Raum-Zeit-Strukturen von Ca2+-Signalen in einem SR-Vesikel-Agar-System; Experimente und Modellierung

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An einem SR-Vesikel-Agar-System (SR-Vesikel homogen verteilt in Agarose-Gel) sollen mittels konfokaler Fluoreszenzmikroskopie untersucht werden:1) der Einfluß der Vesikeldichte auf Entstehung und Ausbreitung von Ca2+-Wellen,2) der Einfluß der Kalziumbeladung auf die Geschwindigkeit des"Ca2+-Signalling.Die Membranen des sarkoplasmatischen Retikulums (SR) vonSäugermyokard- und Seklettmuskelzellen gehören zur Klasse der sogenannten "Reaktions-Diffusions-Systeme". Eines ihrer wesentlichen Merkmale ist die Ausbildung spatio-temporaler Strukturen - in unserem Fall spontaner Ca2+-Wellen. Sie entwickeln sich aus Sparks (gezeigt an Herz- und Skelettmuskelzellen). Das genannte Modellsystem erlaubt die Untersuchung regenerativer Ca2+-Freisetzung außerhalb einer lebenenden Zelle. Zur Charakterisierung des "Ca2+-Signalling" in diesem System werden aus der Geschwindigkeits-Krümmungs-Beziehung explizit ermittelt: der kritische Radius der Ca2+-Freisetzung aus einer Gruppe von Ryanodinrezeptoren für die Entstehung einer Kalziumwelle, de- rn maximale Geschwindigkeit und der effektive Diffusions- koeffizient für Ca2+. Die Ausbildung spatio-temporaler Struktu- ren wird am Computer simuliert.