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Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 05.04.2020 / 12.04.2020
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Wie sind spannungsabhängige Ionenkanäle aufgebaut?

4 identische Untereinheiten, die die Membran je 2x durchqueren, Pore loop, welcher den Selektivitäts-filter bildet und nur Ka-Ionen durchlässt

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Erkläre die Selektivität der Ionenkanäle

Selektivität aufgrund Ladung und Grösse der Ionen

  • Na+ ist schwieriger zu dehydrieren (braucht mehr Energie), weil kleiner und somit Wassermoleküle näher -> «Anziehungskraft».
  • Kostet es keine EnergieWasserhülle von K+ zu entfernen und «nakten» Ionen durch Filter zu bewegen. 
  • Pore wirkt wie Trichter: intrazellulärer Teil ist offener als extrazellulärer. Ionen sammeln sich leichter auf der Innenseite
  • Alpha-Helizes sind Dipole → negatives Ende zur Pore, wo negative Ionen abstossen und positive Ionen zum Selektivitätsfilter anziehen.
  • Hohlraum in der Mitte ermöglicht über negativ geladenen Teile des Selektivitätsfilters, dass Ionen dehydriert werden
  • Nur dehydrierte, «nakte» K+ können Selektivitätsfilter passieren
  • Grössere Ionen (wie Cs+) passen nicht durch, und kleinere (wie Na+) können in die Pore nicht rein weil Porenwände zu weit weg sind, um zu dehydrieren
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Erkläre den Selektivitätsfilter bei einem Ionenkanal

  • 4 Bindungsstellen des Selektivitätsfilters bestehen aus präzis angeordneten Sauerstoffatomen. Distanz von K+ zur Wand des Selektivi-tätsfilters = Distanz von K+ zu seiner Wasserhülle.
  • Optimal stabilisierende Distanz. Kostet keine Energie, Wasserhülle von K+ zu entfernen und «nakte» Ionen durch den Filter zu bewegen.
  • K+ Ionen schieben sich durch gegenseitige Abstossung (CoulombGesetz) durch den Selektivitäts-
    filter des K+-Kanals, wie in einer «Newton Wiege» -> Hard knock-on mechanism
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Erkläre den Spannungsabhängigen Ka-Kanal

  • «Arme» sind positiv geladen und werden durch negative Ruhemembranpotential zum Zellinneren gezogen
  • Wie eine Zange schliesst sich dadurch die Pore → Kanal zu
  • Wird die Membran depolarisiert und das Schwellenpotential erreicht, werden diese positiv geladenen Arme nach oben gedrückt → Pore öffnet sich K+ strömt aus
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Nenne die Diversität von Ionenkanälen

Können auf Vielzahl von Reizeinwirkungen reagieren (Spannung, Licht, Temp., Mechanische Ein-wirkung, Liganden, chemische Signale)

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Nenne etwas zu den weiteren Arten von Spannungsabhängigen Kanälen

  • Na+-Kanal: Pore sehr ähnlich aufgebaut wie K+ Kanal, aber pore-loops sind enger, damit Na+ genau durch passt, aber nicht K+.
  • Ca2+: z.B. Impulsübertragung auf Muskel. Können selbst AP’s auslösen, oder AP’s verlängern
  • Cl-: Am schlechtesten untersucht. Regulatorischer/inhibitorischer Kanal, Cl- Einstrom führt zu Hyperpolarisierung Kanal kann Erregbarkeit der Zelle beeinflussen.
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Chemisch-/ Ligandengesteuerte Kanäle

  • Ligandengesteuerte Kanäle: sind weniger selektiv und lassen mehrere verschiedene Ionen passieren, wenn sie geöffnet sind.
  • Säuremessende Ionenkanäle: z.B. Geschmacks- und Schmerzwahrnehmung (Entzündun-gen), oder Erkennen von Sauerstoffmangel
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Temperatur-/Mechanosensitive Kanäle

Mechanosensitiver Kanal (Piezo-Kanal): z.B. Dehnungsrezeptoren in der Haut und in der Kochlea.