Wie fließen Ionen durch einen Ionenkanal, wenn man ihn aus der Membran entfernt?

Bei der Messung von Ionenkanälen, insbesondere bei Einzelkanalaufnahmen, wird oft die Patch-Clamp-Technik verwendet. Diese Technik ermöglicht es, den Ionenfluss durch einen einzelnen Ionenkanal zu messen, auch wenn dieser aus der Zellmembran isoliert wird. Hier ist eine kurze Erklärung, wie das funktioniert:

1. **Patch-Clamp-Technik**: Ein winziges Glas-Mikropipette wird verwendet, um ein kleines Stück der Zellmembran zu isolieren, das einen oder mehrere Ionenkanäle enthält. Diese Pipette wird auf die Zellmembran aufgesetzt und ein leichter Unterdruck wird angewendet, um eine enge Versiegelung (Gigaohm-Dichtung) zwischen der Pipette und der Membran zu erzeugen.

2. **Isolierung des Kanals**: Es gibt verschiedene Konfigurationen der Patch-Clamp-Technik, darunter die "inside-out" und "outside-out" Patches. Bei der "inside-out" Konfiguration wird das Membranstück so abgezogen, dass die Innenseite der Membran nach außen zeigt. Bei der "outside-out" Konfiguration wird die Außenseite der Membran nach außen gezeigt.

3. **Messung des Ionenflusses**: Sobald der Kanal isoliert ist, kann der Ionenfluss durch den Kanal gemessen werden, indem eine elektrische Spannung an die Pipette angelegt wird. Der resultierende Ionenstrom wird durch die Pipette gemessen und aufgezeichnet. Dies ermöglicht es, die Aktivität des einzelnen Ionenkanals zu analysieren.

4. **Kontrolle der Umgebung**: Durch die Kontrolle der Lösung in der Pipette und der umgebenden Lösung kann die Umgebung des Ionenkanals präzise gesteuert werden. Dies ermöglicht es, die Wirkung verschiedener Ionen, Medikamente oder anderer Modulatoren auf den Kanal zu untersuchen.

Diese Methode erlaubt es, detaillierte Informationen über die Eigenschaften und das Verhalten einzelner Ionenkanäle zu erhalten, auch wenn sie aus der natürlichen Zellmembranumgebung entfernt wurden.