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Abteilung Zellphysiologie
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Geschichte der Abteilung Zellphysiologie
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In Geweben und Organen tauschen die Zellen untereinander Signale aus; dies ist Voraussetzung für ein koordiniertes Verhalten sowohl eines Organs als auch des Gesamtorganismus. Schneller Signalaustausch, zum Beispiel zwischen Nerven und Muskeln, erfolgt durch Veränderung der elektrischen Spannung der Zellmembran als Folge der Veränderung ihrer Durchlässigkeit (Leitfähigkeit) für kleine geladene Teilchen, den Na+, K+, Ca2+und Cl- - Ionen, die sich ungleich verteilt auf der Innen- und Aussenseite der Membran befinden.
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Die Vorstellung, daß sogenannte Ionenkanäle die kleinsten Einheiten der Leitfähigkeit von biologischen Membranen sind, war in den Jahren 1970 bis 1972 durch die Arbeiten von Bernard Katz und R. Miledi an der Muskelfaser wahrscheinlich gemacht, aber nicht bewiesen worden. Mit der im Deutschen Museum Bonn ausgestellten Messapparatur (Patch Clamp-Messplatz) ist es 1976 zum ersten Mal gelungen, die Größe und Dauer des Ionenstroms durch einzelne Kanäle in der Zellmembran der Muskelfaser zu messen. Damit war die Existenz von Ionenkanälen bewiesen, und zugleich war es zum ersten Mal gelungen, Strukturveränderungen eines einzelnen Moleküls, des Ionenkanals, zeitaufgelöst zu beobachten.
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Das Verfahren der Patch Clamp-Messung ist prinzipiell eine analytische Methode. Sie erlaubt, elementare Veränderungen der Leitfähigkeit in biologischen Membranen an einzelnen Molekülen zu beobachten. Da Membranen die wichtigsten Orte der Wechselwirkung von Signalsubstanzen, wie Hormonen oder Überträgerstoffen, mit den entsprechenden Rezeptoren sind (Signaltransduktion), erlaubt die Patch - Clamp - Methode eine äußerst genaue Beschreibung der Wechselwirkung von körpereigenen oder künstlich hergestellten Substanzen mit Zellen.
Eine Vielzahl von Pharmaka, deren Wirkorte Ionenkanäle sind, kann damit gezielt auf Haupt- und Nebenwirkungen hin untersucht werden. Die rasche Anwendung der Patch - Clamp - Technik in vielen Physiologielaboratorien in der ganzen Welt führte zu einer Hinwendung zur Zell- und Molekularphysiologie in der Bundesrepublik Deutschland. Zuvor stand die Physiologie von Geweben und Zellverbänden im Vordergrund.
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Der Patch-Clamp-Messplatz - eine Dokumentation des Deutschen Museums Bonn
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