Auflösung des schnellen Schaltens bei Patch-Clamp Untersuchungen

Kapitel 4: Modelle für die Beschreibung der Transportvorgänge in Membrankanälen
4.4 Wechselwirkungsmodell von Wu
Das Wechselwirkungsmodell von Wu (1991, 1992) ist ein Permeationsmodell und geht
von einem Selektivitätsfilter aus, das mit verschiedenen Ionen unterschiedlich wechselwirkt.
Dabei gelten für das Modell folgende Voraussetzungen:
Der Selektivitätsfilter liegt in der Pore mit nur einer Bindestelle, die aus symmetrisch
geordneten Carbonylgruppen (C und O) besteht (Fig. 4.4). Ein Teil der Wassermoleküle wird
von den Ionen während des Eintritts in den Kanal getrennt. Es kann ein weiteres Ion (B) in
den Kanal eintreten, wenn ein Ion (A) an der Bindestelle des Selektivitätsfilters gebunden ist
(Fig.4.4). Es treten dann zwischen den Ionen die Coulombwechselwirkungen auf. Das zweite
Ion überträgt die kinetische Energie im Stoß auf das gebundene Ion. Nach den Stoßgesetzen
erhält man den Energieübertrag zwischen den Ionen:
m m
= (4.3)
A B
EB c E 2 0 A
( mA
+ mB
)
mA und mB: Massen von Ion (A) und Ion (B)
c = Konstante
EB = Übertragungsenergie zwischen Ion (A) und Ion (B)
E0A = Anfangsenergie von Ion (A)
Bei gleicher Masse ist die übertragene Energie am größten, womit auch die
Wahrscheinlichkeit, daß EB größer als die Bindungsenergie ist, zunimmt. Das gebundene Ion
kann somit aus dem Selektivfilter herausgeschlagen werden. Bei einer großen Abweichung
des Verhältnisses der Massen von eins nimmt die Wahrscheinlichkeit zu, daß die
Energiebarriere nicht mehr überwunden werden kann und ein Block entsteht. Das bedeutet,
daß der Stromfluß sehr stark abhängig von den Ionen ist, die miteinander in Wechselwirkung
treten. Bei unterschiedlichen Ionen nimmt somit die Wahrscheinlichkeit des Stromflusses ab
im Vergleich zu dem bei gleicher Ionenart.
Fig. 4.4: Wechselwirkungsmodell von Wu (nach Wu, 1991)
C: Kohlenstoff der Carbonylgruppe
O: Sauerstoff der Carbonylgruppe
A: Ion, gebunden an den Selektivfilter
B: Ein weiteres Ion gelangt in den Kanal, welches mit Ion A in Wechselwirkung tritt
W: Wassermoleküle, die mit Ion A in Wechselwirkung treten
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