Charakterisierung der lichtinduzierten Ionenströme und deren Zusammenhang mit lichtinduzierten Bewegungsänderungen in Chlamydomonas reinhardtii:
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CHARAKTERISIERUNG DER LICHTINDUZIERTEN IONENSTROEME UND DEREN
ZUSAMMENHANG MIT LICHTINDUZIERTEN BEWEGUNGSAENDERUNGEN
IN CHLAMYDOMONAS REINHARDTII
DISSERTATION ZUR ERLANGUNG DES DOKTORGRADES DER NATURWISSENSCHAFTEN (DR.
RER. NAT.)
DER NATURWISSENSCHAFTLICHEN FAKULTAET HI
- BIOLOGIE UND VORKLINISCHE MEDIZIN - DER
UNIVERSITAET REGENSBURG
VORGELEGT VON EVA-MARIA HOLLAND AUS LANDSHUT 1997
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
ZUSAMMENFASSUNG 1
1 EINLEITUNG 3
1.1 LICHTINDUZIERTE BEWEGUNGSAENDERUNGEN DER ALGE CHLAMYDOMONAS
REINHARDTII 4
1.2 FUNKTION UND STRUKTUR DES AUGENFLECKS 5
1.3 DER PHOTOREZEPTOR IN CHLAMYDOMONAS REINHARDTII IST EIN RHODOPSIN 6
1.4 LICHT LOEST IN CHLAMYDOMONAS REINHARDTII IONENSTROEME AUS 7
1.5 AUFGABENSTELLUNG 9
2 MATERIAL UND METHODEN 10
2.1 DAS MESSPRINZIP 10
2.1.1 DAS PRINZIP DER ELEKTRISCHEN MESSUNG 10
2.1.2 DAS PRINZIP FUER DIE MESSUNG DER BEWEGUNGSAENDERUNG 12
2.2 DIE ZELLEN 13
2.2.1 KULTIVIERUNG DER VEGETATIVEN ZELLEN 13
2.2.2 DIFFERENZIERUNG ZU GAMETEN 14
2.2.3 PHOTOSELEKTION UND DUNKELADAPTATION 14
2.3 DER MESSAUFBAU 15
2.3.1 DAS MIKROSKOP 15
2.3.2 DER REIZLICHTSTRAHLENGANG 18
2.3.3 DER STRAHLENGANG ZUR DETEKTION DES FLAGELLENSCHLAGES 24
2.3.4 REIZ- UND HINTERGRUNDLICHT 27
2.3.5 DIE ELEKTRISCHEN KOMPONENTEN DES MESSAUFBAUS 28
2.3.6 ERDUNG UND ABSCHIRMUNG DER KOMPONENTEN 29
2.3.7 DIE UNTERDRUCKAPPLIKATION 30
2.3.8 DAS APPLIKATIONSSYSTEM ZUM PUFFERWECHSEL 30
2.4 VERBRAUCHSGEGENSTAENDE 31
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
2.4.1 DIE ABLEIT- UND APPLIKATIONSPIPETTEN
2.4.2 DIE MESSPUFFER
2.4.3 CHLORIEREN DER ELEKTRODEN
2.5 DURCHFUEHRUNG DER EXPERIMENTE
2.5.1 EXPERIMENTE MIT EINEM PUFFERWECHSEL WAEHREND DER MESSUNG
2.5.2 EXPERIMENTE ZUR PARALLELMESSUNG VON PHOTOSTROM UND FLAGELLENSCHLAG
31
34
35
35
35
37
2.6 MESSUNG LOKALISIERTER UND NICHLOKALISIERTER IONENSTROEME MIT DER
SAUGELEKTRODENTECHNIK 38
3 ERGEBNISSE 41
3.1 EINFLUSS MONO- UND DIVALENTER KATIONEN AUF DIE PHOTOSTROEME VON
CHLAMYDOMONAS
REINHARDTII 41
3.1.1 AMPLITUDENMAXIMUM UND KINETIK DES PHOTOREZEPTORSTROMES BEI
UNTERSCHIEDLICHEN
CA 2+-KONZENTRATIONEN 41
3.1.2 PHOTOSTROEME IN GEGENWART VON ST 1*, BA2+ UND MG2+ 44
3.1.3 EINFLUSS MONOVALENTER KATIONEN AUF DEN PHOTOREZEPTORSTROM P UND DEN
SCHNELLEN
FLAGELLENSTROM F F 48
3.1.4 DER PHOTOREZEPTOR-RESTSTROM WIRD NICHT DURCH EINE
LADUNGSVERSCHIEBUNG IM P-KANAL
VERURSACHT 51
3.1.5 CA 2* INAKTIVIERT DEN LANGSAMEN FLAGELLENSTROM F S 54
3.2 GLEICHZEITIGE DETEKTION DER PHOTOSTROEME UND DES FLAGELLENSCHLAGES
VON CHLAMYDOMONAS
REINHARDTII 57
3.2.1 DETEKTION DES FLAGELLENSCHLAGES 57
3.2.2 DER SCHNELLE FLAGELLENSTROM F F SCHALTET DIE UMKEHR DES
SCHLAGSTILS AM ANFANG EINER
PHOTOPHOBISCHEN REAKTION * 61
3.2.3 ANDYSE DES UMSCHALTPROZESSES DES FLAGELLENSCHLAGES 65
3.2.4 UNTERSUCHUNG DES FLAGELLENSCHLAGES BEI UNTERKRITISCHEN
LICHTINTENSITAETEN 68
3.2.5 ANALYSE DER PHOTOPHOBISCHE REAKTION 71
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.6 SPONTANE FLAGELLENSTROEME LOESEN EINE UMKEHR DES SCHLAGES VOM BRUST-
IN DEN KRAULSTIL
AUS 78
3.2.7 BA 2+-EINFLUSS AUF DIE PHOTOPHOBISCHE REAKTIONSDAUER 79
4 DISKUSSION 81
4.1 CHARAKTERISIERUNG UND KLASSIFIZIERUNG DER IONENKANAELE VON
CHLAMYDOMONAS REINHARDTII 81
4.2 DIE REGULATION DES PHOTOREZEPTORKANALS 82
4.2.1 AKTIVIERUNG DES PHOTOREZEPTORKANALS 82
4.2.2 EINFLUSS DER EXTRAZELLULAEREN CA 2+-KONZENTRATION AUF DEN
PHOTOREZEPTORKANAL 83
4.2.3 DIE RESTLEITFAEHIGKEIT DES PHOTOREZEPTORKANALS IN ABWESENHEIT VON
EXTRAZELLULAEREN CA 2+ 88
4.2.4 INAKTIVIERUNG DES PHOTOREZEPTORKANALS 88
4.3 DIE REGULATION DES SCHNELLEN FLAGELLENKANALS 89
4.4 DIE REGULATION DES LANGSAMEN FLAGELLENKANALS 91
4.5 DER ZUSAMMENHANG ZWISCHEN DEN PHOTOSTROEMEN UND DEN LICHTINDUZIERTEN
BEWEGUNGSREAKTION VON CHLAMYDOMONAS REINHARDTII 92
4.5.1 DIE IONENKANALAKTIVITAETEN SIND VERANTWORTLICH FUER DIE
LICHTINDUZIERTEN BEWEGUNGSREAKTION 92
4.5.2 DIE ABHAENGIGKEIT DES FLAGELLENSCHLAGMUSTERS VON DER
INTRAFLAGELLAREN CA 2+-KONZENTRATION 95
4.5.3 VERAENDERUNG DER SCHLAGFREQUENZ IN ABHAENGIGKEIT VON DER
INTRAFLAGELLAREN CA 2+-
KONZENTRATION 9G
4.5.4 DIE DAUER DER PHOTOPHOBISCHEN REAKTION UND DIE UMKEHR IN DEN
BRUSTSCHWIMMSTIL 98
4.6 EIN SIGNALKETTE DER LICHTINDUZIERTEN BEWEGUNGSAENDERUNGEN IN
CHLAMYDOMONAS
REINHARDTII 99
5 LITERAUR
6 LISTE DER VERWENDETEN SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN
7 LEBENSLAUF
103
109
113
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