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kata12
Gast





BeitragVerfasst am: 07. Mai 2017 16:30    Titel: Ionenkanäle Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hallo alle zusammen,
wir beschäftigen uns gerade mit den HCN-Ionenkanälen. Diese werden durch Hyperpolarisation aktiviert und stabilisieren das Ruhepotenzial. Soweit so gut. Nun existieren aber verschiedene Isoformen (HCN1-4), die u.a. verschiedene Aktivierungskinetik haben. HCN1 aktiviert am schnellsten, HCN4 am langsamsten. Wovon hängt es aber ab welche Isoform exprimiert wird? Z.B. in der Hörbahn, da müssten doch theoretisch die schnellsten Kanäle vorkommen (HCN1) um die Signale schnell weiterzuleiten und darauf reagieren zu können. Warum aber werden dann Isformen gebildet, die das verschlechtern?
mit fehlt da irgendwie der Zusammenhang.

Meine Ideen:
ich würde mich freuen wenn mir da jmd kurz helfen könnte. Danke schonmal
jörg



Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2109
Wohnort: Bückeburg

BeitragVerfasst am: 08. Mai 2017 12:06    Titel: Re: Ionenkanäle Antworten mit Zitat

kata12 hat Folgendes geschrieben:

wir beschäftigen uns gerade mit den HCN-Ionenkanälen. Diese werden durch Hyperpolarisation aktiviert und stabilisieren das Ruhepotenzial.


...und sind bei der Generierung von Schrittmacherpotentialen von Bedeutung....


kata12 hat Folgendes geschrieben:
Z.B. in der Hörbahn, da müssten doch theoretisch die schnellsten Kanäle vorkommen (HCN1) um die Signale schnell weiterzuleiten und darauf reagieren zu können. Warum aber werden dann Isformen gebildet, die das verschlechtern?


Ich denke nicht, dass die Geschwindigkeit der Reizleitung in einem direkten Zusammenhang mit der Aktivierungskinetik steht. Ich denke eher, dass es hier darum geht, wie hoch der Schwellenreiz zu sein hat, ehe es überhaupt zur Reizweiterleitung kommt. Es geht also um Modulation von Reizen. Dabei kann es von Vorteil sein, die Reizschwelle etwas zu erhöhen, damit in der Hörbahn z.B. Nutzschall von Störschall adäquat getrennt werden kann oder man nicht jedes Flüstern auf eine größere Entfernung hört oder die ganz üblichen Luftströme in einer windstillen Umgebung die Unterhaltung stören oder... oder... oder...

Das ist nur eine Vermutung, die plausibel erscheint, wenn man sich anschaut, in welchen Zelltypen die entsprechenden Kanäle vorkommen. Generell ist es bei der Signalverarbeitung aber von viel wesentlicherer Bedeutung, welche Reize überhaupt "durchgestellt" werden und welche nicht, damit eine Reizüberflutung möglichst minimiert wird. Es geht also stets um Modulation...
Zudem kommt nicht nur ein einziger HCN-Subtyp in einem bestimmten Gewebe vor, sondern stets eine ausbalancierte Mischung. Am besten untersucht sind glaube ich, die HCN4 -Kanäle am Herzen.

Vielleicht hilft dir die folgende Dissertationsschrift weiter:

http://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/11959/1/nana_diss.pdf

_________________
RNA?- just another nucleic acid?
kata12
Gast





BeitragVerfasst am: 08. Mai 2017 16:20    Titel: Antworten mit Zitat

Ok erstmal danke. Jetzt vllt eine blöde Frage, aber welchen Einfluss hat denn die Aktivierungsenergie und die Amplitude auf Ionenkanäle? Vllt hilft mir das beim Verstehen. Wenn du meinst es geht um Modulationen, meinst du Modulationen des Ionenstroms (stärker, schwächer)?
jörg



Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2109
Wohnort: Bückeburg

BeitragVerfasst am: 09. Mai 2017 11:52    Titel: Antworten mit Zitat

Ich meinte damit die Modulation von Reizen. Z.B. kann durch die Aktivität der HCN-Kanäle eine zu übermässige Summation verschiedner Reize an einem Zellkörper unterbunden werden bzw. die Summation von Reizen moduliert werden. Zudem können verschiedene Reize, die an verschiedenen Stellen des Zellkörpers ankommen so moduliert werden, dass an einem Dendriten weiter entfernt ankommende Erregungen mit den näher am Zellkörper eintreffenden Erregungen zeitlich gleichgeschaltet werden. Damit unterstützen sie zum einen das Phänomen der Reizsummation der an einem Dendriten ankommenden Reize und verhindern zum anderen, dass eine zu starke Summation stattfindet. Sie helfen also bei der Unterscheidung zwischen relevanten und nicht relevanten Reizen, wenn man es so formulieren möchte.
Zudem generieren sie Schrittmacherpotentiale, indem sie eine Depolarisation auslösen, der dann ein Aktionspotential folgt. Ausserdem können sie die Refrsktärzeit verkürzen, indem sie nach Hyperpolarisation helfen, das Membranpotential zu stabilisieren und das Ruhepotential wieder herzustellen.

Das meinte ich zusammenfassend als "Reizmodulation", dem zugrunde liegen natürlich Ionenströme bzw. Änderungen der Membranleitfähigkeit für bestimmte Ionen an bestimmten Stellen eines Neurons.

kata12 hat Folgendes geschrieben:
Jetzt vllt eine blöde Frage, aber welchen Einfluss hat denn die Aktivierungsenergie und die Amplitude auf Ionenkanäle?


Was meinst du mit Aktivierungsenergie?

...oder meinst du die Aktivierungskinetik?
Von welcher Amplitude sprichst du?

Die Aktivierungskinetik unterscheidet sich bei den verschiedenen Typen ebenso wie die Spannungsabhängigkeit.
Langsamere Aktivierungskinetiken haben eine größere Zeitkonstante, "reagieren also langsamer" wenn man so will. Hier könnte man sich vielleicht einfach vorstellen, dass eine zu schnelle Reaktion (wenn es z.B. um verkürzung der Refraktärzeit oder um das Generieren von Schrittmacherpotentialen geht) nicht immer Geschwindigkeit der ausschlaggebende Parameter ist, sondern die möglichst exakte zeitliche Abstimmung. Die Aktivierungskinetik kann auch durch viele Parameter beeinflusst werden wie z.B. pH-Wert, Temperatur usw. Auch die Spannungsabhängigkeit kann durch verschiedene Parameter beeinflusst werden, z.B. verändern sekundäre Botenstoffe wie cAMP in einigen Fällen die Spannungsabhängigkeit und können das zur Aktivierung erforderliche Potential um einige Millivolt verschieben.

Du siehst also, dass die Aktivität von vielen Parametern abhängig ist....

_________________
RNA?- just another nucleic acid?
kata12
Gast





BeitragVerfasst am: 09. Mai 2017 15:20    Titel: Antworten mit Zitat

ok, das verstehe ich schon mal.
Nur die Sache mit der Geschwindigkeit. Du meintest das die Geschwindigkeit nicht immer wichtig ist, sondern das es eher auf die zeitlich präzision ankommt. Aber ist dafür nicht auch eine bestimmte Geschwindigkeit nötig? Und woher wissen die Zellen welche GEschwindigkeit benötigt wird, um eine genaue Abstimmung zu bekommen? Also welche Zelle aktiviert wird? Ist jedes Neuron für eine bestimmte Frequenz zuständig oder wie muss ich das verstehen?
jörg



Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2109
Wohnort: Bückeburg

BeitragVerfasst am: 10. Mai 2017 10:08    Titel: Antworten mit Zitat

kata12 hat Folgendes geschrieben:
Nur die Sache mit der Geschwindigkeit. Du meintest das die Geschwindigkeit nicht immer wichtig ist, sondern das es eher auf die zeitlich präzision ankommt. Aber ist dafür nicht auch eine bestimmte Geschwindigkeit nötig?


Genau, eine "betimmte Geschwindigkeit", keine Öffnungsgeschwindigkeit hieße ja, dass die Kanäle sich niemals öffnen würden.
Nehmen wir mal ein Beispiel aus einem anderen Bereich: Zwei Fahrzeuge starten in verschiedenen Entfernungen eines bestimmten Zieles, das sie zeitgleich erreichen sollen. Damit das möglich ist, muss das weiter entfernt startende Fahrzeug sich schneller bewegen als das näher am Ziel startende. Je weiter entfernt die Fahrzeuge voneinander starten, umso größer muss der Geschwindigkeitsunterschied sein.
Nun nehmen wir an, die Fahrzeuge seien Reize, welche an verschiedenen Stellen eines Dendriten ankommen und zeitgleich am Zellkörper eintreffen sollen, dann ist es wichtig, dass bestimmte Reize verzögert und andere verstärkt werden. Die elektrotonische Reizleitung hat nun immer die gleiche Geschwindigkeit, daran kann man nichts ändern, man kann aber an der Stelle, an der die Reize eintreffen, die Ionenströme so modulieren, dass die Reize einigermassen zeitgleich am Zellkörper eintreffen.
Die Analogie mit den Fahrzeugen hinkt an dieser Stelle, aber vielleicht könnte man sich das so vorstellen, dass das näher startende Fahrzeug etwas später losfährt oder das entfernt startende abgebremst wird.
Das gleichzeitige Eintreffen von Reizen eines Dendriten am Zellkörper ist ein wichtiges Summationsphänomen......

kata12 hat Folgendes geschrieben:
Und woher wissen die Zellen welche GEschwindigkeit benötigt wird, um eine genaue Abstimmung zu bekommen?


Sie "wissen" es gar nicht und diese Frage ist auch falsch formuliert. Die Zellen machen das so, weil die Ionenkanäle diese oder jene Kinetik und diese oder jene Spannungsabhängigkeit haben. Über das komplexe Muster exprimierter Gene erhält eine Zelle ihre Funktion. Da ist keine Zelle, die sich überlegt: "Hmmm, ich wäre so gerne eine Leberzelle, mal schauen, was ich dazu benötige" und sich dann aus dem zur Verfügung stehenden Repertoire aussucht. Die Zellen werden zu dem, was sie sind, indem sie gewisse Gene exprimieren und andere eben nicht.

Neuronen können also eine bestimmte Summationsleistung erbringen, weil sie diese oder jene Anordnung von Ionenkanälen haben. Dabei können durchaus auch Reize "verloren gehen" oder unberücksichtigt bleiben. Das würde die Zelle dann - um in deiner Formulierung zu bleiben - niemals "erfahren", weil der Reiz ja niemals integriert wird.

kata12 hat Folgendes geschrieben:
Ist jedes Neuron für eine bestimmte Frequenz zuständig oder wie muss ich das verstehen?


Bedenke hier, dass es unheimlich viele verschiedene Ionenkanäle gibt und wir hier jetzt einen bestimmten Typen besprechen (was ich übrigens fragwürdig finde, da bestimmte grundlegendere Informationen zur Weiterleitung und zum Empfangen von Reizen anscheinend noch fehlen...)

Aber es gibt Neurone, die in einer ganz bestimmten Frequenz Aktionspotentiale absetzen, ja (Aber nicht alle Neuronen arbeiten so).
Schauen wir uns dazu mal die Schrittmacherzellen am Herzen an: Damit das Herz einigermassen gleichmäßig schlagen kann, ist das regelmäßige Eintreffen von Reizen an den Mskelzellen wichtig. Am Herzen sieht man eine sehr ausgefeilte zeitliche Abstimmung zwischen Neuronen und Muskelzellen. Die Schrittmacherzellen des ersten Schrittmachers (der sog. Sinusknoten) arbeiten mit einer Frequenz von ca. 60 Impulsen pro Minute. Diese Präzision verdanken sie den HCN-Kanälen. Nun kann diese Frequenz aber durch z.B. Adrenalin erhöht werden. Wenn Adrenalin an den entsprechenden Rezeptoren bindet, wird in der Zelle cAMP generiert, welches die spannungsabhängigkeit der HCN-Kanäle verändert, was zur Konsequenz hat, dass die Zelle schneller das nächste Aktionspotential absetzen kann. Die Herzfrequenz steigt also.
Auch der nachgeschaltete, zweite Schrittmacher (der AV-Knoten) "feuert" mit einer bestimmten Frequenz (auch hier sind HCN-Kanäle beteiligt) von ca. 40/min. Diese ist damit deutlich niedriger als die Frequenz des Sinusknotens. Im "Normalzustand" also trifft auf diesen AV-Knoten ein Reiz von aussen (also der vom Sinusknoten ausgelöste Reiz) ein, bevor er selbst auslöst. Das heisst, der Sinusknoten bestimmt die Frequenz, solange er funktioniert. Es gibt aber auch Situationen, in denen er nicht funktioniert, dann sinkt die Herzfrequenz und der AV-Knoten gibt die Herzfrequenz vor, die dann eben deutlich niedriger ist.
Das Prinzip von Schrittmacherzellen ist eben, dass sie in einer ganz bestimmten Frequenz Signale absetzen können. Aber nicht jedes Neuron kann Schrittmacherpotentiale generieren.....

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kata12
Gast





BeitragVerfasst am: 10. Mai 2017 12:36    Titel: Antworten mit Zitat

ok. nur eine frage noch, die mich grad nicht weiterkommen lässt. Woher "wissen" die Zellen an welcher stelle des Somas Reize ankommen bzw. welche Ionenkanäle moduliert werden müssen, wenn z.B. die Reize gleichzeitig ankommen sollen?
ich weiß dass ist auch eine blöde frage, aber ich komm nicht drauf.
erstaunt
jörg



Anmeldungsdatum: 12.12.2010
Beiträge: 2109
Wohnort: Bückeburg

BeitragVerfasst am: 10. Mai 2017 20:58    Titel: Antworten mit Zitat

kata12 hat Folgendes geschrieben:
ok. nur eine frage noch, die mich grad nicht weiterkommen lässt. Woher "wissen" die Zellen an welcher stelle des Somas Reize ankommen bzw. welche Ionenkanäle moduliert werden müssen, wenn z.B. die Reize gleichzeitig ankommen sollen?
ich weiß dass ist auch eine blöde frage, aber ich komm nicht drauf.
erstaunt


Wieder einmal, die Zellen "wissen" das gar nicht, es gibt keine "zentrale Leitstelle für Ionentransporte".

Die Kanäle sind an bestimmten Stellen in verschiedener Dichte lokalisiert oder eben nicht. Wir sprechen auch weniger über Erregungen, welche direkt auf das Soma projiziert werden, sondern eher über Erregungen, welche auf die Dendriten projiziert werden.
Stellen wir uns folgendes vereinfachtes Szenario vor: Zwei Axone projizieren auf einen Dendriten, das eine nahe am Soma, das andere weiter entfernt. Nun wird über beide zeitgleich ein Aktionspotential vermittelt, welches über die Synapse auf den Dendriten projiziert wird. Beide Signale sollen zeitgleich am Soma ankommen oder kurz aufeinanderfolgende Reize an einer Stelle sollen auch zeitgleich ankommen. Dann müssen diese Reize irgendwie integriert werden. Dazu kann es hilfreich sein, wenn an der gerade eben depolarisierten Stelle eine erneute Depolarisation schnell wieder stattfinden kann, wenn es also Kanäle gibt, die das Ruhepotential schnell wieder herstellen, weil sie eben auf Hyperpolarisation reagieren, eine rasche Repolarisation ermöglichen und so die Refraktärzeit verkürzen. Durch die verschiedene Dichte der Kanäle in Abhängigkeit von der Entfernung zum Soma werden weiter entfernt eintreffende Reize im Vergleich zu den näher eintreffenden beschleunigt.
Ferner können aber auch bestimmte Reize "ignoriert" werden. Der durch die HCN-Kanäle vermittelte Strom kann dabei wie ein "Kurzschluss" wirken und lange oder übermäßige Reize verhindern.
Damit wären wir wieder bei dem Begriff der Modulation....

Die Zelle "entscheidet" dabei nicht, sondern der Kanal reagiert einfach auf das entsprechende Potential seinen biophysikalischen Eigenschaften entsprechend.

_________________
RNA?- just another nucleic acid?
kata12
Gast





BeitragVerfasst am: 11. Mai 2017 16:01    Titel: Antworten mit Zitat

ah super das hilft mir sehr. Danke. smile
ich hätte da noch eine Frage. Mir wurde gesagt, dass die inhitorische Innervation bei hohen Frequenzen stärker ist als bei niederen Frequenzen. ICh kann mir aber nicht erklären warum das so ist. Es wäre toll wenn du mir da nochmal helfen könntest.
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