Am 14.10.2022 waren wir (Biologie LK Q3) im Lernlabor zur Elektrophysiologie an der TU Darmstadt. Dort haben wir uns mit das Membran- und Aktionspotenzial von Pflanzenzellen befasst.  

Der Labortag hat um 9 Uhr begonnen. Zu Beginn wurden wir darüber belehret, was ein Aktionspotenzial und ihre Funktion ist. Zusätzlich haben nochmal über den grundlegenden Aufbau einer Membran gesprochen. Außerdem sollten wir das Membranpotential berechnen, um später die theoretischen Ergebnisse mit den experimentellen Ergebnissen zu vergleichen.  

Dann ging’s ins Labor. Hier konnten wir mithilfe einer Messapparatur das zuvor berechnete Membranpotential überprüfen. Die Messapparatur bestand aus zwei Kammern, die durch eine Ionentauschermembran getrennt wurden. Die erste Messkammer sollten wir mit 100mM KCl-Lösung befüllen, die das innere einer Zelle entsprechen soll, und die zweite Messkammer befüllten wir mit einer 1mM KCl-Lösung, die „außen“ darstellen sollte. Anschließend sollten wir Elektroden in die einzelnen Messkammern einsetzten und dieses Messapparat an ein Oszilloskop anschließen, um die Messergebnisse ablesen zu können. Das gleiche haben wir mit unterschiedlich konzentrierten KCl-Lösungen gemacht. 

So ähnlich war auch der zweite Versuch aufgebaut, dort haben wir dann mit richtigen Pflanzen gearbeitet. Es handelte von einer Kalium-Anästhesiemethode, bei der wir mit der Armleuchteralge Chara corallina gearbeitet haben. Diese Pflanze ist zum experimentieren sehr gut geeignet, da sie sehr große Zellen hat (bis zu mehreren Zentimeter).  

Mit dieser Methode gelingt es auf extrazellurärem Weg, intrezelluläre Ableitungen durchzuführen. Die Zellmembran von Chara corallina weißt bei einen hohen K⁺- Konzentrationen ab ca. 100mM eine sehr hohe Leitfähigkeit für K⁺-Ionen auf. Die Ionenpotenzialdifferenz lässt sich wieder mittels Oszillioskop als Spannung über der Zellmembran messen. Damit diese Methode gelingt, haben wir die Internodialzelle (Zellen der Pflanze) zwischen die Messkammern platziert, die über einen Spalt verbunden waren. Die Messkammern wurden wieder mit unterschiedlichen KCl-Lösungen befüllt und die Elektroden eingesetzt, um Messergebnisse zu erhalten. 

Nachdem wir unsere Messergebnisse protokolliert haben, gab es eine kleine Mittagspause.   

Nach der Pause kamen wir zu unserem Letzten Versuch, bei dem wir Aktionspotenziale unter Reizung der Fühlborsten auf den Fangblättern der Venusfliegenfalle ausgelöst haben. Dafür sollten wir eine feine Platinelektrode am Rand des Fangblatts einstechen. Das verlangte viel Geduld, da die Elektrode nicht durch das Blatt gestochen werden durfte. Oft hat das nicht geklappt, da das Blatt so dünn war.  

Dieses Experiment hat uns gezeigt, dass die Fangblätter der Venusfliegenfalle unter mechanischer Spannung stehen. Ist der Reiz groß genug und erreicht seinen Schwellenwert, so werden in Zellen bestimmter Zellschichten weitere osmotisch aktive Stoffe aus inneren Zellkompartimenten ausgeschüttet, wodurch sich der Turgor (Zelldruck) in den Mesophyllzellen ändert. Dadurch schließt sich das Fangblatt.  

Zum Schluss haben wir alle gemeinsam die Ergebnisse besprochen. 

Für uns war der Labortag sehr spannend, da wir praktisch arbeiten konnten. Dadurch haben wir einen Einblick in ein Labor bekommen, und können besser nachvollziehen, warum nicht immer alle Versuche funktionieren, da es bspw. von den Pflanzen oder anderen Faktoren abhängt, ob ein Experiment erfolgreich ist. 

Bild von Celine Azevedo-Götschel