2 Fragen zu Riesenaxon

Die Voltage-Clamp-Technik ist eine experimentelle Methode, mit der die Membranspannung (das Membranpotenzial) einer Nervenzelle – wie dem Riesenaxon des Tintenfischs – konstant gehalten („geklammert“) wird, um die Ionenströme durch die Zellmembran präzise zu messen. **Funktionsweise am Beispiel des Riesenaxons:** 1. **Elektrodenplatzierung:** Zwei Elektroden werden in das Axon eingeführt: - Eine misst das Membranpotenzial (Mess-Elektrode). - Die andere leitet Strom in das Axon (Strom-Elektrode). 2. **Sollwert einstellen:** Der Experimentator legt ein gewünschtes Membranpotenzial (z. B. –40 mV) fest. 3. **Regelkreis:** Ein elektronischer Regelkreis vergleicht das aktuelle Membranpotenzial mit dem Sollwert. Weicht das Potenzial ab, wird sofort ein Ausgleichsstrom injiziert, um das Potenzial auf dem gewünschten Wert zu halten. 4. **Messung der Ionenströme:** Der injizierte Strom entspricht (mit umgekehrtem Vorzeichen) dem Ionenstrom, der durch die Membran fließt. So kann man die Ströme, die durch verschiedene Ionenkanäle fließen, exakt messen. **Warum beim Riesenaxon?** Das Riesenaxon des Tintenfischs ist besonders groß (bis zu 1 mm Durchmesser), was das Einführen von Elektroden und die Kontrolle des Membranpotenzials technisch erleichtert. So konnten Hodgkin und Huxley in den 1950er Jahren die Grundlagen der Nervenleitung aufklären. **Zusammengefasst:** Die Voltage-Clamp-Technik hält das Membranpotenzial konstant und misst die dafür nötigen Ausgleichsströme. So lassen sich die Eigenschaften und das Verhalten von Ionenkanälen in der Zellmembran untersuchen.

Der Entzug von Sauerstoff hat erhebliche Auswirkungen auf das Ruhepotential eines Neurons. Unter normalen Bedingungen wird das Ruhepotential durch die Aktivität der Natrium-Kalium-Pumpe (Na+/K+-Pumpe) aufrechterhalten, die ATP benötigt, um Natriumionen aus der Zelle und Kaliumionen in die Zelle zu transportieren. Wenn Sauerstoff entzogen wird, wird die ATP-Produktion in den Mitochondrien stark reduziert, was zu einer verminderten Funktion der Na+/K+-Pumpe führt. Dies hat zur Folge, dass weniger Natriumionen aus der Zelle gepumpt werden und weniger Kaliumionen in die Zelle gelangen. Dadurch kann sich das Ruhepotential verändern, typischerweise wird es weniger negativ (depolarisiert), was die Erregbarkeit des Neurons beeinflusst und letztlich zu einer Störung der neuronalen Funktion führen kann. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Entzug von Sauerstoff das Ruhepotential destabilisieren kann, was zu einer Beeinträchtigung der neuronalen Aktivität führt.