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钠离子和钾离子通道是横跨细胞膜的离子选择性孔道,用来调控和产生膜电位。通常分为两种类型:
钠离子(纳+)和钾离子(K)+)的作用是产生动作电位并维持细胞静息膜电位,因此在神经元和肌细胞等易兴奋细胞中发挥着极其重要的作用。
细胞内外的钠离子浓度差异较大(细胞内为 5-40毫微米细胞外为 120-450毫米视具体生物体而定)。这种浓度梯度对于营养物质的摄取必不可少,它可以调节细胞内其他离子和溶质的浓度,以及在易兴奋细胞中产生和传输电脉冲。细胞内钠离子浓度较低,因此需要使用能够指示所有细微变化的高灵敏度染料。由于细胞内的钾离子浓度通常高于钠离子浓度(超过 100毫米)因此,纳+指示剂会选择性地与 纳+而非K(K)+结合发生反应。
(美国)
激发波长(纳米)
发射波长(纳米)
K(K)d日(百万分之一)
离子钠绿-TMA盐/AM
488-517
540
20
离子钠绿-TMA+盐
离子NaTRIUM绿是一种激发波长位于可见光范围内的荧光指示剂,其有效荧光动态范围可用于测量细胞内的 纳+浓度。该荧光指示剂也可由可见光激发。虽然 离子NaTRIUM绿的最大激发波长为 517纳米但是由于其特殊的发光范围 ,所以也可以由标准的 488纳米激光激发。此外,它也可以用近红外光的双光子激发。离子NaTRIUM绿还具有良好的耐光漂白性和耐渗漏性。
TMA盐是水溶性盐型 离子NaTRIUM绿可用于校准或侵入性导入,如细胞显微镜注射或通过全细胞膜电极导入,同时还可用于染料的体外校准。
离子钠绿-AM
乙酰氧基甲基酯(上午酯类)型 离子NaTRIUM绿是目前最常用的一种将荧光离子指示剂,该指示剂可以通过非侵入性方法导入细胞。酚类和羧酸类分子会衍生成 调幅酯类。后者可以促使分子具有足够的疏水性,以实现膜渗透。酯类进入细胞后,几乎所有细胞类型中均存在的非特异性酯酶可将酯类水解为水溶性、细胞内滞留和离子传感所需的聚阴离子。导入通常在无血清培养基中进行,调幅酯的最终浓度范围为 1~10μM
指示剂
离子钾绿
488
18
PBFI公司
340/390
500
5
离子钾绿是一种荧光指示剂,含有有效的 K(K)d日解离常数,可用于测定细胞质 K(K)+捷,虽离子钾绿是一种非比率型荧光探针,但是其荧光动态范围很广,能够检测到 K(K)+浓度的微小变化。它的最佳激发波长为 517纳米但是也可以用常用波长 488纳米激发。离子钾绿也可用近红外波长处的双光子很好地激发。尽管不能完全抗光漂白,但它仍比其他染料更稳定。与其 纳+的荧光指示剂一样,它也可以用于共聚焦显微镜、流式细胞术和筛选。
PBFI公司对 K(K)+的解离常数K(K)d日很大程度上取决于 纳+是否存在;在不含 纳+的体系中,K(K)d日为 5.1毫米而在 纳+和K(K)+总浓度为 135毫米(近似于生理离子强度)的溶液体系中,K(K)d日则为 44毫米虽然 PBFI公司对 K(K)+的选择能力弱于 钙2+指示剂,比如 呋喃-2但在存在其他一价阳离子的体系中,PBFI公司故障检测K(K)+的生理浓度。PBFI公司与离子结合后, 其光谱变化可通过激发光比率测定值进行分析,该指示剂可以使用 Fura-2型所用的滤光片和仪器进行检测。
离子载体可以促进脂质膜对 纳+的运输,有效促使 纳+穿过膜 从 浓度较高的隔室流出,进入 纳+浓度较低的隔室。这些离子载体可以用来平衡细胞内外的 纳+浓度。
莫能菌素钠盐-纳+选择性羧基离子载体
K(K)+ 离子载体
缬氨霉素
缬氨霉素是一种天然的脂溶性分子,可以与钾离子(K)+)结合,并促进钾离子通过脂质双层膜进行转移。缬氨霉素对 K(K)+的选择能力是对 纳+的 1万倍。缬氨霉素是一种有效的抗生素。常被用作细胞凋亡诱导剂,也可用于校准电位灵敏染料膜实验中的电极反应。
尼日利亚菌素
尼日利亚菌素对K(K)+和H(H)+(氢离子)均具有选择性。因此,常用于细胞质 酸碱度指示剂的荧光校准。
无活菌素
一价阳离子载体对K(K)+和 全日空航空公司4+具有选择性(K)+=NH4+>纳+>镁2+>李+>>钙2+)。可引起阳离子穿过人工膜。