14.11
Die Patch-Clamp-Technik ist ein elektrophysiologisches Werkzeug zur Untersuchung des Ionenkanalverhaltens von erregbaren Zellen wie Neuronen und Muskelfasern.
Der Patch-Clamp-Aufbau besteht aus einer Glasmikropipette, die gegen einen kleinen Bereich der Zellmembran platziert wird, der einen oder mehrere Ionenkanäle enthält. Es besteht aus einer Elektrolytlösung und einer Elektrode aus chloriertem Silber zur Messung von Spannungen und Strömen.
Wenn ein kleiner Sog angewendet wird, wird das "Membranpflaster" fest gegen die Pipettenspitze versiegelt.
Dieser omega-förmige Bereich der Membran, der als Gigaohm-Siegel bezeichnet wird, ist elektrisch isoliert, wodurch sichergestellt wird, dass die Ionen, die durch den Kanal fließen, nur in die Pipette gelangen.
Die Aufzeichnungselektrode in der Mikropipette ist mit einem hochempfindlichen Verstärker verbunden, der Strom- oder Spannungsschwankungen verstärkt, die sich aus der Bewegung von Ionen durch die Ionenkanäle ergeben, und so die Messung der erzeugten elektrischen Signale ermöglicht.
In der "Spannungsklemme" wird die Spannung auf einen bestimmten Wert eingestellt und die daraus resultierenden Änderungen des Stromflusses gemessen. Alternativ kann der Strom auf einen Sollwert geklemmt und die Spannungsänderung über die Membran gemessen werden.
Viele grundlegende Zellfunktionen wie Muskelkontraktion und Nervenübertragung beruhen auf elektrischen Signalen, die durch die Bewegung positiv und negativ geladener Ionen durch die Zellmembran erzeugt werden. Eine kompetente Methode zur Aufzeichnung des über die gesamte Zelle oder einen einzelnen Ionenkanal fließenden Stroms ist die Patch-Clamp-Technik.
Bei dieser Methode wird eine Glasmikropipette mit Elektrolytlösung dicht gegen einen kleinen Teil der Zellmembran abgedichtet. Dadurch wird ein Teil der Zellmembran elektrisch isoliert, wodurch sichergestellt wird, dass die Ionen, die sich durch die Kanäle bewegen, nur in die Mikropipette fließen. Darüber hinaus verhindert diese dichte Abdichtung der Zellmembran, dass Ionen in die Badlösung entweichen, in der die Zelle suspendiert ist.
Verschiedene Patch-Clamp-Methoden:
Abhängig vom Forschungsinteresse können verschiedene Variationen der Patch-Clamp-Methode zur Messung der biophysikalischen Eigenschaften der Zelle verwendet werden. Forscher können beispielsweise die Membranspannung klemmen oder steuern und den durch sie fließenden Strom messen. Alternativ können sie den Strom klemmen und jede Variation der Membranspannung messen.
Im zellgebundenen Modus bleibt der Membranfleck, der einen oder mehrere Ionenkanäle enthält, intakt. Dadurch kann allein der durch das Membranpflaster fließende Strom gemessen werden. Im Gegensatz dazu wird bei der Ganzzellmethode das Membranpflaster durch kurzzeitiges starkes Ansaugen aufgebrochen. Dadurch geht das Innere der Pipette in das Zytoplasma über. Dieser Modus ermöglicht die Messung von elektrischem Strom und Spannung der gesamten Zelle.
Eine andere Patch-Clamp-Methode erfordert ein sanftes Zurückziehen der angebrachten Pipette. Dadurch wird das Membranpflaster herausgeschnitten, ohne dass der dichte Verschluss beeinträchtigt wird. In dieser von innen nach außen gerichteten Konfiguration wird der intrazelluläre Teil der Membran der Badlösung ausgesetzt, was die Untersuchung intrazellulärer Faktoren ermöglicht, die die Kanalfunktionen beeinflussen.
Die Patch-Clamp-Technik ist ein elektrophysiologisches Werkzeug zur Untersuchung des Ionenkanalverhaltens von erregbaren Zellen wie Neuronen und Muskelfasern.
Der Patch-Clamp-Aufbau besteht aus einer Glasmikropipette, die gegen einen kleinen Bereich der Zellmembran platziert wird, der einen oder mehrere Ionenkanäle enthält. Es besteht aus einer Elektrolytlösung und einer Elektrode aus chloriertem Silber zur Messung von Spannungen und Strömen.
Wenn ein kleiner Sog angewendet wird, wird das "Membranpflaster" fest gegen die Pipettenspitze versiegelt.
Dieser omega-förmige Bereich der Membran, der als Gigaohm-Siegel bezeichnet wird, ist elektrisch isoliert, wodurch sichergestellt wird, dass die Ionen, die durch den Kanal fließen, nur in die Pipette gelangen.
Die Aufzeichnungselektrode in der Mikropipette ist mit einem hochempfindlichen Verstärker verbunden, der Strom- oder Spannungsschwankungen verstärkt, die sich aus der Bewegung von Ionen durch die Ionenkanäle ergeben, und so die Messung der erzeugten elektrischen Signale ermöglicht.
In der "Spannungsklemme" wird die Spannung auf einen bestimmten Wert eingestellt und die daraus resultierenden Änderungen des Stromflusses gemessen. Alternativ kann der Strom auf einen Sollwert geklemmt und die Spannungsänderung über die Membran gemessen werden.
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