本书系统介绍了离子通道学所包括的理论知识和相关的实验技术。内容几乎涵盖了离子通道领域各个方面重要的研究成果，并且对离子通道学和膜片钳技术的最新进展也进行了详细的介绍。更为难得的是，该书作者多为在实验室一线直接从事课题研究的年轻人，他们朝气蓬勃，不仅思维活跃，而且实践经验丰富。这也使得该书能够紧跟学科发展的前沿，具有很高的参考价值。

离子通道(ion channel)是生物电活动的基础。目前，我们已知道有100多种不同的通道存在于各生物体中。无论动物还是植物，单细胞生物抑或是多细胞生物，都无一不含有离子通道。离子通道不仅直接与细胞的兴奋性相关，并可进一步影响和控制递质释放、腺体分泌、肌肉运动，细胞分裂、生殖，甚至还对维持细胞体积恒定及内环境稳定起着重要的作用。虽然，国内外专家和学者尚未把它作为学科来命名，但自1976年德国的E.neher和B.Sakmann(1980年诺贝尔奖获得者)创立了膜片钳技术(patch clamp recording technique)以来，使得研究细胞膜上单个离子通道的特性成为可能，至1998年洛克非勒大学的：Rod.MacKinnon(2003年诺贝尔奖获得者)等揭示了细菌离子通道的空间结构，表明离子通道的研究已经初步形成了一套理论体系和相应的实验技术涉及到生命科学的诸多方面，并且与分子生物学、细胞生物学、分子遗传学、生理学、病理学和药理学等学科密切联系。我们认为其可以作为一门独立学科。这样，不仅有利于离子通道学自身的发展，也将有利于它的广泛应用。因此，作者提出了“离子通道学(ion channelology)”的概念，以便大家更深入地了解该学科的内容、意义和用途。

在本书中，我们还给大家介绍了分子电生理学(molecular electrophysiology)的相关内容。它是分子生物学与离子通道学相结合的产物。主要研究离子通道的分子结构、门控、调节以及与药物/毒素相互作用的分子机制等。国内外专家在该领域进行了大量的研究工作。作者结合自己的学习和体会专门列出七章对其进行了论述和简介。

作为一种先进的电生理技术，膜片钳技术在生命科学中已得到广泛的应用，并向高通量、高选择、高灵敏度方向发展。本书对以膜片钳技术为核心的相关电生理记录技术的基本原理、基本操作，特别是膜片钳技术的实际应用进行了详细的介绍。该书的特色还在于其实用性，操作部分多为在实际工作中得到经验和体会。因此，本书对于从事生理、药理、病理生理和许多医学及生命科学研究的工作人员和广大学生尤其是研究生的学习和实验参考将有所收益。

第一篇 细胞电生理学

第1章 概论

 第1节 细胞膜离子通道

 第2节 电生理技术和离子通道研究的发展

第2章 细胞膜电学性质

 第1节 电学的基本知识

 第2节 细胞内、外的离子分布和电学性质

 第3节 细胞膜电位

 第4节 细胞膜离子通道

第3章 Na+通道

 第1节 Na+通道的分子结构

 第2节 Na+通道的门控机制及电流特征

 第3节 Na+通道与毒素的相互作用

 第4节 几种典型的Na通道特征

第4章 Ca2+通道

 第1节 Ca2+通道的分子结构

 第2节 Ca2+通道的分类和分布

 第3节 Ca2+通道电流的特征

第5章 K+通道

 第1节 K+通道的分子结构

 第2节 瞬时外向K+电流(Ito)

 第3节 延迟整流K+电流(Ik)

 第4节 双孔K+通道(K2p家族)

第6章 Cl-通道

 第1节 Cl-通道家族分子结构

 第2节 Cl-通道的电流特征

 第3节 C1-通道的药理和生理学意义

第7章 起搏通道

 第1节 起搏通道的分布及生理功能

 第2节 起搏通道的分子结构

 第3节 起搏电流的特性

第8章 交换体电流

 第1节 Na+/Ca2+交换电流的特征

 第2节 Na+/H+交换体电流的特征

 第3节 Cl-/HCO3-离子交换体

第9章 非典型电压依赖性通道

 第1节 受体门控的离子通道

 第2节 Na+/K+泵电流的特征

第10章 细胞问缝隙连接通道

 第1节 细胞问缝隙连接通道的分类及分子生物学特征

 第2节 同型缝隙连接电流特性

 第3节 异型通道的特性

 第4节 缝隙连接通道的两种门控

 第5节 细胞问缝隙连接通道单细胞上的半通道特征

第11章 细胞内Ca2+释放通道

 第1节 Ca2+释放通道的结构功能特性

 第2节 肌浆网IP3受体通道

第12章 非选择性离子通道

 第1节 张力激活离子通道

 第2节 线粒体膜电压依赖阴离子通道(VDAC)

第13章 水通道

 第1节 水通道家族

 第2节 AQP1通道特征

 第3节 AQP2通道特征

第14章 心肌细胞离子通道

 第1节 膜电位与离子通道

 第2节 心室肌的电生理与离子通道

 第3节 心房肌的电生理与离子通道

 第4节 窦房结的电生理与离子通道

 第5节 房室结的电生理与离子通道

 第6节 浦肯野氏纤维的电生理与离子通道

第15章 血管平滑肌和内皮细胞离子通道

 第1节 血管平滑肌细胞的离子通道

 第2节 不同动物和不同组织的血管离子通道

 第3节 血管内皮细胞离子通道特征

第16章 中枢神经细胞离子通道

 第1节 神经元的电学特征

 第2节 海马神经元离子通道

 第3节 大脑皮层神经元离子通道

 第4节 下丘脑神经元离子通道

 第5节 背根神经节神经元离子通道

 第6节 动脉压力感受器的离子通道

第17章 感觉神经细胞离子通道

 第1节 耳蜗细胞离子通道

 第2节 嗅觉系统离子通道

 第3节 视觉系统离子通道

第18章 其他组织细胞的离子通道

 第1节 气管平滑肌和膈肌细胞离子通道

 第2节 肺脏细胞离子通道

 第3节 骨骼肌离子通道

 第4节 肝细胞膜离子通道

 第5节 肾脏的离子通道

 第6节 其他组织器官离子通道

第二篇 分子电生理学

第19章 分子电生理学概述

 第1节 离子通道的分子结构与功能

 第2节 离子通道门控动力学的分子机制

 第3节 离子通道调控的分子机制

 第4节 离子通道的体外突变与异源性表达

 第5节 离子通道病

 第6节 药物和毒素作用于离子通道的分子机制

第20章 离子通道的分子结构与功能

 第1节 电压门控离子通道超家族的分子结构

 第2节 Na+通道的结构特征

 第3节 Ca2+通道的结构特征

 第4节 K+通道的结构特征

 第5节 离子通道空间结构的研究及其技术

 第6节 膜片钳与其他技术结合研究离子通道的结构

第21章 离子通道门控机制的分子基础

 第1节 离子通道激活的分子机制

 第2节 电压依赖性K+通道失活的分子机制

 第3节 Na+通道失活的分子机制及其调节

 第4节 电压依赖性Ca2+通道的失活特点

第22章 离子通道调节的分子机制

 第1节 自主神经对离子通道的调控

 第2节 受体及细胞内信号转导系统对离子通道的调控

 第3节 细胞内信息物质对离子通道的调控

 第4节 钙调素对离子通道的调控

 第5节 细胞骨架对离子通道的调控

 第6节 泛素化对离子通道的调控

 第7节 受体偶联通道调控的分子机制

第23章 离子通道的体外突变与异源性表达

 第1节 离子通道异源性表达的意义

 第2节 离子通道在卵母细胞中的表达

 第3节 HEK293细胞上离子通道异源性表达

第24章 离子通道疾病及其分子基础

 第1节 心血管系统离子通道与疾病

 第2节 神经系统离子通道疾病

 第3节 骨骼肌的离子通道病

第25章 药物与通道作用的分子机制

 第1节 毒素对离子通道的作用

 第2节 植物药有效成分对通道的作用

第三篇 膜片钳技术的理论与实践

第26章 膜片钳技术相关的电学基本知识

 第1节 膜片钳涉及的基本术语

 第2节 膜片钳技术的基本概念

第27章 膜片钳技术的原理

 第1节 膜片钳技术的原理及膜片钳放大器

 第2节 膜片钳实验中的误差及补偿

 第3节 膜片钳技术的各种模式

 第4节 单通道记录的原理

 第5节 穿孔膜片钳记录的原理

 第6节 细胞膜电容的测定原理

 第7节 膜片钳技术的优势

第28章 用于膜片钳记录的细胞急性分离和培养

 第1节 细胞的基本结构

 第2节 各种细胞的特征

 第3节 溶液的配制

 第4节 心肌单细胞的分离

 第5节 血管平滑肌细胞分离

 第6节 心肌细胞的培养

 第7节 血管平滑肌细胞的培养

 第8节 内皮细胞的分离培养

 第9节 神经细胞的分离与培养

 第10节 其他细胞的分离与培养

第29章 膜片钳技术的实践

 第1节 形成膜片钳的基本程序

 第2节 前期制备

 第3节 高阻抗封接的形成

 第4节 膜片钳记录过程可能遇到的问题

第30章 脑片细胞的膜片钳记录技术

 第1节 脑片的制备技术

 第2节 脑片的可视性膜片钳记录技术

 第3节 膜片钳分析方法

第31章 膜片钳系统的硬件设备

 第1节 单细胞膜片钳系统

 第2节 其他主要仪器

 第3节 温控系统

 第4节 灌流与加药系统

 第5节 防震台/电磁屏蔽笼/仪器架

第32章 通道电流记录及参数设置

 第1节 总的要求

 第2节 全细胞模式记录电流

 第3节 单通道模式记录电导的研究

第33章 通道电流资料分析和数据处理

第34章 常见通道电流的特征与记录

 第1节 Ca2+电流记录及门控特征的研究

 第2节 Na+电流记录及门控特征研究

 第3节 K+电流记录及门控特征的研究

 第4节 Cl-电流记录及门控特征研究

 第5节 起搏通道电流记录及门控特征研究

 第6节 交换体电流的记录

 第7节 Na+/K+泵电流的记录

 第8节 单通道记录模式研究离子通道

第35章 膜片钳技术的进展与相关技术

 第1节 高通量自动化的膜片钳

 第2节 膜片钳与基因表达分析

 第3节 浓度钳技术

 第4节 膜片钳与显微荧光测钙技术的结合

 第5节 膜片钳技术与碳纤电极检测技术的结合

第36章 离子通道学进展中的若干问题

附录1 离子通道电流及缩写

附录2 作用于各种离子通道的工具药

附录3 离子通道学名词中英文对照表