膜片钳技术讲座.ppt

慢电容（Slow capacitance, Cslow）与 快电容（Fast capacitance, Cfast） 补偿输入端 Rf 电流输出端 命令电压 微电极 通路 （电极）电阻 慢 （细胞）电容 快（电极） 电容 高阻封接形成后，快电容主要为电极电容，慢电容为膜片电容，后者数值较小。因此此时要补偿的电容主要为电极电容。 打破细胞膜形成全细胞记录模式后，主要补偿的是慢电容，即细胞膜电容。 输入电容（Input capacitance, Cin） 是膜片钳系统中的分布电容，在膜片钳实验中会给有效信号的记录造成影响，因此必须予以去除。 主要包括： 1. 跨壁电容Ct； 2. 电极非浸液部与邻近地表之间形成的漂浮电容Cs； 3. 电极夹持器、探头线与地表间形成的漂浮电容Cs； 4. 放大器输入端与大地、自身电源、机壳间的输入电容Ca。 Cin共约几个到十几个pF。 时间常数（Time constant, τ） 是指电容充放电变化了原来的63%时所需要的时间。 　　膜反应的时间常数τ＝Rs×Cm 当Rs=10 MΩ，Cm=33 pF时，膜反应的时间常数τ=330μs，破膜形成全细胞记录模式后，通路电阻Ra一般比电极电阻大两倍，充放电时间更长。 膜电容充电时，跨膜电流 Im由Icharge和IRm组成，Icharge为膜电容瞬变值，IRm很快达到稳定，成为稳态成分。 膜电容放电时，跨膜电流 Im为Idischarge，此时没有稳态成分电流。显然，Icharge = Idischarge。 膜电容充放电时跨膜电流变化曲线 充电电流 放电电流 Im Icharge IRm Idischarge I Time (τ) 一、串联电阻补偿 Rs引起的误差有如下三方面 1. 膜电位对步阶命令电压的反应时间延迟; 2. 串联电阻产生电压降，严重影响膜钳制电位的数值; 3. 串联电阻与膜电容形成了一个单极RC滤波器，限制了摄取电流信号的带宽. 5. 膜片钳系统中的串联电阻和电容补偿 串联电阻补偿的目的 1. 加速膜电位对步阶命令电压的反应时间 膜反应时间常数τ＝RsCm。 补偿后， τ＝RsCm(1－% PREDICTION/100)。 若 Rs=10 MΩ，Cm=5 pF， % PREDICTION分别为0、50、90时， 则τ分别为50μs、 25μs、5μs。 膜电位Vm为： 可见补偿后，明显加快了膜电位对命令电压的反应时间。 2. 去除串联电阻产生的电压降 电极电压降Vp=Rs×Im，Im为膜离子通道电流。 如果Im=2nA，Rs=10 MΩ， 则Vp=20 mV，表明膜电位将偏离钳位电压20 mV。 CORRECTION电路 3. 消除RsCm滤波器对摄取信号带宽的限制 单极RC滤波器对电流幅度无影响，但滤波器的角频率（-3dB）f＝1/2πRsCm。当Rs=10 MΩ，Cm=33 pF时，f＝483Hz，即此滤波器将信号的带宽限制为480Hz。串联电阻补偿达90%时，信号带宽由原来的f＝1/2πRsCm＝320Hz增加为f＝1/2π(Rs/10)Cm＝3200Hz＝3.2KHz。 二、电极电容及膜电容补偿 1. Axopatch放大器（Axopatch 1和200系列）提供两对儿对电极电容进行补偿的控制钮： Fast magnitude和Fast time constant（τ）钮 Slow magnitude和Slow time constant（τ）钮 “Fast”钮补偿快电容，即放大器输入电容，其中以电极电容为主； “Slow”钮补偿慢电容，即电极尖端与大地之间的电容，主要是膜片电容。大部分的电容瞬变值可用“Fast”控制钮进行补偿。 提供WHOLE-CELL CAP钮用于补偿膜电容。 Axopatch 200B Fast magnitude , Fast time constant（τ） 钮 Slow magnitude , Slow time constant（τ）钮 WHOLE-CELL CAP钮 GeneClamp 500B Fast magnitude , Fast time constant（τ） 钮 Slow magnitude , Slow time constant（τ）钮 2.Axopatch放大器 （Multiclamp 700A） 所有控制钮均由计算机程序 “MultiClamp Co