Überblick
Die Vorlesung behandelt die Patch-Clamp-Methode, mit der Ionenströme einzelner Kanäle in der Membran von Nervenzellen gemessen werden können.
Aufbau von Neuronen und Membran
- Neuronen besitzen eine Zellmembran aus einer Lipid-Doppelschicht, die ohne Hilfsmittel für Ionen undurchlässig ist.
- In die Membran sind Proteinmoleküle wie Ionenpumpen und Ionenkanäle eingebettet.
- Ionenkanäle ermöglichen den Transport von Ionen durch die Membran und beeinflussen die Ladungsverteilung.
Entdeckung und Bedeutung der Ionenkanäle
- Früher waren Eigenschaften der Ionenkanäle weitgehend unbekannt und nur hypothetisch beschrieben.
- Die Patch-Clamp-Technik wurde 1978 entwickelt und ermöglichte erstmals den Nachweis einzelner Ionenströme.
- Die Erfinder erhielten 1991 den Nobelpreis für diese Methode.
Funktionsweise der Patch-Clamp-Methode
- Eine Mikropipette wird auf die Zellmembran gesetzt und erzeugt leichten Unterdruck.
- Ein kleines Membranstück (Patch) inklusive Ionenkanal wird angesaugt und abgedichtet.
- Über die Pipette können die elektrischen Ströme einzelner Ionenkanäle gemessen werden.
- Öffnet sich ein Ionenkanal, wie z.B. ein Natriumkanal, entsteht ein messbarer Ionenstrom.
- Auch nach dem Lösen des Membranpatches von der Zelle bleibt die Messung der Kanalaktivität möglich.
Anwendung und Relevanz im Unterricht
- Die Methode wird häufig in Abiturprüfungen im Bereich Neurobiologie abgefragt.
- Ein Spannungsgerät kann zur weiteren Analyse an die Pipette angeschlossen werden.
Schlüsselbegriffe & Definitionen
- Patch-Clamp-Methode — Messverfahren zur Erfassung von Ionenströmen einzelner Kanäle in Zellmembranen.
- Ionenkanal — Proteinmolekül in der Zellmembran, das spezifisch Ionen transportiert.
- Ionenpumpe — Protein, das aktiv Ionen unter ATP-Verbrauch transportiert.
- Ionenstrom — Elektrischer Strom, der durch den Fluss von Ionen entlang eines Kanals entsteht.
- Neuronen — Nervenzellen, die Signale im Nervensystem übertragen.
Aufgaben / Nächste Schritte
- Wiederhole den Aufbau der Nervenzellmembran und die Funktion von Ionenkanälen.
- Bereite eine Erklärung der Patch-Clamp-Methode für Prüfungen vor.