Patch-clamp Analysis pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Humana Pr Inc

作者:Walz, Wolfgang 编

出品人:

页数:485

译者:

出版时间:2007-8

价格:$ 213.57

装帧:HRD

isbn号码:9781588297051

丛书系列:

图书标签:

• Electrophysiology
• book
• Neuroscience
• usefull
• 电生理
• 膜电位
• 离子通道
• 神经科学
• 细胞生物学
• 生物物理学
• 生物医学工程
• 药物研究
• 神经元
• 突触

细胞电生理学：从分子到系统 内容简介 本书旨在为生物物理学、神经科学、生理学及相关领域的学生和研究人员提供一个全面、深入且实用的电生理学导论与进阶指南。我们聚焦于理解细胞膜电位、离子通道功能及其在生命活动调控中的核心作用，内容涵盖了从基础的生物电原理到复杂系统信号传导的多个层次，但不涉及任何关于“膜片钳分析 (Patch-clamp Analysis)”技术的具体操作、原理阐述或应用实例。 第一部分：生物电基础与膜电位动力学 第一章：细胞的静息状态与跨膜离子分布 本章首先建立电生理学的基本概念框架。我们详细考察了细胞膜的结构特征，特别是脂质双分子层作为电绝缘体的角色。随后，深入探讨了主要的跨膜离子（钠离子 $ ext{Na}^+$、钾离子 $ ext{K}^+$、氯离子 $ ext{Cl}^-$ 和钙离子 $ ext{Ca}^{2+}$）的浓度梯度在静息状态下是如何维持的。我们将利用扩散定律和电化学梯度理论，解释这些不平衡分布如何产生维持细胞静息电位的能量基础。重点分析了由能动运输系统——如$ ext{Na}^+/ ext{K}^+$-ATP酶——驱动的离子泵的作用机制及其对细胞内外的离子稳态的贡献。 第二章：能斯特方程与能斯特电位 精确量化离子跨膜平衡的电势是电生理学分析的基石。本章详述了能斯特（Nernst）方程的数学推导过程，并解释了该方程如何计算单一离子在特定温度和浓度梯度下的平衡电位。我们通过实例演示了不同离子的能斯特电位在细胞生理学中的意义，例如，钾离子的能斯特电位如何高度接近许多神经元和肌细胞的静息膜电位。此外，本章还讨论了环境pH值和温度变化对能斯特电位计算的影响，强调了精确实验参数设置的重要性。 第三章：高德曼-霍奇金-卡茨方程及其在静息电位测定中的应用 尽管能斯特方程描述了单一离子的平衡，但细胞膜在静息状态下对多种离子都是具有一定通透性的。因此，本章引入了高德曼-霍奇金-卡茨（GHK）方程。我们将详细剖析 GHK 方程的结构，解释膜渗透性（P）参数在方程中的权重作用，并展示如何利用此方程来预测和模拟真实细胞的静息膜电位。通过对比不同离子渗透性比例下静息电位的变化轨迹，读者将能深刻理解膜电位是由离子梯度和相对通透性共同决定的复杂平衡点。 第二部分：动作电位与膜响应的动力学模型 第四章：膜的电导性与电阻抗概念 在讨论膜电位的动态变化之前，必须理解电信号如何在细胞膜上流动。本章聚焦于膜的电学特性，将细胞膜等效为一个电路模型，分析电容（膜电容 $C_m$）和电阻（膜电阻 $R_m$）的概念。我们推导了时间常数 $ au = R_m C_m$ 的物理意义，并解释了它如何决定细胞对快速电压变化的响应速度。此外，本章还引入了输入阻抗的概念，阐述了细胞尺寸和膜电阻如何影响其对电流输入的电压响应幅度。 第五章：阈值激发与动作电位生成机制 本部分是电生理学核心理论的阐述。我们将深入分析动作电位（Action Potential, AP）的完整周期，从去极化、复极化到超极化。重点解析了电压门控离子通道（特别是钠通道和钾通道）的结构、功能及其独特的动力学特性——激活与失活机制。本章详细描述了“触发事件”如何导致钠电流的快速内流，实现正反馈的去极化，以及随后钾电流的外流如何使膜电位恢复到基线水平，并引入“不应期”的概念，解释其在神经信号编码中的生理作用。 第六章：Hodgkin-Huxley（H-H）模型：离子通道动力学的数学描述 本章将导向对动作电位精确建模的巅峰之作——Hodgkin-Huxley 模型的全面解读。我们将逐一解析控制膜电流的四个非线性微分方程组，重点解释 $m, h, n$ 等门控变量（gating variables）的动力学方程和其背后的生理学意义。通过对模型中电导参数 $ar{g}_{ ext{Na}}$ 和 $ar{g}_{ ext{K}}$ 的分析，读者将理解如何通过数学语言精确预测和模拟不同刺激下动作电位的形态、频率和传导特性，尽管本书不探讨如何通过实验数据拟合这些参数，但理论结构将清晰呈现。 第三部分：电流与电压刺激下的细胞行为 第七章：电导电流与电压钳制原理 本章转向电流刺激下细胞的膜响应分析。我们区分了不同类型的跨膜电流，包括离子电流、泄漏电流和欧姆电流。我们将详细讨论如何利用电流钳制技术（Current Clamp）来记录和分析细胞在恒定电流注入下的电压变化行为，例如记录动作电位的发放模式（如恒定频率发放或适应性发放）。同时，本章会介绍电压响应的积分和微分特性，解释如何区分受电阻和电容影响的初始瞬态响应与稳态漂移。 第八章：被动膜响应与空间电位传播 本章关注细胞在没有动作电位生成（即低于阈值刺激）情况下的电学行为。我们详细分析了电导电流如何导致膜电位的被动性变化（如去极化或超极化）。随后，本章将应用电缆理论（Cable Theory）来描述信号在树突和轴突等一维结构中的空间衰减与时间延迟。我们将推导和应用简化电缆方程，探讨特定细胞形态（如粗细不均的神经元）如何影响局部电位（如突触后电位）的传播效率和幅度。 第四部分：离子通道的调控与生理功能 第九章：受体介导的电流与突触传递的电生理基础 本章探讨细胞间通信的电化学基础。我们关注化学突触后膜上的事件，特别是神经递质结合后如何激活离子型受体（Ionotropic Receptors），导致突触后电流（Postsynaptic Currents）的产生。我们将区分兴奋性突触后电流（EPSC）和抑制性突触后电流（IPSC），分析这些电流的离子基础（如 $ ext{Na}^+$ 内流或 $ ext{Cl}^-$ 内流）以及它们如何改变突触后神经元的膜电位，进而影响其发放概率。 第十章：内源性兴奋性调控：离子通道的可塑性 细胞的功能并非固定不变，本章讨论了多种生理机制如何实时调节离子通道的功能。我们将探讨第二信使系统（如 cAMP, $ ext{IP}_3$）如何通过磷酸化作用改变电压门控或配体门控通道的激活阈值、速率或峰值电流。此外，本章还将涵盖某些特定离子（如钙离子）的自调节机制，以及这些内部信号通路如何实现神经元和肌肉细胞适应性变化的长期可塑性。 第十一章：心肌电生理学概述 本章将电生理学原理应用于特定组织——心肌细胞。我们将对比心肌细胞与神经元的动作电位差异，重点分析心肌细胞独特而漫长的“平台期”是如何由L型钙通道介导的钙内流所维持的。本章还将简要介绍闰盘和缝隙连接在心脏同步收缩中的作用，并概述心肌细胞的自律性及其在传导系统中的起源与传播。 本书通过扎实的数学模型和生物物理学原理，为读者构建了一个理解细胞电活动如何产生和调控的坚实理论基础，着重于概念的深度理解，而不涉及具体的实验技术细节。

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这本书，名为《Patch-clamp Analysis》，光是书名就带着一股老派的、严谨的科学气息。我当初满怀憧憬地翻开它，期待着能找到那把开启电生理世界大门的钥匙。然而，这本书给我的感觉，与其说是一本详尽的实验指南，不如说是一部晦涩难懂的理论教科书，或者更确切地说，是一份陈旧的、充满专业术语的参考手册。书中对于基础的电生理概念，比如动作电位产生机制、离子通道的分类与结构，倒是花了不少篇幅去铺垫。这部分内容本身无可厚非，毕竟地基不牢，楼房易塌。但是，作者似乎过于沉迷于分子层面的微观描述，动辄引用一堆深奥的生物物理学公式和复杂的数学模型，使得阅读过程变得异常枯燥。我时常需要停下来，查阅好几本辅助的生物化学和物理学书籍，才能勉强跟上作者的思路。对于初入该领域的学生或者希望快速掌握实验技巧的研究人员来说，这本书的门槛实在太高了，它更像是为已经功成名就的资深学者准备的“内参”，而不是面向大众的“入门读物”。它似乎遗漏了将复杂理论转化为可操作步骤之间的关键桥梁，让人感觉自己像是被扔进了一片知识的沼泽，每前进一步都异常艰难，极度缺乏实践指导的灵活性和趣味性。

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我花了整整一个下午试图消化其中关于“膜片钳记录技术设置”的那一章节，结果却是越看越糊涂。这本书对于仪器参数的描述，显得极其笼统和理想化，仿佛作者假设所有实验室的环境、设备型号、甚至是记录的细胞类型都处于教科书式的完美状态。比如，它提到了“优化电压钳模式以最小化容抗”，但对于如何在实际操作中分辨出什么是“可接受的”容抗，以及如何通过调整芯片电阻或补偿电路来有效处理这些实际干扰，几乎只是一笔带过。更令人沮丧的是，书中对常见实验问题的排查（Troubleshooting）部分简直是灾难性的——它罗列了一长串可能出错的原因，但提供的解决方案往往是模糊不清的指令，比如“请检查连接”或者“尝试重新校准”。这对于一个刚刚经历数小时噪音信号折磨的新手来说，简直是火上浇油。我更期望看到的是一系列图文并茂的流程图，清晰地展示出“如果出现XX噪音，请检查YY连接，如果YY无效，请尝试ZZ设置”。这本书显然更偏向于“理论完美运行”的展示，而完全回避了实验室中90%的时间都花在解决“为什么它不工作”的残酷现实。

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这本书的排版和插图设计，也让我产生了强烈的时代错位感。印刷质量尚可，但那些示意图和数据曲线的呈现方式，简直像是直接从上世纪八十年代的会议摘要中扫描出来的。线条粗糙，对比度极低，许多关键的电生理波形图，特别是那些需要精细观察离子流变化的地方，显得模糊不清，严重影响了信息的获取效率。举个例子，在讲解钠离子通道失活动力学时，书中引用了几张示波器截图作为辅助说明，但这些截图的质量之差，让我不得不怀疑作者是否真的在使用这些现代设备进行记录。现代的电生理学文献和教程，无不依赖高清、彩色的图谱来揭示复杂的离子流变化和电流-电压关系。相比之下，《Patch-clamp Analysis》的视觉呈现效果，如同在阅读一份泛黄的旧报纸，缺乏现代科学著作应有的清晰度和专业感。对于需要通过视觉学习来理解动态电生理过程的读者，这本书的视觉辅助功能几乎为零。

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总而言之，如果你是一位对电生理学历史抱有浓厚兴趣，或者想研究早期科学工作者是如何构建这些理论框架的学者，那么这本书或许能提供一些古老而坚实的理论基础。但如果你是一名急需在实验室中高效地、成功地完成膜片钳实验，并掌握现代数据分析技能的研究生或技术人员，那么这本书很可能让你感到失望和沮丧。它像一本被时间遗忘的古籍，虽然内容本身构成了学科的骨架，但缺乏与时俱进的实践指导、清晰的视觉呈现以及适应现代高通量需求的分析工具。我最终不得不把它放在书架的最底层，转而求助于网络资源、近期发表的综述文章和那些更注重操作细节的电子手册，来填补这本书留下的巨大实践鸿沟。它更像是一个严谨但冰冷的理论里程碑，而不是一个友善且实用的实验伙伴。

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深挖其内容，你会发现这本书在处理“数据分析与统计”这块，似乎走了一条与主流方法学渐行渐远的道路。它花了大篇幅来介绍几种非常传统的、基于峰值检测和简单的积分计算的方法来量化电流。虽然这些方法在特定、理想化的条件下或许有效，但它完全忽略了近二十年来在数据处理领域取得的重大进步，比如高级去噪算法、基于模型的拟合技术，以及处理高通量筛选数据所需的自动化分析流程。当我试图在书中寻找关于如何使用诸如MATLAB或Python库进行复杂数据拟合或批量处理的指导时，我发现这些内容几乎付之阙如。这使得这本书的实用价值大打折扣——它教会了你如何小心翼翼地获取数据，却在如何有效地解读这些数据，特别是处理大规模、多通道数据时，显得束手无策。它似乎固守着一种“单通道、手工分析”的黄金时代标准，对当下科研环境的需求显得非常滞后和保守。

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