Patch-Clamp Methode
Die Patch-Clamp-Methode wird in der Elektrophysiologie zur Darstellung und Messung von gerichteten Strömen durch einzelne Ionenkanäle der Zellmembran verwendet. Einsatzgebiete sind z.B. die Messung des Einflusses von verschiedenen Substanzen auf das Aktionspotential an Nervenzellen, auf das Membranpotential aller Zellen oder auf die Signalübertragung zwischen Zellen.
- Patch (engl. Flicken) = Ein kleiner Abschnitt der Membran wird mit einer Pipette leicht angesaugt.
- Clamp (engl. befestigen) = Membran wird während der Messung festgehalten.
Es gibt verschiedene Varianten der Durchführung, manchmal wird ein Teil der Membran ausgeschnitten oder die Gesamtheit der Zelle wird als funktionelle Einheit gemessen. Für die Methode wurde 1991 der Nobelpreis verliehen.
Merke
Patch-Clamp: Methode zur Messung der Ströme/Ionenbewegungen durch einzelne Ionenkanäle der Zellmembran
Prinzip der Methode – Biophysik
Über jeder Zellmembran liegt ein bestimmtes Membranpotential, das durch die unterschiedliche Ladungsträgerverteilung (= Spannung) und durch die Semipermeabilität der Membran (= elektrischer Widerstand) erzeugt wird.
Dies ist eine der Grundeigenschaften der Biomembran. Dieser physiologische Zustand kann gemessen werden.
Verändern sich die Bedingungen, die Durchlässigkeit oder andere Parameter, können Ionen von intra- nach extrazellulär und umgekehrt fließen, es kommt zur Änderung des Membranpotentials. Dieser Ladungsträgerfluss kann als Strom gemessen werden.
Merke
Das gesamte Prinzip folgt dem Ohmschen Gesetz: U = R x I
Durch diesen physikalischen Zusammenhang in der Elektrizität können verschiedene Parameter konstant gehalten und andere wiederum gemessen werden; Einflüsse von Substanzen auf die Membran können registriert und interpretiert werden. Diese Gegebenheiten werden in der Forschung häufig genutzt.
Wie wird die Patch-Clamp-Methode durchgeführt?
Eine Messpipette wird auf die Membranoberfläche aufgesetzt und die Membran mittels Unterdruck leicht angesaugt; manchmal wird die Zellmembran perforiert, manchmal nicht. Nun kann das Membranpotential im physiologischen Zustand gemessen werden. Die Darstellung erfolgt über einen Verstärker auf einem Oszilloskop. Zu Untersuchung einer Substanz A auf das Membranpotential kann nun eine bestimmte Konzentration davon zugegeben und die Veränderung des Potentials auf dem Oszilloskop angezeigt werden.
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