膜片钳常见问题解答汇总

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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,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,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!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。而像钠通道,其衰减非常迅速,在持续去极化的情况下,通道很快失活,无法使用ramp,另外诸如烟碱受体通道等具有

明显失敏特征的受体通道也不宜采用ramp。

5.什么是ramp?有什么作用?

答:与步阶(step )不同,ramp在pCIamp软件中表示施加给细胞的一种逐渐变化的电压或电流,称为“斜坡电压或电流”,可用于作通道I-V 曲线。

6.input resistance 是什么意思?如何测量?

答:在电生理学中,“ input resistance ”指“输入膜电阻(Rin)”。全细胞记录时,给细胞膜施加一系列刺激方波(一般为超极化),在离子通道没有开

放的情况下测定跨膜电流,根据欧姆定律即可求出Rin。膜电阻(Rm与膜输入

阻抗Rin的关系为:Rm= 4n r2 Rin , r为细胞半径。

7.在一次电压钳全细胞记录中,是否每次一定要做电容消除、串连电阻补偿、漏减、和液接电位矫正?答:在电压钳实验中,如果需要给予细胞电刺激来改变细胞膜电位(如超极化或去极化),则会出现膜的被动反应,产生电容电流与电阻电流,此时,前者需要用电容补偿消除,后者需要用漏减功能消除。全细胞记录中,串联电阻是

必须要补偿的(至少要补偿80%),除非它很小而忽略不计。液接电位(一般在

10mV左右)也需要校正,除非它很小。你可采用Clampex软件中的菜单Tools/ Junction PotentiaI 功能对其测算,然后决定是否需要校正。

8.Decay 是什么意思?和inactivation 有何区别?

答:Decay是“衰减”之意,in activation 是“失活”之意,但在文献中经常

混用,decay 也常常被说成失活,例如钙电流的衰减常被说成失活,这样用也没什么问题。但实际上,两者细分的话还是有区别的。可以将Inactivation 分为稳态失活与非稳态失活。后者即Decay,是指在刺激因素(电位变化、施加药物等)持续存在下通道的失活,而稳态失活(Steady-state inactivation )一般是指将膜电位钳制在不同的水平,然后观察通道的失活情况,做出失活曲线。

9.什么是尾电流,他主要反映通道的什么特性及用在那些方面?答:在离子通道的激活因素(去极化或超级化)结束时通道的关闭过程叫做去

激活(Deactivation),所记录到的电流称为尾电流(Tail current ),主要反映通道的关闭特征。延迟整流性K+离子通道以及一些不同类型的Ca2+离子通道,它们的尾电流均具有电压依赖性,关闭过程呈指数分布,可用指数方程拟合而获得通道关闭过程的时间常数。尾电流的分析对研究电压门控性离子通道的激活、关闭、失活等动力学过程很有帮助。如研究尾电流幅度与脉冲电压的关系、脉冲电压的不同持续时间或尾电流不同的钳制电压对尾电流幅度、衰减时间常数的影响等等。通过这些研究可了解通道关闭过程中出现的不同关闭状态。药物可影响通道的关闭过程,表现为尾电流的衰减过程变快或变缓慢。

10.如何理解steady state activation 中的steady state 的意义?答:“ steady state ”是“稳态”的意思。一般通过给予细胞持续一定时间的一系列去极化(多为去极化)脉冲来激活离子通道,记录通道电流峰值,再计算岀电导G,作出G-V曲线,该曲线称为稳态激活曲线,也就是我们常说的激活曲线。

膜片钳常见问题解答(三)

11.电极拉制程序中具体应该如何控制。在参数设定的摸索中,是否需要每次都用显微镜检测,还是另有更易操作的方法.

答:不同的拉制仪拉制参数的设置不尽相同,你需要阅读说明书,参数中主要是设定拉力(对于P-97 拉制仪,只需要设置Velocity ,可不用设定Pull )与温度。一般第一步拉制电极颈部,温度要比第二步高(对于P-97 拉制仪,温度

的设定需要先测量RamPS),拉力不要过大,以保证颈部较短;第二步拉制尖端,一般要使温度低些,拉力大些。一般都是通过显微镜查看电极尖端,这很简单,并不复杂!最好是抛光,这样就在抛光仪显微镜下查看。注意抛光后的电极尖端开口会变小,故在拉制电极时,尖端开口要大些。检查电极还有其它方法,如“气泡数法”,也可用放大器通过测量电阻来查看。

12.Rm = 4n r2Rin ?似乎Rin是一个用细胞大小标化的膜电阻,那为什么不用电容Cm 来标化而用这个什么4n r2 ?细胞形状各异,Cm是个公认的膜面积的指标,电流密度不就是用Cm标化的吗?盼回答,同时希望能将Rin的意义再多讲一点,谢谢

答:(1)一定要注意不要拘泥于Rm和Rin这两个符号,文献中常混用,但实际上表示的大多是Rin。通常我们所说的“膜电阻”是指“膜输入阻抗Rin”,但也有人用来指Rm (2)你可以用Cm来计算膜面积,实际上这也正是我们的

做法,用来估算细胞大小,用于对通道电流幅度进行标化,但我们从来不用它

计算膜电阻Rm(也称为“固有膜电阻”)。Rm勺计算公式是数学理论上的,并没有多少应用的价值,我们很少发现有使用Rm勺(虽然符号用Rm 0(3)实

际上,Rin 反映的当然就是膜电阻,它被称为膜输入阻抗(或膜输入电阻),也时常被称为“膜电阻”(这正是使人们产生混淆的原因!),是膜的被动反应参数之一。所谓被动反应是指膜上离子通道没有开放时,膜所表现出的电缆特性。膜的被动反应参数还包括膜电容、轴浆电阻等。全细胞记录时,给细胞膜施加一系列刺激方波(多为超极化),在离子通道没有开放的情况下测定跨膜电流,根据欧姆定律可求出

Rin 。当大量离子通道开放时,膜对电流的阻力急剧降低,测试脉冲电压与通道电流