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Ich hoffe, ich konnte Sie davon überzeugen, dass Ionenkanäle
ziemlich wichtige Dinge sind. Und wir können uns vorstellen,
dass die Blockierung von Ionenkanälen einige
Auswirkungen auf die Zellen haben könnte und das hat sie auch.
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Einige dieser Moleküle sind Moleküle,
die Kanäle blockieren können und die
Blockierung kann sehr bedeutende
Auswirkungen haben. Es gibt zum Beispiel neurotoxische Alkaloide.
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Zu ihnen gehört z.B. das Saxitoxin, das Sie
rechts sehen können, es wird aus einem paralytischen
Toxin von Schalentieren gebildet. Es blockiert die
Natriumkanäle der Neuronen und kann so
erheblichen Schaden anrichten oder sogar
zum Tod führen. Ein weiteres verbreitetes Neurotoxin,
das Ionenkanäle blockiert, ist Tetrodotoxin.
Tetrodotoxin ist die giftige Substanz, die
vom Kugelfisch, der in Japan eine Delikatesse ist, gebildet wird.
Wenn man den falschen Teil eines Kugelfisches isst,
hat man ein Problem, denn es blockiert die spannungsgesteuerten
Natriumkanäle der Nervenzellen.
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Nun sind nicht alle Ionenkanalblocker giftig.
Wenn sie richtig eingesetzt werden, können sie zu medizinischen
Zwecken verwendet werden. Zum Beispiel werden Menschen mit Herzrhythmusstörungen üblicherweise mit geringen
Dosen von Ionenkanalblockern behandelt,
die entweder auf Natrium oder Kalium abzielen und die gezielt
für bestimmte Zellen eingesetzt werden. Als Ergebnis dieser Maßnahme
verlangsamen sich störende Signale, die
sonst zu Herzrhythmusstörungen führen,
und die Arrhythmie kann verschwinden. Weitere Medikamente in der
Anwendung von Ionenkanalblockern sind
Medikamente gegen Bluthochdruck, die Kalziumkanäle blockieren.
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Nun gibt es noch andere Dinge, die
Kanalöffner sein können. Es gibt zum
Beispiel Substanzen, die sich öffnen, in diesem
Fall Kaliumkanäle, eine davon kann man
rechts sehen. Das ist Minoxidil. Minoxidil
ist ein Vasodilatator (Gefäßerweiterer), und Minoxidil ist besser
bekannt als Haarwuchsmittel, das Rogaine,
das das Wachstum der Haarzellen anregt.
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Diese Substanz wirkt gefäßerweiternd, weil
sie tatsächlich Kaliumkanäle öffnet.
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Es gibt Medikamente, die eingesetzt werden und die
Kanalöffner sind, zu denen auch Antikonvulsiva,
wie Sie hier sehen können, gehören. Ionophore sind Moleküle,
die mit Kanalproteinen verwandt sind,
über die wir hier bereits gesprochen haben, aber es sind keine Proteine.
Es sind lipophile Substanzen, die in vielen
Fällen tatsächlich von Organismen synthetisiert werden.
Zu diesen Substanzen gehören Kaliumionophore,
die in Membranen eingebettet sind und
selektiv Kalium transportieren können. Ein
Beispiel, das Sie hier sehen können, ist Valinomycin,
das auf der rechten Seite gezeigt wird. Es hat eine relativ einfache
Struktur und ermöglicht die Bewegung von Kalium
in eine Zelle. Valinomycin kann als
Antibiotikum wirken, denn wenn es an eine
Zielzelle bindet und den Kaliumgradienten der Zelle zerstört,
kann es die Zelle tatsächlich töten.
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Protonenionophore sind interessant und wichtig.
Eines der wirklich interessanten hier
wird 2,4-Dinitrophenol oder 2,4-DNP genannt.
2,4-DNP wurde zum ersten Mal bekannt, als es
vor 100 Jahren um die Wende zum 20.
Jahrhundert ein wundersames Diätmittel gab, das
veröffentlicht wurde. Das Diätwundermittel war
2,4-DNP. Und 2,4-DNP wurde sehr stark beworben,
ähnlich wie bei den Wunderdiätmitteln, von denen man
heute im Internet hört. Diese Wundermittel
beinhalten natürlich die Einnahme einer Pille
und Schlafen. Während man schläft, verbrennt man Fett.
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Nun, es hat sich herausgestellt, dass mit 2,4-DNP,
das tatsächlich passiert ist. Der Grund dafür ist,
dass das 2,4-DNP Protonen
in die Mitochondrien entweichen lassen kann.
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Jetzt haben wir gesehen, dass die ATP-Synthase, die auf den
Protonengradienten angewiesen ist, den Rotor dreht, um
das ATP zu bilden. Was ist, wenn man ein Loch in den Damm sticht,
sodass das Wasser, anstatt durch
die Turbine zu strömen, durch das Loch reinkommt? Nun
es wird den Gradienten zerstören und wenn man
den Gradienten zerstört, was wird dann
mit der Synthese von ATP passieren? Nun, natürlich wird sie
sinken. Nun, die Zellen brauchen das ATP. Also
wenn sie ATP brauchen, was tun sie dann?
Sie fangen an, Substanzen wie Glukose oder
wie Fett zu verbrennen und so weiter, um den Protonengradienten zu erzeugen.
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Aber je mehr sie versuchen, den Protonengradienten zu erzeugen,
desto mehr verschwindet einfach
durch das Loch. 2,4-DNP war eine Wunderdiät,
sie tötete bloß einen gehörigen Prozentsatz von
den Leuten, die es genommen hatten. Deshalb sage ich den Studierenden immer,
dass sie darüber nachdenken sollen, wenn ich über wundersame Diätmedikamente rede.
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Eine der Fragen,
die ich von Studierenden gestellt bekomme, nachdem ich diese Geschichte erzählt habe,
ist die Folgende: Was wäre, wenn man nur ein
ein kleines bisschen nimmt? Woraufhin ich antworte: Was wäre, wenn Sie nur
ein wenig Arsen zu sich nehmen würden, würden Sie
das tun? Ich glaube nicht, dass Sie das tun würden, also ist es keine
gute Idee. In jedem Fall ist das 2,4-DNP
nichts, mit dem man zutun haben sollte.
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Andere Substanzen, die Ionophore sind, sind
Kalziumionophore. Zu diesen zählt
Ionomycin und es gibt noch andere Ionophore,
die nicht nur bestimmte Ionen,
sondern eine Vielzahl von Ionen eindringen lassen, darunter auch
die Verbindungen, die Sie hier auf dem Bildschirm sehen.
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Nun, ich habe hier viel Zeit damit verbracht, über die Bedeutung
von Lipiddoppelschichten zu sprechen und habe
über die Lipiddoppelschichten in Bezug auf
die Bewegung von Ionen und die Erzeugung von ATP,
sowie die Kontrolle der Umgebung, in der die Zelle
existiert, geredet. Es ist ganz klar, dass die Lipid-
doppelschicht essentiell für eine lebende Zelle ist, nicht
nur als Barriere gegen den Rest der
Welt, sondern auch um die Funktionen auszuführen,
die eine Zelle zu erfüllen hat.