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Kompaktlexikon der Biologie: Patch-Clamp-Technik

Patch-Clamp-Technik, ein elektrophysiologisches Messverfahren, mit dem sich Ströme durch einzelne Ionenkanäle von z.B. Nerven- und Muskelzellen, aber auch pflanzlichen Schließzellen messen lassen. Die P. – C. – T. wurde Mitte der 1970er-Jahre von E. Neher und B. Sakmann als eine Weiterentwicklung des Voltage Clamp-Verfahrens, bei dem ganze Zellen untersucht werden, eingeführt, wofür sie 1991 den Nobelpreis erhielten.

Für eine Messung mit der P. – C. – T. wird eine dünne, mit Salzlösung gefüllte Glasmikropipette, deren Durchmesser an der Spitze 1 μm beträgt, unter einem Mikroskop in direkten Kontakt mit der Plasmamembran gebracht. Durch leichtes Ansaugen wird die Verbindung zwischen Spitze und Membran abgedichtet (so genanntes tight seal), sodass die weiteren Untersuchungen nur an diesem Membranfleck (engl.: patch) durchgeführt werden ( vgl. Abb. ). Dadurch wird das elektrische Hintergrundrauschen, das aufgrund von Leckströmen entstehen kann, drastisch reduziert. Aus diesem Grund sind hochaufgelöste Messungen erst möglich. Sie können an ganzen Zellen erfolgen oder nur an dem Membranfleck selbst, wenn dieser zusammen mit der Pipette von der Zelle weggezogen wird. Durch eine Referenzelektrode können das Öffnen und Schließen von Ionenkanälen bei einem festgelegten Membranpotenzial (voltage clamp) oder festgesetztem Strom (current clamp)durchgeführt werden.



Patch-Clamp-Technik: Zur Messung des Öffnens und Schließens einzelner Ionenkanäle wird ein Membranfleck angesogen. Mit einer zweiten Mikroelektrode wird eine Prüfspannung angelegt und ein Strom durch die Saugelektrode geschickt

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  • Die Autoren

Redaktion:
Dipl.-Biol. Elke Brechner (Projektleitung)
Dr. Barbara Dinkelaker
Dr. Daniel Dreesmann

Wissenschaftliche Fachberater:
Professor Dr. Helmut König, Institut für Mikrobiologie und Weinforschung, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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