脂质双层是所有细胞膜的主要结构成分。它们包含多种类型的脂质、多样的蛋白质和影响细胞及其膜本身特性和功能的结构。这种系统的复杂性使得研究脂质双层中发生的独立事件变得具有挑战性。在人造膜中重构蛋白或使用原生、纯化的膜片段,都是简化此类复杂研究的策略。人造脂双层可以用来记录单个离子通道的实时作用,从而深入了解离子通道的功能,以及脂双层或溶液成分如何影响离子通道。然而,涉及膜运输的蛋白质通常导电性低。此时,从脂质体或固定在固支持的膜涂层电极上的原生膜片段中进行电容读出已被证实是成功的
与传统的电生理学(如膜片钳)不同,基于固体支撑膜的电生理学不需要活细胞,而是使用各种原生或人造膜囊泡。任何膜都可以用于记录,从蛋白质脂质体中重构的蛋白质,到制备的细胞器膜或质膜。与膜片钳相比,一个重要的优势是其能够同时记录约10亿个转运体,并显著提高信噪比。因此,该技术可以在不同通量水平下,记录低周转率目标的电生理学特性。
人造脂质双层为离子通道、孔蛋白,以及包括毒素或人造纳米孔在内的各种孔的电生理学研究,提供了一个理想的模型系统。平面脂质双层分隔两个水相部分,为膜活性分子提供非导电基质。在含有嵌入分子的膜的两侧各放置一个电极,可以施加精确的电压并记录次皮安级的离子电流。这些电流可以被最先进的低噪声放大器检测出来,使得单分子的精密研究成为可能。
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