二、门控特性(Gating)：
失活状态不仅是通道处于关闭状态， 而且只有在经过一个额外刺激使通道从 失活关闭状态进入静息关闭状态后，通 道才能再度接受外界刺激而激活开放。
失活
inactivation
开放 状态
心血管系统主要有: 1.乙酰胆碱激活钾通道(KACh)：参与迷走调控。 2. ATP敏感钾通道(KATP)：心肌缺血、缺氧开放。 3.钙激活钾通道(KCa)：参与血管张力调控。
配体门控离子通道
KACh
KCa
ACh作用于M受体 去极化、[Ca2+]i↑
KATP
细胞内 ATP/ADP↓
增加舒张电位 复极化或超极化 缩短动作电位时程
细胞上，当钙通道尚未激活时，钠通道已经失活。 ➢ 对离子的选择性较低：在细胞外Ca2+浓度（[Ca2+]o）下降
膜片钳技术及应用
膜片钳技术的应用领域
神经科学
研究神经元离子通道与动作电 位的产生和传播，以及药物对
神经元功能影响。
心血管
研究心脏离子通道与心律失常 的关系，以及抗心律失常药物 的作用机制。
药理学
研究药物对离子通道的作用机 制和效果，以及新药的开发和 筛选。
其他领域
膜片钳技术还可应用于内分泌 、免疫等领域，研究相关细胞
利用膜片钳技术，可以研究神经元在长期和短期内的电生理变化，了 解学习、记忆等认知过程的神经机制。
药物筛选与开发中的应用
药物作用机制的研究
膜片钳技术可以用于研究药物对离子通道或受体电流的影响，从 而揭示药物的作用机制。
药物筛选
通过膜片钳技术，可以在细胞或组织水平上快速筛选出具有特定 药理作用的药物候选物。
物或其他因素对细胞膜功能的影响。
03 膜片钳技术的应用实例
神经科学研究中的应用
神经元电活动的记录
膜片钳技术可以用来记录单个神经元在静息状态和刺激下的膜电位 变化，从而研究神经元的兴奋性和电生理特性。
突触传递的研究
通过膜片钳技术，可以记录突触后电位，研究神经递质释放、受体 激活和信号转导等过程。
神经可塑性的研究
在医学诊断与治疗中的应用
疾病诊断
膜片钳技术可用于检测细胞膜离子通道的异常变化，从而对某些 疾病进行早期诊断，如癌症、神经退行性疾病等。
药物研发
通过膜片钳技术可以研究药物对离子通道的作用机制，为新药研发 提供有力支持。
个体化治疗
根据患者的离子通道基因变异情况，膜片钳技术可以为个体化治疗 提供精准的用药建议。
高通量与高灵敏度
通过改进膜片钳技术的设计和材料，有望实现高通量和高灵敏度的检测， 从而能够同时记录多个细胞或同一细胞的不同活动，提高实验的效率和 精度。
心脏电生理技术基础(膜片钳)
在这个介绍性部分，我们将探讨心脏电生理技术基础中的膜片钳。
膜片钳的工作原理
膜片钳是一种用于研究和探索心脏电生理活动的工具。它通过将电压施加在 细胞膜上，控制离子通道的开闭以观察和记录细胞的电活动。
常见的膜片钳类型
1 全细胞膜片钳
通过创建一个完整的细胞 内外环境，用于研究细胞 内信号和离子流。
膜片钳也可以应用于神经细 胞研究，了解神经元的电活 动。
膜片钳的优缺点
1 优点
提供高分辨率的电生理数据，能够直接测量细胞内外的离子流动。
2 缺点
操作复杂，需要专业的技术和设备。
膜片钳的使用注意事项
1 细心准备
确保实验仪器和玻璃微电极都处于最佳状态。
2 稳定细胞
维持稳定的温度和pH值，以保证细胞膜的健康和稳定。
3 小心处理
小心操作，避免破坏或污染微电极。
结论和要点
膜片钳是一种重要的工具，用于研究和理解心脏和神经细胞的电生理活动。在正确使用和操作的情况下，它可 以提供有价值的数将玻璃微电极插入细 胞内部，探测细胞内离子 流。
3 外部断膜片钳
通过将玻璃微电极附着在 细胞外表面，记录细胞外 离子流。
膜片钳的应用领域
心脏疾病研究
膜片钳可以帮助研究心脏的 电生理特性，了解心脏疾病 的发生机制。
药物研发
通过使用膜片钳，可以评估 药物对心脏细胞电活动的影 响。
神经科学研究
心脏电生理技术基础(膜片钳)
膜片钳实验操作技巧
准备工作
细胞处理
操作步骤
准备好玻璃微电极、电极填充
获取目标细胞，如心肌细胞或
将玻璃微电极进入细胞膜，形
液和录音设备。
神经元，进行培养和处理。
成一个密封，调整电极位置，
记录和分析电流。
结论和展望
膜片钳是研究心脏电活动和细胞膜离子通道的重要工具。随着技术的进步，
膜片钳的应用范围将进一步扩大，为心脏病、神经科学和药物研发等领域提
供更多的研究突破。
膜片钳的分类
全细胞膜片钳
内外膜片钳
通过破坏细胞膜，将膜片与细胞内外连接，可
只破坏细胞膜的一侧，可以选择性地记录细胞
以记录到细胞内外的完整电活动。
内或细胞外的电活动。
斜膜片钳
差分膜片钳
将膜片与细胞膜倾斜连接，可以记录到细胞内
通过使用两个膜片钳同时记录细胞内外的离子
部的离子通道电流。
通道电流，可以获得更精确的记录。
心脏细胞的电活动和离子通道功能。
变化，帮助研究神经传递机制。
药物筛选和研发
基因工程研究
膜片钳可以用来评估潜在药物对离子通道的作用，
通过记录细胞膜上的电活动，可以研究基因工程对
帮助药物筛选和研发。
细胞功能的影响。膜片钳的优源自点1优点 高分辨率记录细胞膜上的离子电流；可以精确地控制实验条件。
2
缺点
膜片钳的工作原理
膜片钳使用一根玻璃微电极将电极进入细胞膜，形成一个密封。通过施加负压，使电极与细胞膜贴合，形成一
个高阻抗的接触。然后，通过改变电极与细胞膜之间的电位差，可以测量细胞膜上的离子电流。
研究应用举例
心脏细胞的离子通道研究
细胞电生理学与膜片钳技术资料
膜片钳技术实现膜电位固定的关键 是在玻璃微电极尖端边缘与细胞膜之间 形成高阻（ 10ＧΩ ）密封,使电极尖端开 口处相接的细胞膜片与周围环境在电学 上隔离,并通过外加命令电压钳制膜电位。
由于玻璃微电极尖端管径很小,其下膜面 积仅约1μｍ2,离子通道数量很少,一般只有一 个或几个通道,经这一个或几个通道流出的离 子数量相对于整个细胞来讲很少 , 可以忽略 , 也就是说电极下的离子电流对整个细胞的静 息电位的影响可以忽略 , 那么 , 只要保持电极 内电位不变,则电极下的一小片细胞膜两侧的 电位差就不变,从而实现电位固定。
• 为研究化学门控性通道性质，我国学者秦 达 意 采 用 oil-gate concentration jump method ，配合膜片钳记录和分析离子通 道在各种化学条件下的开放与关闭以及激 活与失活的动态过程。
选择性（selectivity） 门控性（gating）
研究技术：
膜片钳技术和分子克隆技术
通道蛋白——离子通道
• 配体门控通道 阳离子通道：乙酰胆碱、谷氨酸、五羟色胺受体 阴离子通道：甘氨酸和γ－氨基丁酸受体
乙酰胆碱受体
通道蛋白——离子通道
• 电压门控通道：钾、钠、钙离子通道
电压门控钾离子通道
通道蛋白——离子通道
磷脂双层的 屏蔽作用
Na-K 泵
离子的跨膜分布
[K+]o << [K+]i [Na+]o >> [Na+]i
离子通道
(ion channels)
离子通道是细胞膜上的一种特殊整合蛋白，对某 些离子（K+、Na+、Ca2+等）能选择通透，其功能是细 胞生物电活动的基础。
膜片钳实验技术入门---基本原理与操作
膜片钳实验技术入门------基本原理与操作关兵才 李国华 刘理望按：本文乃于2003年根据较旧型号的仪器写成，后被《机能实验科学》 （郑先科主编，北大医学版，2006）收入。
因新旧仪器基本原理和操作步骤大同小异，现对原文略作修改和标注，供同学们参考。
【实验目的】1. 了解膜片钳技术的基本原理和操作。
2. 初步学习电压依赖性离子通道电流的基本记录方法。
【实验原理】一、膜片钳技术原理简介膜片钳(patch clamp)是一种主要用于检测细胞膜离子通道活动的电生理技术，按工作方式可区分为电压钳(voltage clamp)和电流钳是最基本的工作方式，即对细胞膜电位进行人为控制，如将膜电位钳制于某一固定水平，或在此基础上再施以阶跃(step)式或斜坡式(ramp)电压刺激，同时记录跨膜电流，从而分析细胞膜通道的活动。
电流钳即人为控制经微电极对细胞进行注射的电流（等于离子通道电流与细胞膜电容电流之和），同时记录膜电位及其变化。
若注射电流为零即常用的零位钳流，用于测量细胞膜静息电位，若注射方波脉冲刺激电流，用于诱发、观测动作电位。
另外，膜片钳技术还常用于观测细胞膜电容, 从而推测分泌细胞的活动情况。
下面主要介绍其电压钳工作方式的基本原理。
（注：在电生理资料中，因通常将细胞外液和记录系统的“地”点相连作为参考点即零电位点，所以电位和电压两个概念经常混用。
）根据膜片钳实验中受检细胞膜的型式（configuration）不同，又可将膜片钳分为全细胞式(whole-cell)、细胞贴附式(cell-attached 或on-cell)、内面朝外式(inside-out)、外面朝外式(outside-out)等四种模式。
(一)全细胞式1．电压钳制和电流记录的实现图9-9为全细胞式膜片钳工作原理示意图。
图9-9 全细胞膜片钳实验原理示意图A1：运算放大器；A2：单倍增益差动放大器；R f：反馈电阻；V p：电极电位（A1反向输入端电位）；V c：A1同向输入端电位；C in：输入端杂散电容；C p：电极电容；Rs：串联电阻；C m：细胞膜电容；R m：细胞膜电阻；E m：细胞膜内在电位(指钳压时的细胞膜诸通道状态决定的内在Goldman-Hodgkin-Katz平衡电位)；V o：A2输出端电位；V-offset：偏移电位补偿电位；C c：用于电容补偿的电容；V c(app)：表观钳制电压即欲施加于受试膜片的电压；图中⊕和表示求和电路将充有电解质溶液的玻璃微电极（glass microelectrode或 recording pipette）利用负压紧密吸附于细胞表面，形成吉欧即千兆欧（109Ω）级高阻封接，进一步对微电极内施加负压、将放大器（以下简称运放）A1在深度负反馈工作状态下的“虚短路（virtual short circuit）”原理实现，即只要A1工作于线性范围内，其反向输入端的电位V p总是等于同向输入端的电位V c，这两个输入端之间虽非短路却类似于短路。
杭州神经生物学膜片钳电生理技术原理
杭州神经生物学膜片钳电生理技术原理
杭州神经生物学膜片钳电生理技术原理
一、概述
膜片钳电生理技术是一种用于检测神经元功能的有效技术，它可以记录神经元细胞内的电位变化，从而获得神经细胞活动的定量信息。
膜片钳电生理技术可以在培养皿内对神经元进行长时间观察，以及在体内对神经元的活动机理进行研究。
膜片钳电生理技术通过把膜片钳电极插入细胞的膜片中，电生理技术可以实现对神经元功能的定量化研究。
膜片钳电极可以准确地测量因果物质和电解质释放而引起的膜片内电位变化的大小，从而可以提高细胞膜膜反应的准确性。
它为神经细胞活动的研究提供了可靠的定量信息，也是目前研究神经通路和药物作用的重要工具。
二、工作原理
膜片钳电生理技术是一种定量的技术，通常用于实验室中的神经生物学研究，可以检测细胞的多种活动指标，可以在实验室中研究神经通路和药物作用的机制。
膜片钳电生理技术是利用膜片钳电极插入神经细胞膜的特点，来检测神经元细胞内膜电位的变化。
膜片钳电极可以非常精确地检测因果物质和电解质释放而产生的膜内电位变化，比如神经元细胞内的乙酰胆碱，胆碱能，神经肽和突触可塑性的变化。
膜片钳电生理技术的原理是将膜片钳电极插入神经细胞膜中，电位变化会被膜片钳电极的两端传递给记录仪，由记录仪转换为电信号，
记录仪会对这些转换的电信号做记录，最后就可以实时记录神经细胞内膜变化的电压。
通过膜片钳电生理技术，可以准确地检测到神经元细胞内的膜电位变化情况，从而给出神经元细胞活动的定量信息，帮助研究者深入研究神经元细胞的活动机理。
芜湖细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
芜湖细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤》
一、电生理技术原理
芜湖细胞生物学膜片钳电生理技术是一种以测量膜片的膜电位
来获取细胞动力学变化的技术。
细胞的膜电位可分为静止电位、活动电位和可逆电位三种。
膜片钳电生理技术可以获取膜片中细胞的静止电位，从而研究细胞的功能特性。
芜湖细胞生物学膜片钳电生理技术的原理是：利用外部电压通过两个储存电荷的管分别从两个极端给细胞膜上和细胞内供电，细胞内电荷减少，产生一个负压，使细胞膜上的外部电荷排出，细胞膜上的电位改变，膜片手段就可以测量到这种改变，从而研究细胞的动力性特征。
二、步骤
1)灌注细胞
利用细胞悬浮液，在膜片上样品灌注细胞。
2)建立稳定膜片钳稳定
在膜片钳内摆放上相应细胞液，调节膜片钳大小，达到恒定流量，以建立稳定的膜片钳稳定电位。
3)测量电位
使用膜片钳把细胞液中的细胞膜电位测量出来，测量的电位单位为mV，精确度较高。
4)记录电位
在膜片钳的控制器上记录实验时细胞膜电位的数据，以便进行分析。
5)处理数据
对记录的膜片数据进行处理，以定量的方式观察细胞的动力学变化，以获得有效的结果。
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electrophysiological recording
易小璇 华中科技大学 生科1202班
School of Life Science, Huazhong University of Science & Tecnoligy.
CONTENT
01
02 03 04
神经电生理记录的方法
连续记录至少40分钟的基线,然后进行强迫游泳15分钟同时
记录大鼠的不动时间,大鼠取出后让大鼠体温恢复。
记录EPSP。24时后强迫游泳5分钟，记录不动时间,大鼠取 出后擦干且恢复体温后,再次记录兴奋性突触后电位至少两个小时。
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 08
3.诱导内源性LTP 强迫游泳训练之后 诱导了短暂的突触 抑制(大约持续16 分钟),在60分钟之 内反转成长时程增 强。 训练前给予 NMDA受体的结 抗剂氯胺酮可以阻 断训练诱导的内源 性突触增强
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 09
4.排斥诱导外源性LTP
没有经过强迫游泳 训练的大鼠可以稳 定诱导出长时程增 强,而强迫游泳可以 损伤长时程增强的 诱导。
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 10
5.结论
强迫游泳中的 习得性绝望可以在 海马CA1脑区诱导
这种长时程增 强可以排斥高频电 刺激进一步诱导长
Methods of Neuroeclectrophysiology Recording
应用：海马突触可塑性研究
Applyment:Research of Hippocampus Synaptic Plasticity
突触前抑制VS.突触后抑制
Presynaptic Inhibitiong vs. Postsynaptic Inhibition
4.脑电图技术（记录电场）
操作方便
无损伤
广泛运用于人类脑功能研究
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 06
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PART TWO
应用：海马突触可塑性研究
Appyment:Research of Hippocampus Synaptic Plasticity
1.强迫游泳动物模型
抑郁症
不动时间
这种长时程增 强是受内源性的 NMDA受体依赖
出长时程增强。
时程增强
的。
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 11
03
PART THREE
突触前抑制VS.突触后抑制
Presynaptic Inhibitiong vs. Postsynaptic Inhibition
突触前抑制VS.突触后抑制
强迫游泳动 物模型
习得性绝望
海马
推测海马参与了大鼠强迫游泳测试中的习得性绝望
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 07
2.电生理实验记录EPSP
schaffercoll ateral-CAl 通路
基线
游泳15min， 记录EPSP
24h后游泳 5min，记录
刺激电极：定位于海马的Sehaffer侧枝。施加方波 记录电极：定位于海马的CA1辐射层。记录EPSP
参考文献
References
02
01
PART ONE
神经电生理记录的方法
Methods of Neuroeclectrophysiology Recording
1.细胞内记录（记录电压差）
将记录电极插入神经元胞体内
记录神经元膜内的电位变化
记录到的神经电活动较为真实
在离体记录中应用比较广泛， 而在清醒动物中成功率较低
突触后抑制：突触后膜产生抑制性后电位，从而使后膜兴奋性下降。
Cl-内流而使后膜超极化所导致。
突触前抑制：B神经元轴突在产生动作电位前已经局部被A去极化，所以产 生动作电位时膜电位变化幅度减小，释放的递质减少，C兴奋性后电位降低。
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 12
04
PART FOUR
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 03
2.细胞外记录（记录电压差）
把记录电极插到被测神经元附近
记录周围神经时，只能记录到动作电位
能够保持细胞功能的完好
广泛应用于检测清醒动物的 神经元电活动
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 04
3.膜片钳记录（记录离子电流）
细胞贴附式：膜片钳技术中其它记录方法的基础。用微电极接触细胞膜， 对微电极施加负压，对局部细胞膜上的离子电流进行记录。
易ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ璇 华中科技大学 生科1202
School of Life Science, Huazhong university of Science & Tech.
全细胞模式：在细胞吸附模式上给细胞膜进一步施加负压，将被封接 膜片打穿，记录膜片以外部位的全细胞膜的离子电流。
内面向外模式：在细胞吸附模式基础上，将形成巨阻抗封接的膜片微电极 向上提起，使膜片从细胞体上被切割下来
优点：露出的电流极少，能够正确地进行电压固定 缺点：对细胞造成了不可避免的机械性刺激
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 05
参考文献
References
参考文献
神经电生理记录的原理与方法_蓝永生。
情绪记忆的海马突触可塑性机制研究_段婷婷
电生理方法记录果蝇幼虫NMJ突触潜力_Wendy Imlach, Brian D. McCabe
突触电生理记录，易小璇，华中科技大学生命学院 13
感谢各位聆听
Thanks for Listening