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Tierphysio > Fragen Brecht 1 > Flashcards

Fragen Brecht 1 Flashcards

1
Q

Welche Messverfahren für intrazelluläre Potenziale kennen Sie?
Was sind die wichtigsten Unterschiede?

A
  • Ganzzellmessung mittels Mirkopipette (jedoch mit Dialyse der Zelle)
  • scharfe Mikroelektrode
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Q

Worauf bezieht sich der Name Patch Clamp?

A
  • Einzelkanalableitung mittels Mikropipette
  • Ableitung zeigt stochastisches Öffnungsverhalten (sofern korrekt an nur einem Kanal durchgeführt)
  • muss dicht anliegen → Giga-Ohm-Seal
  • Faraday’scher Käfig -> reduziert Rauschen
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3
Q

Was ist HERG und wie ergibt sich die klinische Relevanz des Gens?

A
  • Human Ether-a-go-go related Gene
  • aus Drosophila
  • K+ -Kanal im Herz: Repolarisation des Herz-APs
  • kann zu Herzflattern/Arythmie und Tod führen (bei Mutation)
  • Antitarget: neue Medikamente müssen auf ihre Interaktion mit HERG getestet werden
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4
Q

Wie können elektrische Messungen von einzelnen Kanälen durchgeführt werden?

A
  • Einzelkanalableitung per Mikropipette (patch clamp)
  • Messpipette muss dicht anliegen (Giga-Ohm-Seal) → Silikatglas schließt am besten
  • Membran muss sauber sein, Durchführung im Faradayschen Käfig (gegen Rauschen)
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5
Q

Welche Einsichten konnten aus der Kristallstruktur des bakteriellen Kaliumkanals abgeleitet werden?

A
  • Membrandurchspannende Bereiche unpolar
  • Porengröße
  • neg. gel. AS-Reste in Pore passen auf Größe des K+
  • große wässrige Kammer → Membranpassage energetisch erleichter („Verdünnung“)
  • meist 3 K+ drin, Leitung durch Abstoßen
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6
Q

Welche Methoden können zur Charakterisierung von Ionenkanälen verwendet werden?

A
  • pharmakologisch mittels Toxinen
  • molekulare Analyse mittels Röntgen-Kristallografie
  • Untersuchung der Expression bei Gen-Mutation
  • elektrisch mittels Einzelkanalableitung per Mikropipette (patch clamp)
  • im weiteren Sinne auch elektrisch mit intra- oder extrazellulärer Ganzzellableitung (Elektrode,
    scharfe Mikroelektrode, Mikropipette) → zeigt jedoch nur Summe der Kanalströme
  • Primärsturkturanalyse
  • Hydrophobizitätsplots
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7
Q

Elektrische Eigenschaften des Lipid-Bilayers?

A
  • Außen hydrophil, innen hydrophob
  • Phospholipiddoppelschicht
  • Kapazitive Eig.
  • Hoher Widerstand/Isolator
  • bei Ruhepotential von -70mV große Feldstärke auf kurzer Distanz
  • Membraneigenschaften können als Ersatzschaltbilder abgebildet werden: Hochpass/Tiefpass
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8
Q

Welche Mechanismen terminieren das AP?

A
  • Spannungsabhängige K+ öffnen -> K+-Ausstrom
  • spannungsabh. Na+-Kanäle inaktivieren spontan.
  • Hyperpolarisierung durch K+
  • Repolarisierung durch Na+/K+-ATPase
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9
Q

Skizziere die molekularen Mechanismen, die die Eigenschaften des spannungsunabhängigen Na+-Kanals bestimmen

A
  • spannungsabhängiges Schließen und Öffnen über bewegliche Sensordomänen
  • Depolarisation über Schwellenwert → Öffnung
  • spontane Inaktivierung -> nach Ball-Chain-Modell
  • 3 Zustände: Inaktiv → geschlossen → offen
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10
Q

Wie ergeben sich die Tiefpass-Antworteigenschaften der Nervenzellmembran?

A
  • Langsame Antwort
  • ohm’sches Gesetz gilt nicht
  • Kapazitive Eigenschaften der Mebran ≈ Plattenkondensator, d ↓, A ↑
  • R ≈ Membrandurchlässigkeit für best. Ionen → parallelgeschaltet
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11
Q

Wie kann die AP-Ausbreitung im Axon beschleunigt werden?

A
  • Myelinisierung (Isolation durch mehrere Lipiddoppelschichten, wenige Kanäle), Ranvier’scher Schnürring + Saltatorische Erregungsausbreitung
  • Durchmesser ↑ (Riesenaxone): Axialwiderstand ↓, Längskontante λ↑
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12
Q

Was besagt Cajals Neuronentheorie?

A
  • Diskrete Einheiten (Neuronen=Zellen) bilden Nervensystem
  • > stehen über chem. Synapsen in Verbindung
  • kein Syncytium
Nobelpreis 1906 Golgi und Cajal
        1932 Sherrington (Kommunikation über chem Syn)
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13
Q

Optische Indikatoren / Reporter:

A
  • GFP, YFP ….
  • Ca2+-Reporter
  • Ca2+-GFP-Mutation
  • chem/synthet. Farbstoffe zur Spannungsmessung
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14
Q

Welche anatomischen Befunde stützen die Neuronentheorie?

A

Golgi-Färbung

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15
Q

Wie ergibt sich die scharf aufsteigende Flanke des APs?

A
  • Spannungsabh. Na+-Kanäle öffnen bei Überschreitung von Schwellenwert → positive Rückkopplung für mehr Na+-Kanäle → synergistisch
  • schneller Einstrom Na+ durch hohes elchem. Potenzial
  • Zusammenwirkung konz.- + el. Gradient
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16
Q

Mit welchem Ersatzschaldbild kann man die elektrischen Eigenschaften von Neuronen
darstellen?

A

Tiefpass: Kondensator in Reihe, Widerstand parallelgeschaltet

17
Q

Was sind die Vorteile von in vitro Präparaten?

A
  • Lebendig
  • dünne Schnitte → Lichtmikroskopie mgl.
  • Pharmakologie: Lösungen drüber schwenken
  • mech. Stabilität (Gehirn „schwimmt weg“)
18
Q

Begründen Sie warum Kalium-Ionen stärker auf das Ruhepotenzial wirken als Na-Ionen!

A
  • höhere Membranleitfähigkeit für K+ durch ständig offene Kanäle
  • ersichtlich in Goldmann’scher Gleichung
19
Q

Wie ergeben sich die kapazitiven Eigenschaften der Nervenzellmembran?

A
  • je kleiner die Distanz zwischen den „Kondensatorplatten“ und je größer deren Fläche, desto
    größer ist deren Kapazität ( C∝ A/d )
  • die Membran besteht aus einem sehr ausgedehntem, dünnen aber undurchlässigen Lipid-
    Bilayer, was zu einer sehr großen Kapazität führt
20
Q

Wie ergibt sich das Ruhepotenzial?

A
  • Aktive Prozesse(Na+/K+-ATPase)
  • neg. Ionen innen(AS-Reste)
  • Semipermeabilität/selektive Permeabilität
21
Q

Was ist die Funktion und wie ergibt sich der Energieverbrauch der Na/K Pumpe?

A
  • Aktiver Transport → ATP-Verbrauch
  • Na+ gegen konz. + el. Gradient (3Na+ raus, 2K+ rein)
  • elektrogen
22
Q

Wie ergibt sich die Semipermeabilität der Zellmembran?

A
  • Lipiddoppelschicht impermeabel für Ionen (da polar, geladen → nicht in unpolarer Membran löslich)
  • Kanäle + Pumpen(aktiv) nötig
  • K+-Kanal immer offen
  • spannungs- und Ligangenabhängige Kanäle
23
Q

Wie können synaptische Ca-Signale gemessen werden?

A
  • Ca2+ - Indikatoren:
  • > synthetisch
  • > cGAMP (genetisch)
24
Q

Warum hat GFP die Zellbiologie revolutioniert?

A
  • genetisch kodierbar
  • gutes Fluorophor
  • > photoresistent
  • > großer optischer Querschnitt
  • > hohe Quantenausbeute
  • Fluoreszenz
  • hohe räumlich und zeitliche Auflösung
25
Q

Warum kann man mit konventioneller Mikroskopie zellulaere Vorgänge im intakten Gehirn nicht untersuchen?

A

Gehirngewebe streut das Licht sehr stark

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