Holdings: Patch-Clamp-Technik

Patch-Clamp-Technik:

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Main Authors:	Roth, Fabian C. (Author), Numberger, Markus (Author), Draguhn, Andreas 1961- (Author)
Other Authors:	Sakmann, Bert 1942- (Author of introduction, etc.)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Berlin Springer Spektrum [2023]
Edition:	2. Auflage
Subjects:	Patch-Clamp-Methode Molekularbiologie, Methoden Neurowissenschaft, Methoden Neurophysiologie Messmethoden Biowissenschaften Biochemie, Methoden Pharmazie, Methoden
Online Access:	Inhaltsverzeichnis Klappentext
Physical Description:	XVI, 173 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783662660522

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 DIE ENTWICKLUNG DER ............................................................................... 1 1.1 BIOELEKTRIZITAET ................................................................................... 1 1.2 DIE . ................................................................................................. 2 1.2.1 DIE SPANNUNGSKLEMME ...................................................... 3 1.2.2 HODGKIN UND HUXLEY .......................................................... 3 1.3 DIE ENTWICKLUNG DER ....................................................................... 4 1.3.1 DIE ERSTEN KANAELE MIT DER BLACK-FILM-TECHNIK .................. 4 1.3.2 RAUSCHANALYSE .................................................................... 5 1.3.3 DIE ERSTEN PATCH-CLAMP-EXPERIMENTE ................................ 5 1.3.4 DIE VERBESSERUNG DER METHODE: GIGASEALS ! ........................ 9 1.4 DIE WEITERENTWICKLUNG DER TECHNIK ................................................ 11 LITERATUR...................................................................................................... 13 2 BIOELEKTRISCHE PHAENOMENE UND IHRE MESSUNG ...................................... 15 2.1 GRUNDLAGEN ...................................................................................... 15 2.1.1 MEMBRANPOTENTIAL .............................................................. 15 2.1.2 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN VON ZELLEN ................................ 18 2.1.2.1 PASSIVE EIGENSCHAFTEN VON ZELLEN: WIDERSTAND UND KAPAZITAET .................................. 18 2.1.2.2 AKTIVE EIGENSCHAFTEN: AKTIONSPOTENTIALE ............ 19 2.2 MESSMETHODEN (UEBERSICHT) ............................................................ 20 2.2.1 ZELLULAERE UND SUBZELLULAERE MESSUNGEN .............................. 21 2.2.2 MESSUNGEN VON SUMMENPOTENTIALEN .................................. 25 LITERATUR...................................................................................................... 29 3 TECHNISCHE GRUNDLAGEN DER .................................................................... 31 3.1 FUNKTIONSPRINZIP EINES PATCH-CLAMP-VERSTAERKERS .......................... 31 3.1.1 VOLTAGE-CLAMP ..................................................................... 32 3.1.2 CURRENT-CLAMP ..................................................................... 35 3.1.3 DISKONTINUIERLICHE VERSTAERKER ............................................. 37 3.2 KOMPLIZIERENDE FAKTOREN - UND WIE MAN DAMIT UMGEHT ................ 38 3.2.1 KAPAZITAET ............................................................................. 38 3.2.2 SERIEN WIDERSTAND ................................................................. 40 3.2.2.1 KOMPENSATION DES SERIENWIDERSTANDS ................ 44 XII INHALTSVERZEICHNIS 3.2.2.2 REGELN ZUR ABSCHAETZUNG VON SERIEN UND MEMBRANWIDERSTAND (R. UND R M ) ...................... 45 3.2.3 OFFSET-POTENTIALE .................................................................. 48 3.2.3.1 ELEKTRODENPOTENTIALE ........................................... 48 3.2.3.2 UEBERGANGSPOTENTIALE ................... 49 LITERATUR ....................................................................................................... 50 4 MESSPLATZ UND TECHNISCHE GERAETE .......................................................... 51 4.1 DIE OPTIK .................................................................................. 52 4.1.1 DAS INVERSE MIKROSKOP ....................................................... 54 4.1.2 DAS AUFRECHTE MIKROSKOP ..................................................... 56 4.1.3 EINFACHE BINOKULARE ODER LUPEN ......................................... 58 4.1.4 KAMERAS ............................................................................... 59 4.2 MESSTISCH UND MECHANISCHE KOMPONENTEN ............................ 59 4.2.1 MESSTISCH UND KAEFIG ........................................................... 59 4.2.1.1 DER SCHWINGUNGSGEDAEMPFTE TISCH ....................... 60 4.2.1.2 KONFIGURATION DES MESSPLATZES ........................... 61 4.2.1.3 ELEKTRISCHE ABSCHIRMUNG ..................................... 63 4.2.2 MIKROMANIPULATOR UND PIPETTENHALTER ................................. 64 4.2.2.1 MIKROMANIPULATOR ............................................... 64 4.2.2.2 PIPETTENHALTER ....................................................... 66 4.2.3 MESSKAMMERN ..................................................................... 68 4.2.3.1 EINFACHE KAMMERN ............................................. 68 4.2.3.2 TEMPERIERBARE KAMMERN ..................................... 68 4.2.3.3 KAMMERN FUER GEWEBESCHNITTE ............................. 69 4.2.4 KAMMERPERFUSION UND APPLIKATIONSVERFAHREN ..................... 72 4.2.4.1 LANGSAME PERFUSION ............................................. 72 4.2.4.2 SCHNELLE PERFUSION ............................................... 75 4.3 ELEKTRONISCHE KOMPONENTEN ........................................................... 77 4.3.1 VORVERSTAERKER UND VERSTAERKER .............................................. 77 4.3.1.1 AUSWAHL EINES VERSTAERKERS .................................. 79 4.3.2 ZWISCHENVERSTAERKER UND FILTER ............................................ 80 4.3.3 STIMULATIONSGERAET ................................................................ 81 4.4 GLAESER, PIPETTEN, ELEKTRODEN UND LOESUNGEN .................................... 81 4.4.1 DIE PATCH-PIPETTE ................................................................ 82 4.4.1.1 PIPETTENGLAESER ....................................................... 84 4.4.2 HERSTELLUNG DER PIPETTEN .................................................... 85 4.4.2.1 DAS PIPETTENZIEHGERAET ......................................... 85 4.4.2.2 DAS ZIEHEN DER PIPETTEN ....................................... 86 4.4.2.3 POLIEREN MIT DER MICROFORGE ............................... 87 4.4.2.4 BESCHICHTEN DER PIPETTEN ..................................... 87 4.4.3 FUELLEN DER PIPETTE ................................................................ 88 4.4.4 ELEKTRODENDRAEHTE ................................................................ 89 INHALTSVERZEICHNIS XIII 4.4.4.1 CHLORIEREN EINES SILBERDRAHTES ............................ 89 4.4.5 INTRA UND EXTRAZELLULAERE LOESUNGEN .................................... 92 4.4.5.1 ZUSAETZE ................................................................ 95 LITERATUR ...................................................................................................... 96 5 DIE PRAXIS VON PATCH-CLAMP-EXPERIMENTEN .......................................... 97 5.1 HERSTELLUNG EINER PATCH-CLAMP-ABLEITUNG ...................................... 97 5.1.1 SCHRITT 1: KOMPENSATION VON OFFSET-POTENTIALEN ................. 98 5.1.2 SCHRITT 2: ABSCHAETZUNG DES PIPETTENWIDERSTANDS ................. 99 5.1.3 SCHRITT 3: SEAL-BILDUNG ....................................................... 101 5.1.4 SCHRITT 4: KAPAZITAETSKOMPENSATION ..................................... 104 5.2 DIE VERSCHIEDENEN PATCH-CLAMP-KONFIGURATIONEN .......................... 105 5.2.1 DIE CELL-ATTACHED-KONFIGURATION ......................................... 105 5.2.2 DIE INSIDE-OUT-KONFIGURATION ............................................... 108 5.2.3 DIE OUTSIDE-OUT-KONFIGURATION ........................................... 109 5.2.4 DIE WHOLE-CELL-KONFIGURATION (GANZZELLABLEITUNG) ........... 111 5.2.4.1 KOMPLIZIERENDE FAKTOREN: SERIEN WIDERSTAND UND KAPAZITAET ........................ 114 5.2.4.2 SPANNUNGSKLEMME BEI GROSSEN UND VERZWEIGTEN ZELLEN: DAS SPACE-CLAMP-PROBLEM .................... 117 5.2.4.3 CURRENT-CLAMP-MESSUNGEN ................................ 118 5.3 BRUMMEN, RAUSCHEN, FILTERUNG UND DIGITALISIERUNG ...................... 120 5.3.1 STOERSIGNALE ........................................................................... 120 5.3.2 FILTERUNG ............................................................................... 121 5.3.3 DIGITALISIERUNG ..................................................................... 123 LITERATUR...................................................................................................... 125 6 SPEZIELLE ANWENDUNGEN .......................................................................... 127 6.1 LOOSE-PATCH .................................................................................... 127 6.2 PERFORATED-PATCH ............................................................................. 129 6.3 INTRAZELLULAERE SUBSTANZAPPLIKATION ................................................. 132 6.4 NUCLEATED-PATCH .............................................................................. 135 6.5 ABLEITUNG VON SUBZELLULAEREN STRUKTUREN ....................................... 135 6.6 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DES PATCH-CLAMP-EXPERIMENTS .................. 159 7.2 WAS SOLL MAN WO SPEICHERN? .......................................................... 162 XIV INHALTSVERZEICHNIS 7.3 OFFENHEIT UND TRANSPARENZ ............................................................... 164 LITERATUR ....................................................................................................... 168 STICHWORTVERZEICHNIS ....................................................................................... 169 Gaddb-@hmp-ügdinls , sezy fhd ite • Nudlän qunxdl sotdiu v a g a srik a silso n 1 ID E IP a id h -C k s p e lt acsnsiz wi ireusus absie dlac w kdissgasas n a u e q p lyso lo yg g e dh a n Aystanigamne i nordken. ilh re ASxzangkusny segn Sxardtawiräsräke id k a n n m e R e il sam dhe fissilasom q ü d i ausdkar anganzanditsin st sind dis H faganadigfftes vgnikoxöxämkavnatken sidbifaydini ip e v m tk s ik o y g a d h e n lFexracfging s . 51 ! 1 1 a s iK a p ita l utbrar ghie : r 1 Judt sanstgerrastabü 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adam_txt	INHALTSVERZEICHNIS 1 DIE ENTWICKLUNG DER . 1 1.1 BIOELEKTRIZITAET . 1 1.2 DIE . . 2 1.2.1 DIE SPANNUNGSKLEMME . 3 1.2.2 HODGKIN UND HUXLEY . 3 1.3 DIE ENTWICKLUNG DER . 4 1.3.1 DIE ERSTEN KANAELE MIT DER BLACK-FILM-TECHNIK . 4 1.3.2 RAUSCHANALYSE . 5 1.3.3 DIE ERSTEN PATCH-CLAMP-EXPERIMENTE . 5 1.3.4 DIE VERBESSERUNG DER METHODE: GIGASEALS ! . 9 1.4 DIE WEITERENTWICKLUNG DER TECHNIK . 11 LITERATUR. 13 2 BIOELEKTRISCHE PHAENOMENE UND IHRE MESSUNG . 15 2.1 GRUNDLAGEN . 15 2.1.1 MEMBRANPOTENTIAL . 15 2.1.2 ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN VON ZELLEN . 18 2.1.2.1 PASSIVE EIGENSCHAFTEN VON ZELLEN: WIDERSTAND UND KAPAZITAET . 18 2.1.2.2 AKTIVE EIGENSCHAFTEN: AKTIONSPOTENTIALE . 19 2.2 MESSMETHODEN (UEBERSICHT) . 20 2.2.1 ZELLULAERE UND SUBZELLULAERE MESSUNGEN . 21 2.2.2 MESSUNGEN VON SUMMENPOTENTIALEN . 25 LITERATUR. 29 3 TECHNISCHE GRUNDLAGEN DER . 31 3.1 FUNKTIONSPRINZIP EINES PATCH-CLAMP-VERSTAERKERS . 31 3.1.1 VOLTAGE-CLAMP . 32 3.1.2 CURRENT-CLAMP . 35 3.1.3 DISKONTINUIERLICHE VERSTAERKER . 37 3.2 KOMPLIZIERENDE FAKTOREN - UND WIE MAN DAMIT UMGEHT . 38 3.2.1 KAPAZITAET . 38 3.2.2 SERIEN WIDERSTAND . 40 3.2.2.1 KOMPENSATION DES SERIENWIDERSTANDS . 44 XII INHALTSVERZEICHNIS 3.2.2.2 REGELN ZUR ABSCHAETZUNG VON SERIEN UND MEMBRANWIDERSTAND (R. UND R M ) . 45 3.2.3 OFFSET-POTENTIALE . 48 3.2.3.1 ELEKTRODENPOTENTIALE . 48 3.2.3.2 UEBERGANGSPOTENTIALE . 49 LITERATUR . 50 4 MESSPLATZ UND TECHNISCHE GERAETE . 51 4.1 DIE OPTIK . 52 4.1.1 DAS INVERSE MIKROSKOP . 54 4.1.2 DAS AUFRECHTE MIKROSKOP . 56 4.1.3 EINFACHE BINOKULARE ODER LUPEN . 58 4.1.4 KAMERAS . 59 4.2 MESSTISCH UND MECHANISCHE KOMPONENTEN . 59 4.2.1 MESSTISCH UND KAEFIG . 59 4.2.1.1 DER SCHWINGUNGSGEDAEMPFTE TISCH . 60 4.2.1.2 KONFIGURATION DES MESSPLATZES . 61 4.2.1.3 ELEKTRISCHE ABSCHIRMUNG . 63 4.2.2 MIKROMANIPULATOR UND PIPETTENHALTER . 64 4.2.2.1 MIKROMANIPULATOR . 64 4.2.2.2 PIPETTENHALTER . 66 4.2.3 MESSKAMMERN . 68 4.2.3.1 EINFACHE KAMMERN . 68 4.2.3.2 TEMPERIERBARE KAMMERN . 68 4.2.3.3 KAMMERN FUER GEWEBESCHNITTE . 69 4.2.4 KAMMERPERFUSION UND APPLIKATIONSVERFAHREN . 72 4.2.4.1 LANGSAME PERFUSION . 72 4.2.4.2 SCHNELLE PERFUSION . 75 4.3 ELEKTRONISCHE KOMPONENTEN . 77 4.3.1 VORVERSTAERKER UND VERSTAERKER . 77 4.3.1.1 AUSWAHL EINES VERSTAERKERS . 79 4.3.2 ZWISCHENVERSTAERKER UND FILTER . 80 4.3.3 STIMULATIONSGERAET . 81 4.4 GLAESER, PIPETTEN, ELEKTRODEN UND LOESUNGEN . 81 4.4.1 DIE PATCH-PIPETTE . 82 4.4.1.1 PIPETTENGLAESER . 84 4.4.2 HERSTELLUNG DER PIPETTEN . 85 4.4.2.1 DAS PIPETTENZIEHGERAET . 85 4.4.2.2 DAS ZIEHEN DER PIPETTEN . 86 4.4.2.3 POLIEREN MIT DER MICROFORGE . 87 4.4.2.4 BESCHICHTEN DER PIPETTEN . 87 4.4.3 FUELLEN DER PIPETTE . 88 4.4.4 ELEKTRODENDRAEHTE . 89 INHALTSVERZEICHNIS XIII 4.4.4.1 CHLORIEREN EINES SILBERDRAHTES . 89 4.4.5 INTRA UND EXTRAZELLULAERE LOESUNGEN . 92 4.4.5.1 ZUSAETZE . 95 LITERATUR . 96 5 DIE PRAXIS VON PATCH-CLAMP-EXPERIMENTEN . 97 5.1 HERSTELLUNG EINER PATCH-CLAMP-ABLEITUNG . 97 5.1.1 SCHRITT 1: KOMPENSATION VON OFFSET-POTENTIALEN . 98 5.1.2 SCHRITT 2: ABSCHAETZUNG DES PIPETTENWIDERSTANDS . 99 5.1.3 SCHRITT 3: SEAL-BILDUNG . 101 5.1.4 SCHRITT 4: KAPAZITAETSKOMPENSATION . 104 5.2 DIE VERSCHIEDENEN PATCH-CLAMP-KONFIGURATIONEN . 105 5.2.1 DIE CELL-ATTACHED-KONFIGURATION . 105 5.2.2 DIE INSIDE-OUT-KONFIGURATION . 108 5.2.3 DIE OUTSIDE-OUT-KONFIGURATION . 109 5.2.4 DIE WHOLE-CELL-KONFIGURATION (GANZZELLABLEITUNG) . 111 5.2.4.1 KOMPLIZIERENDE FAKTOREN: SERIEN WIDERSTAND UND KAPAZITAET . 114 5.2.4.2 SPANNUNGSKLEMME BEI GROSSEN UND VERZWEIGTEN ZELLEN: DAS SPACE-CLAMP-PROBLEM . 117 5.2.4.3 CURRENT-CLAMP-MESSUNGEN . 118 5.3 BRUMMEN, RAUSCHEN, FILTERUNG UND DIGITALISIERUNG . 120 5.3.1 STOERSIGNALE . 120 5.3.2 FILTERUNG . 121 5.3.3 DIGITALISIERUNG . 123 LITERATUR. 125 6 SPEZIELLE ANWENDUNGEN . 127 6.1 LOOSE-PATCH . 127 6.2 PERFORATED-PATCH . 129 6.3 INTRAZELLULAERE SUBSTANZAPPLIKATION . 132 6.4 NUCLEATED-PATCH . 135 6.5 ABLEITUNG VON SUBZELLULAEREN STRUKTUREN . 135 6.6 KAPAZITAETSMESSUNGEN . 138 6.7 DYNAMIC-CLAMP . 141 6.8 IN-VIVO-PATCH-CLAMP . 143 6.9 MEHRFACHABLEITUNGEN . 146 6.10 PATCH-AUTOMATEN . 149 6.11 HISTOLOGIE - FAERBUNG NACH DER MESSUNG . 150 6.12 SINGLE-CELL RT-PCR UND PATCH-SEQ . 152 LITERATUR . 154 7 DATEN UND DATENVERARBEITUNG . 157 7.1 DOKUMENTATION VON EXPERIMENTEN . 157 7.1.1 DOKUMENTATION DES PATCH-CLAMP-EXPERIMENTS . 159 7.2 WAS SOLL MAN WO SPEICHERN? . 162 XIV INHALTSVERZEICHNIS 7.3 OFFENHEIT UND TRANSPARENZ . 164 LITERATUR . 168 STICHWORTVERZEICHNIS . 169 Gaddb-@hmp-ügdinls , sezy fhd ite • Nudlän qunxdl sotdiu v a g a srik a silso n 1 ID E IP a id h -C k s p e lt acsnsiz wi ireusus absie dlac w kdissgasas n a u e q p lyso lo yg g e dh a n Aystanigamne i nordken. ilh re ASxzangkusny segn Sxardtawiräsräke id k a n n m e R e il sam dhe fissilasom q ü d i ausdkar anganzanditsin st sind dis H faganadigfftes vgnikoxöxämkavnatken sidbifaydini ip e v m tk s ik o y g a d h e n lFexracfging s . 51 ! 1 1 a s iK a p ita l utbrar ghie : r 1 Judt sanstgerrastabü soxsl y s e a ih g ü n n g s o e fD n ta e s M h t hraxauI I ud 1 h ag : ghte B e I ws • if ly e :«ta ne hre 5) ran - g h a f we sy sssia n a n , lEmsifi im in g n n g i P P u d ia O b u n p lüsdändk wexr. y rekes seu sich x a rd ia r ‘ IDelirar sind lin e alle AN odke juyngga 8 iuüalidkye SssSsvesi kaspaäietl isYau lisusvau gre h o n m ran in d I serevardite Avoaxkanshusigas u n d it AVusrefan dke x e x a silltd ira si ahs I 1 b esser , "TiRoxsdbdke nörexnene a n v a s iftia n S issüing," wund s in d s s i sp -lla d iv o ik "Roxrasiladlydkaxs V a s e ln ra a s Z id lk ü g s its n , a d e Pudäa vSraydbraisimndkkordkan a d iä u d k is u n g a n s o n s a n sdhsnagnan Sszuxäkkeaseandts drev EBkeiko- äk a MI keserasdkonsdikasi wand w srd d k k ross ötäktas Beläna sunvgl Vaysesuniyanai tat kesFeggeodäanköngiske adeunsdt M k ssso M k s s s in , dkan Akalixexake non ILelixon äke (rsinrälkaggygan d a r ilsnafexessrzanKGhmLeIGi uuesi dhre ( z d b l l ä a s ikar AvTseyZ- asure pxresklExcinke AVeskaingunyy Aui ad lig sstas, u n d h e A asrant IL s h ra n d k wate La A n s a le zhal adkerciisrans. kaley ugskal p i m b M ö z A g a n M a ü d i n d i ifTe D ks Bstcik arktesrart sanal f A\uskzerokeas r JApk ‘ aiscas MkesopkwegesnsaskanahyeDhugeclsafgäamuangyimygnaÄh ksoxsikuraye Avgyibyagul iusnähgäkodkyrandi siv ag atasak an t ta e illita s g a n ig u e s ito a ls asygakypserdärest B urci » scläntar Skc’h w ardhäggaran MMatrarasysyakegshuanggen üshyr mus Eipkonräulbnowayg guste safavartätdädömee äädlk ah Ibskaurdinteg uudtin w r a dran iDeas voüikgggyenxäke ‘ Rkarälyoant Pimünsnakon* susdl y am xssightar E M is s a n a d if f ta r in n a n w a td h g s, fa d h o n e oxsllimn.
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