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电压钳实验原理与方法电压钳（Voltage clamp）实验是一种用来研究细胞离子通道的电压依赖特性的实验方法。
通过在细胞膜上施加一个恒定的电压，实验人员可以测量细胞离子通道的电流，从而研究电压依赖性。
本文将介绍电压钳实验的原理和方法。
1.原理电压钳实验的原理是将一个电极放置在细胞膜外侧，另一个电极放置在细胞膜内侧，形成一个电压差。
然后使用一个电压钳机器，将电压保持在一些恒定的值上，以保持细胞膜电位不变。
当细胞膜上的离子通道打开或关闭时，会有一定的离子流经过电极，产生一个电流。
通过测量这个电流的变化，可以研究细胞离子通道的性质和特性。
2.方法（1）准备细胞样本：从动物或植物组织中分离出需要研究的细胞，并将其置于一个培养皿中。
确保细胞在实验过程中保持活性和健康。
（2）准备电极：使用细玻璃管制备两个电极，一个电极插入细胞外侧，另一个电极插入细胞内侧。
电极要尽量细长且不会损伤细胞膜。
（3）接入电压钳：将电极连接到电压钳机器上，并设置所需的电压值和实验参数。
（4）施加电压：开启电压钳，将细胞膜电位保持在设定的电压上。
（5）测量电流：通过电极测量细胞内外离子通道产生的电流，并记录下来。
可以通过记录仪或计算机进行数据采集和储存。
（6）改变电压：根据实验需要，改变电压钳的设定值，以研究离子通道的电压依赖性。
可以重复步骤（4）和（5），记录不同电压下的电流变化。
（7）分析数据：使用一些统计学方法和计算模型，对实验结果进行分析和解释。
可以通过拟合曲线或计算离子通道的动力学参数来评估离子通道的性质。
3.注意事项在进行电压钳实验时，需要注意以下几点：（1）选择适合的细胞：根据研究目的，选择适合的细胞类型进行实验。
一般来说，电压钳实验适用于具有离子通道的细胞，如神经元、心肌细胞等。
（2）保持细胞活性：细胞在实验过程中要保持活性和健康，避免受到损伤和死亡。
可以使用培养基、体外流体等方法来维持细胞的生理状态。
（3）操作细心：电极插入细胞时要尽量避免损伤细胞膜，避免引入杂质或导致细胞膜损伤。
膜片钳技术原理与基本操作1976 年Neher 和Sakmann 建立了膜片钳技术（Patch clamp 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上单一的或多数的离子通道分子活动的技术。
1981 年Hamill, Neher 等人又对膜片钳实验方法和电子线路进行了改进，形成了当今广泛应用的膜片钳实验技术。
该技术可应用于许多细胞系的研究，也是目前唯一可记录一个蛋白分子电活动的方法，膜片钳技术和克隆技术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 年诺贝尔医学与生理学奖。
一、膜片钳技术的基本原理用一个尖端直径在1.5~3.0μm 的玻璃微电极接触细胞膜表面，通过负压吸引使电极尖端与细胞膜之间形成千兆欧姆以上的阻抗封接，此时电极尖端下的细胞膜小区域（膜片，patch）与其周围在电学上分隔，在此基础上固定（钳制，Clamp）电位，对此膜片上的离子通道的离子电流进行监测及记录。
基本的仪器设备有膜片钳放大器、计算机、倒置显微镜、示波器、双步电极拉制器、三轴液压显微操纵器、屏蔽防震实验台、恒温标本灌流槽、玻璃微电极研磨器。
膜片钳放大器是离子单通道测定和全细胞记录的关键设备，具有高灵敏度、高增益、低噪音及高输入阻抗。
膜片钳放大器是通过单根电极对细胞或膜片进行钳制的同时记录离子流经通道所产生的电流。
膜片钳放大器的核心部分是以运算放大器和反馈电阻构成的电流-电压（I-V）转换器，运算放大器作为电压控制器自动控制，使钳制电位稳定在一定的水平上。
二、操作步骤1.膜片钳微电极制作(1) 玻璃毛细管的选择：有二种玻璃类型，一是软质的苏打玻璃，另一是硬质的硼硅酸盐玻璃。
软质玻璃在拉制和抛光成弹头形尖端时锥度陡直，可降低电极的串联电阻，对膜片钳的全细胞记录模式很有利；硬质玻璃的噪声低，在单通道记录时多选用。
玻璃毛细管的直径应符合电极支架的规格，一般外部直径在1.1~1.2mm。
膜片钳技术原理膜片钳技术是一种常见的实验技术，广泛应用于生物学、药理学、细胞生物学等领域。
它是利用一种特殊的仪器，通过对细胞膜的控制和操作，实现对细胞内外环境的调控和研究。
膜片钳技术的原理主要涉及到膜片形成、膜片钳的构造和工作原理等方面，下面将对这些内容进行详细介绍。
首先，膜片的形成是膜片钳技术的基础。
膜片是由玻璃或石英毛细管制成的，其内外涂有一层导电性金属。
在形成膜片的过程中，需要将毛细管和细胞膜接触，利用毛细管的吸附作用将细胞膜抽附到毛细管上，形成一个微小的膜片。
这一步骤的关键是要保持膜片的完整性和稳定性，以确保后续实验的准确性和可靠性。
其次，膜片钳的构造是实现膜片钳技术的重要工具。
膜片钳通常由微操作系统、压力控制系统、电压控制系统等组成。
微操作系统用于控制膜片的形成和定位，压力控制系统用于控制膜片与细胞膜的接触压力，电压控制系统用于记录和调节膜片与细胞膜之间的电压变化。
这些系统的协同工作，使得膜片钳能够对细胞膜进行高度精准的操作和控制。
最后，膜片钳技术的工作原理是通过对膜片与细胞膜之间的接触和电学特性的测量，实现对细胞内外环境的调控和研究。
在实验中，可以通过改变膜片与细胞膜的接触压力和电压，观察细胞膜的电学特性和通透性的变化，从而研究细胞的离子通道、受体通道等功能。
同时，也可以利用膜片钳技术对细胞内外环境的离子浓度、pH值等进行精准调控，以研究细胞的生理和病理过程。
总之，膜片钳技术是一种重要的细胞生物学实验技术，其原理涉及膜片的形成、膜片钳的构造和工作原理等方面。
通过对这些原理的深入理解和掌握，可以更好地应用膜片钳技术进行细胞内外环境的调控和研究，为生物学、药理学等领域的研究工作提供重要的技术支持。
南京细胞生物学膜片钳电生理技术原理及步骤
一、细胞外膜片和细胞内膜片的制备
1.细胞外膜片的制备
细胞外膜片是利用钳口将含有细胞的组织切片固定在细胞钳上，然后将细胞钳置于加压室中，通过注射琼脂糖溶液使细胞膜断裂，形成一个单层的细胞外膜片。
2.细胞内膜片的制备
细胞内膜片是用钳子夹住针管，在针管尖端吸附一定量的细胞，然后通过细胞外翻的方式，将细胞膜破裂形成膜片。
二、记录膜片的电生理信号
1.录制膜片的电容和电流信号
将膜片连接到电极放大器上，对其进行电容和电流的校正。
然后，通过施加正、负压力，改变膜片与电极间的距离，观察膜片的电容变化和电流响应。
2.记录膜电位
将膜片的电流输出与参考电极连接到电压放大器上，调整放大倍数，记录膜电位的变化。
可以通过施加不同电压刺激或应用药物来观察膜电位的变化。
3.记录离子通道电流
将膜片连接到电流放大器上，并设置相关的电压施加和记录参数。
通
过对膜片施加一系列电压脉冲，记录膜片上的离子通道电流，可以得到离
子通道的开放和关闭状态。
4.测量膜电容
将膜片连接到电容测量装置上，通过施加交流电压，测量膜片的电容。
膜电容可用于估计膜片的面积和电荷密度等参数。
总结：
南京细胞生物学膜片钳电生理技术通过制备细胞外膜片和细胞内膜片，以及记录膜片的电生理信号来研究细胞膜的电生理特性。
该技术可以用于
研究细胞膜的电容、离子通道电流和膜电位等重要指标，为了解细胞膜的
功能和离子通道调控提供了重要的方法。
膜片钳常见问题解答膜片钳常见问题解答（一）1.什么是电压钳和膜片钳，有什么区别？答：电压钳技术是通过向细胞内注射一定的电流，抵消离子通道开放时所产生的离子流，从而将细胞膜电位固定在某一数值。
由于注射电流的大小和离子流的大小相等、方向相反，因此它可以反映离子流的大小和方向。
膜片钳技术钳制的是“膜片”，是指采用尖端经过处理的微电极和细胞膜发生紧密接触，使尖端下的这片细胞膜在电学上和其它细胞膜分离，这大大降低了背景噪声，使单通道微弱的电流得以分辨出来。
采用电压钳技术将这片膜的电位钳制在某一数值，可记录到单通道电流。
从这点上看，膜片钳技术是特殊的电压钳技术。
随着膜片钳技术的发展，它已经不仅仅局限于“膜片”的概念，也不仅仅采用电压钳技术，还常采用电流钳技术。
2. 离子通道电导的单位是什么？如何换算？答：离子通道电导的单位是西门子（Siemens, S），旧称姆欧，即安培/伏特。
常用皮西门子（pS），1pS＝10E-12 S，1,000 pS＝1 pA/mV。
3. MultiClamp 700A中，在放大器和信号器的连接中，放大器的raw output是否需要连接信号器的 ANALOG IN 接口? scaled output，raw output有什么区别?答：Raw output为原始信号输出，放大器输出的信号没有经过处理（如滤波、放大等），scaled output为定标输出，输出的信号经过了处理。
后者的灵活度大，因此多采用。
目前膜片钳放大器多设有scaled output，你可将其和数模转换器（你所说的信号器）的ANALOG IN连接，这样放大器的输出信号就能传送给计算机了，此时已经没有必要再使用Raw output了。
若你想记录两个输出，则需要将Raw output和数模转换器的另一个ANALOG IN连接。
4. 在Clampex的Edit protocol/Wave中，Step和ramp各有什么适用范围？答：Ramp多用于电流衰减缓慢的离子通道以及失敏不明显的受体通道的I-V曲线制作，如多用于钾、钙离子通道。
徐州细胞生物学膜片钳电生理技术原理及
步骤
徐州细胞生物学膜片钳电生理技术是一种用于研究细胞膜离子通道的高精度技术。
该技术可以通过测量细胞膜上的离子通道电流来研究离子通道的特性和功能。
下面将介绍该技术的原理和步骤。
原理：
徐州细胞生物学膜片钳电生理技术是一种利用微细玻璃管制作的膜片钳，将其与细胞膜贴合，形成一个微小的密闭空间，然后通过电极记录细胞膜上的离子通道电流的技术。
该技术可以测量离子通道的电流和电压，从而研究离子通道的特性和功能。
步骤：
1. 制备膜片钳：将微细玻璃管拉制成细管，然后用火烧制成膜片钳。
制备好的膜片钳需要在显微镜下进行检查，确保其质量符合要求。
2. 细胞培养：将需要研究的细胞培养在培养皿中，待细胞生长到一定程度后，用胰酶等酶类将细胞从培养皿中剥离出来。
3. 细胞贴附：将剥离出来的细胞放在培养皿中，待其贴附在培养皿底部后，用吸管将细胞吸到膜片钳上。
4. 形成膜片：将膜片钳与细胞膜贴合，形成一个微小的密闭空间。
然后用吸管将细胞内的液体抽出，形成一个膜片。
5. 记录电流：将电极插入膜片钳中，然后将电极连接到电压放大器上。
通过电压放大器可以放大细胞膜上的离子通道电流，从而记录下离子通道的电流和电压。
徐州细胞生物学膜片钳电生理技术是一种高精度的技术，可以用于研究细胞膜上的离子通道。
该技术需要制备膜片钳、培养细胞、贴附细胞、形成膜片和记录电流等步骤。
通过该技术可以深入了解离子通道的特性和功能，为研究细胞生物学提供了重要的工具。
膜片钳技术膜片钳技术80年代初发展起来的膜片钳技术(patch clamp technique)为了解生物膜离子单通道的门控动力学特征及通透性、选择性膜信息提供了最直接的手段。
该技术的兴起与应用，使人们不仅对生物体的电现象和其他生命现象更进一步的了解，而且对于疾病和药物作用的认识也不断的更新，同时还形成了许多病因学与药理学方面的新观点。
本文拟对膜片钳的基本原理及在心血管研究中的应用作一综述。
1膜片钳技术基本原理与特点膜片钳技术本质上也属于电压钳范畴，两者的区别关键在于：①膜电位固定的方法不同；②电位固定的细胞膜面积不同，进而所研究的离子通道数目不同。
电压钳技术主要是通过保持细胞跨膜电位不变，并迅速控制其数值，以观察在不同膜电位条件下膜电流情况。
因此只能用来研究整个细胞膜或一大块细胞膜上所有离子通道活动。
目前电压钳主要用于巨大细胞的全性能电流的研究，特别在分子克隆的卵母细胞表达电流的鉴定中发挥着其他技术不能替代的作用。
该技术的主要缺陷是必须在细胞内插入两个电极，对细胞损伤很大，在小细胞如中枢神经元，就难以实现，又因细胞形态复杂，很难保持细胞膜各处生物特性的一致。
膜片钳的基本原理则是利用负反馈电子线路，将微电极尖端所吸附的一个至几个平方微米的细胞膜的电位固定在一定水平上，对通过通道的微小离子电流作动态或静态观察，从而研究其功能。
膜片钳技术实现膜电流固定的关键步骤是在玻璃微电极尖端边缘与细胞膜之间形成高阻密封，其阻抗数值可达10～100 GΩ(此密封电阻是指微电极内与细胞外液之间的电阻)。
由于此阻值如此之高，故基本上可看成绝缘，其上之电流可看成零，形成高阻密封的力主要有氢健、范德华力、盐键等。
此密封不仅电学上近乎绝缘，在机械上也是较牢固的。
又由于玻璃微电极尖端管径很小，其下膜面积仅约1 μm2，在这么小的面积上离子通道数量很少，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。
膜片钳常见问题解答1.什么是电压钳与膜片钳，有什么区别？答：电压钳技术是通过向细胞内注射一定的电流（怎么注射），抵消离子通道开放时所产生的离子流，从而将细胞膜电位固定在某一数值。
由于注射电流的大小与离子流的大小相等、方向相反，因此它可以反映离子流的大小和方向。
膜片钳技术钳制的是“膜片”，是指采用尖端经过处理的微电极与细胞膜发生紧密接触，使尖端下的这片细胞膜在电学上与其它细胞膜分离(怎么分离)，这大大降低了背景噪声，使单通道微弱的电流得以分辨出来。
采用电压钳技术将这片膜的电位钳制在某一数值，可记录到单通道电流。
从这点上看，膜片钳技术是特殊的电压钳技术。
随着膜片钳技术的发展，它已经不仅仅局限于“膜片”的概念，也不仅仅采用电压钳技术，还常采用电流钳技术。
2. 离子通道电导的单位是什么？如何换算？答：离子通道电导的单位是西门子（Siemens, S），旧称姆欧，即安培/伏特。
常用皮西门子（pS），1pS＝10E-12 S，1,000 pS＝1 pA/mV。
3. MultiClamp 700A中，在放大器和信号器的连接中，放大器的raw output是否需要连接信号器的ANALOG IN 接口? scaled output，raw output有什么区别?答：Raw output为原始信号输出，放大器输出的信号没有经过处理（如滤波、放大等），scaled output为定标输出，输出的信号经过了处理。
后者的灵活度大，因此多采用。
目前膜片钳放大器多设有scaled output，你可将其与数模转换器（你所说的信号器）的ANALOG IN连接，这样放大器的输出信号就能传送给计算机了，此时已经没有必要再使用Raw output了。
若你想记录两个输出，则需要将Raw output与数模转换器的另一个ANALOG IN连接。
4. 在Clampex的Edit protocol/Wave中，Step和ramp各有什么适用范围？答：Ramp多用于电流衰减缓慢的离子通道以及失敏不明显的受体通道的I-V曲线制作，如多用于钾、钙离子通道。
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。
膜片钳电压钳原理
膜片钳电压钳是一种测量电路中常用的仪器，它的原理是利用薄膜片的变形来测量电路中的电压。
对于电路中的直流电压和交流电压，膜片钳电压钳都可以准确测量。
膜片钳电压钳由两个电极和一个膜片组成。
当电路中的电压作用于膜片上时，膜片会因为电压的变化而产生微小的形变。
这种形变会引起膜片两端的距离变化，从而改变电极之间的电阻值。
通过这种方式，膜片钳电压钳可以测量电路中的电压。
膜片钳电压钳的测量范围通常从几毫伏到几百伏不等。
对于不同范围的电压，膜片钳电压钳的电极间距和膜片的厚度也有所不同。
在实际应用中，膜片钳电压钳可以通过调整电路中的电阻值和放大器的增益来扩大或缩小测量范围。
膜片钳电压钳具有响应速度快、精度高、干扰小等优点，因此在电子、通信、自动化等领域得到了广泛应用。
在实际应用中，膜片钳电压钳可以用于测量电路中的直流电压、交流电压、脉冲信号等，还可以用于测量电路中的电流、电阻等参数。
除了膜片钳电压钳，还有其他测量电路中电压的方法，如电阻分压式、差动放大器式等。
但膜片钳电压钳具有响应速度快、精度高等优点，特别适合于对电路中信号变化快速、幅度小的情况进行测量。
膜片钳电压钳是一种常用的电压测量仪器，它的原理是利用膜片的形变来测量电路中的电压。
它具有响应速度快、精度高等优点，在电子、通信、自动化等领域得到了广泛应用。
黄山细胞生物学膜片钳原理及步骤黄山细胞生物学膜片钳是一种常用的实验工具，被广泛应用于细胞生物学、生物化学、神经生物学等领域。
本文将从原理、步骤等方面介绍黄山细胞生物学膜片钳。
黄山细胞生物学膜片钳是一种特殊的微型电极，由两个电极组成，一个用于控制电压，另一个用于测量电流。
它的主要原理是利用膜的特殊性质，将细胞膜上的离子通道限制在微小的空间范围内，从而实现对离子通道的精确控制和测量。
步骤1. 制备细胞膜片首先需要从细胞中分离出膜片，可以通过机械或化学方法来实现。
机械法是将细胞用刀切成很小的块，然后用玻璃管吸取细胞块，用力振荡使细胞膜上的离子通道破裂，形成膜片。
化学法则是先用胰蛋白酶等酶类消化细胞表面的蛋白质，再用玻璃管吸取细胞膜，同样用力振荡破裂膜片。
2. 制备膜片钳制备膜片钳需要用到高精度的仪器，包括微型电极、振荡器、高压电源等。
将制备好的细胞膜片放在钳子中间，然后将钳子靠近微型电极，用振荡器振动细胞膜片，使其与电极紧密贴合。
3. 记录离子电流当电极施加电压时，离子通道会被开启，离子开始流动，这时可以通过另一个电极记录电流的大小。
通过改变电极的电压，可以控制离子通道的开闭程度，从而实现对离子通道的控制和测量。
应用黄山细胞生物学膜片钳广泛应用于细胞生物学、生物化学、神经生物学等领域。
它可以用于研究细胞膜上离子通道的特性、离子通道的开闭机制、离子通道的调节机制等。
此外，还可以用于研究神经元的电生理性质、神经递质的释放机制、蛋白质的功能等问题。
总结黄山细胞生物学膜片钳是一种常用的实验工具，通过对细胞膜上离子通道的精确控制和测量，可以研究细胞膜上离子通道的特性、离子通道的开闭机制、离子通道的调节机制等问题。
它在细胞生物学、生物化学、神经生物学等领域有着广泛的应用和重要的作用。
