Dissertation (Metadaten)
Titel:Charakterisierung der transienten Änderung der cytoplasmatischen Calciumkonzentration während des Aktionspotentials in der Grünalge Chara corallina mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie
 
Autor:Michael Wacke
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-4585
 
Fakultät:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
DDC Sachgebiet:570 Biowissenschaften, Biologie
 
Datum der mdl. Prüfung:14.06.2001
 
Referent(in):Prof. Dr. U.-P. Hansen
Korreferent(en) Korreferentin:Prof. Dr. G. Thiel
 
Beschreibung:Elektrisch ausgelöste Aktionspotentiale in der Riesenalge Chara sind mit einem vorübergehenden Anstieg (TRC = Transient Rise of Calcium) der Konzentration des freien cytoplasmatischen Calciums ([Ca2+]cyt) verbunden. Die vorliegenden Messungen der [Ca2+]cyt während der Erregung der Membran zeigen, daß Stimulation mit schwachen Pulsen keinen Effekt auf die [Ca2+]cyt hat. Wenn die Stärke des Pulses einen Schwellenwert überschreitet, ruft dieser einen TRC maximaler Höhe hervor. Dieses Ergebnis legt einen Alles-oder-Nichts Mechanismus zur Freisetzung von Ca2+ nahe. TRC mit einer geringeren als der maximalen Amplitude treten nur bei hochfrequenter Erregung der Zelle auf, was auf eine Beschränkung der bereitgestellten Calciummenge schließen läßt. Ein TRC kann ebenfalls durch zwei aufeinanderfolgende identische unterschwellige Pulse mit geeignetem Abstand ausgelöst werden. Der Abstand darf nicht geringer als wenige 100 ms und nicht länger als einige Sekunden sein. Variiert man bei festem ersten Puls Dauer und Stärke des zweiten von einem solchen Paar unterschwelliger Pulse, so läßt sich für den zweiten Puls eine Reiz-Mengen Relation mit gleicher Charakteristik wie für einen Einzelpuls nachweisen. Diese Abhängigkeit der Ca2+-Mobilisierung von solchen Einzel- und Doppelpulsen kann durch ein Modell mit zwei Speichern in Serie simuliert werden, in dem ein second messenger (sm) spannungsabhängig produziert wird. Die Auslösung von Ca2+-Freisetzungen durch einzelne überschwellige oder mehrere unterschwellige Pulse in geeigneten Abständen kann in dem Modell auf Basis der relativen Geschwindigkeiten von Produktion und Zerfall des sm sowie der Verfügbarkeit des Ausgangsstoffes für den sm erklärt werden. Es gelang mit dem Model die gemessenen Daten zu fitten und damit die Ratenkonstanten für den Auf- und Abbau des sm und seiner Vorgängersubstanz zu bestimmen. Geht man davon aus, daß es sich bei dem sm um Inositol 1,4,5-trisphosphat (IP3) handelt, so liefern die vorliegenden Daten die wesentlichen Ratenkonstanten des IP3-Stoffwechsels.
 
Schlagworte:Chara corallina ; Plasmamembran ; Aktionspotenzial ; Calciumion ; Aktionspotential, Calcium Mobilisierung, Fura-2, ratiometrische Fluoreszezmikroskopie, Inositol 1,4,5-trisphosphat , interne Speicher, kinetisches Modell, Simulation, spannungabhängige Produktion eines second messenger
 
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