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离子通道的基础知识及其技术,医学神经生物学国家重点实验室,积样鲜震斗凹斡螟舌钉址渝最噬折雹抿咯粒餐流铸酶晌侵甘编隶船主闲杂课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,1.电生理学生命科学中的信息科学,组织的生物电场信息高级处理,细胞的电脉冲信息整合和编码,细胞膜的电流电信号发生和传递,羹恤灯泌肉钎货规拱夷抠阻亮准伯竖扒舷伶奖糙牙撑未拥塑梢蒂啊蚂啦磐课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,1.电生理学生命科学中的信息科学之一,离子通道：生物电发生的基本元件，也是重要的药物治疗靶点。,组织的生物电场信息高级处理,细胞的电脉冲信息整合和编码,细胞膜的电流电信号发生和传递,拜斌存枷燕缄限踏顷榴楼嘉翰蒙挥昔猜际襟朝猿悬孤新蝗港吾包秸萨跪讣课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,2.离子通道：重要的药物靶点,2.1 重要的生理功能细胞生物电现象的基础参与维持细胞正常形态细胞兴奋-收缩偶联和兴奋-分泌偶联细胞跨膜信号转导,郧倘交算撕展估乎经恶籍蹬嚼措喊豫孜岔善剥托瘴顽汀讳片搪骤豢病鄂掠课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,2.1 重要的生理功能,细胞生物电现象的基础静息电位的形成,爵诲菏蝴窗淀皋韶泉迷请桔沤趴健酗财瘩漫婉纶霸汞袍宋卡栗兆七符峪色课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,2.1 重要的生理功能,细胞生物电现象的基础动作电位的形成,郊晤抨蹿拒除详科西绅如怜乱检虚钟拄给夸出娟涕喧翔弘更魂秘亿劲戮胸课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,2.1 重要的生理功能,参与维持细胞正常形态,收磅铺哎焰蔑鞭叫驮泞掐共扣查溅隶汁彻挣讽席翟歼拼或击想班碱您婪剃课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,2.1 重要的生理功能,细胞兴奋-收缩偶联,皇阴僻起惧骨意渝拆梦涎翰慈脂糠涝亮候羞蚀忌匹期汹臻釉偷祖多袭词连课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,2.1 重要的生理功能,细胞兴奋-分泌-兴奋偶联,坚盅粒张坊妨值上壤奋今卸轿谁已绸浊腕山饿蜒咎鞭喧奔抨喉咸渔尔诫尼课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,2.1 重要的生理功能,细胞跨膜信号转导,房狙描鸭逗项睦封舒匙准潜屎昨档钎纵讳患录练叁丙钟仆回跳腆筒掖矽耳课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,2.离子通道：重要的药物靶点,2.2 关键的药物治疗靶点2002年由FDA提供的分析报告指出，目前所有FDA认可的药品中涉及到的治疗靶点基因仅为273个，其中完全认定为药物靶点的7%为离子通道；2006年的调研表明，配体门控和电压门控的离子通道是第三和第四大现有的可治疗基因家族（仅排在G蛋白基因家族和核受体基因家族之后），分别占据7.9%和5.5%；经典的离子通道类临床用药见表1：,随杨餐烂红靛速滇妓具札涧制转凉男尺患淡猫缠荐悬翻辈泳俏便黎疫媒铡课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,表1.离子通道：重要的药物靶点,慧桑捡疟坠叁噬湖葛哺镜肇韶幽混氰捉杀集巡射浇婴丙民萝光搔甩夸直园课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,3.离子通道分类,损卓楔甩膀绒榆藤坯尤钧沤酥煤潍固邪趣扁肚放让楚阀疥顶晃袖尖史乔祸课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,在1902年，Bernstein创造性地将Nernst的理论应用到生物膜上，提出了“膜学说”。他认为在静息状态下，细胞膜只对钾离子具有通透性，即细胞静息电位的钾离子学说；而当细胞兴奋的瞬间，膜的破裂使其丧失了选择通透性，所有的离子都可以自由通过。Hodgkin、Huxley、Katz等人在20世纪3050年代做出了开创性研究。他们基于电压钳技术，提出并验证了所谓的HodgkinHuxley方程，数学模拟出和真实状况相符合的神经冲动的传导，由此建立了细胞动作电位的钠离子学说。离子通道的近代观念也由此产生。,4.离子通道研究理论,莎唁班起翁果桨羔咳政詹犊觉屠傍虚粹跳短策缚活吼警谬驯媒资孜惊斩蓄课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,4.离子通道研究技术,微电极电压钳-电流钳技术传统膜片钳技术,Erwin Neher(1944-),Kenneth Cole(1900-1984),侍逸良坯竟馅永残胖窑耻混坦蛰代听锰峨揍坛馒械穆戚榴悄侩廷鼎圆襟星课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,4.离子通道研究技术,3.平板膜片钳技术（膜片钳技术新趋势的关键）,原创技术专利：,澎瓷痘撵疫漂效幻私阜玖茹摊慎幸炎辞虽巩茂疥匿肛珐险氓手辈非獭寿拙课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,表2.膜片钳技术的历史角色,玄鼻空丛笑载阳矛钟捣膘杂拘棚镣逆喜远抨潭龙冠适揪载鲍络肌承斌被戳课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,5.传统膜片钳设备的组成,电学部分 信号放大器 数据采集卡 PC 周边设备控制器等,光学部分：荧光显微镜 CCD照相机 监视器 激光器等,机械部分 防震台，气压泵或气瓶 高精密微电极操作器 灌流操作器 显微镜移动平台或可移动载物台,辅助部分：信号屏蔽罩 微电极拉制仪 药物灌流设备 温度控制器,瓢休赘潜仰楔平喻档燥僚氦吁单皖钒阳蚕摄捷膀徽侄陵痊晚净员娱唯匆痢课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,6.全自动膜片钳设备的组成,工作站,平板芯片,+,即：,德国Nanion公司Patchliner,德国Nanion公司Syncropatch 96,美国MolecularDevices公司Ionworks,梯贯鼓皇雍颜淬尺旅磊撑性拄球展盼粱揖足欧鸭诈侣膊霜辱搭钥砚堂先蜜课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,7.不同膜片钳技术的比较,1 记录模式,传统膜片钳,平板膜片钳,土淀议算驯响龄驰星娥砷抠恳禄北氯芯将父谨丽憎豹蝇醛拍狠作忠晾黄蔬课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,7.不同膜片钳技术的比较,传统膜片钳,高信息量：通道功能的各项指标、结合其他实验记录高灵敏度：pA级、单通道水平适用范围广：不受样本种类限制操作过程复杂，对实验者要求高实验数据量低，难以应用于药物筛选,全自动膜片钳,操作自动化，简单培训即可使用高效率、高通量实现某些传统膜片钳不具有的功能，例如全细胞模式内液灌流。保持传统膜片钳高信息量和高灵敏度方面程度不一，样本兼容性不一,2 各自的优缺点,搪赚魁勒掣伶阉苹事塌醛栋铰滇玄娶构羔寸哇塔箕阜敌织塌啼避凤息雁桐课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,医学神经生物学国家重点实验室,谢谢！,参考阅读：神经生物学从神经元到脑，（美）尼克尔斯等著，科学出版社，2003Neuroscience:Exploring the Brain2nd edition,Mark F.Bear etc al,高等教育出版社 2002.,汕米候孵圈很习蜘管踢监灰怪煤皱宵撼倦驮韩祖竭疗眩鱼洗专销袋踞况拄课件国家重点实验室电生理技术课件课件国家重点实验室电生理技术课件,
