Aufgabensammlung - Schulbuchzentrum Online
Werbung
AUFGABENSAMMLUNG Präsentation Lösungen Nennen Sie die Bereiche, in die man eine Nervenzelle gliedern kann! Beschreiben Sie die jeweilige Funktion! Neurophysiologie Zentraler Bereich einer Nervenzelle ist das Soma. Hier liegen Zellkern und Endoplasmatisches Retikulum, die so genannte Nissl-Substanz. Wesentliche Teile des Zellstoffwechsels wie beispielsweise Proteinbiosynthese findet man also nur hier. Im Rahmen der neuralen Informationsübermittlung und -verarbeitung findet im Soma die Verrechnung eingehender Signale statt. Eine besondere Region innerhalb des Somas ist der Axonhügel, der Übergangsbereich zum Axon. Hier entscheidet es sich, ob eine Erregung des Soma zur Entstehung eines Aktionspotenzials führt. Nur wenn sich nach Summation sämtlicher EPSPs und IPSPs, die sich entlang der Zellmembran des Soma unter Abschwächung ausbreiten, am Axonhügel ein Membranpotenzial oberhalb der Schwelle ergibt, bildet sich hier ein Aktionspotenzial. Meist kurze, reich verzweigte Fortsätze des Soma sind die Dendriten. Sie dienen dazu, von anderen Nervenzellen über Synapsen Informationen aufzunehmen und zum Soma zu leiten. Das Axon ist ein oft sehr langer Fortsatz, der sich erst am Ende verzweigt. Es transportiert neurale Signale in Form von Aktionspotenzialen vom Soma zu anderen Neuronen oder zu Erfolgsorganen wie Muskeln und Drüsen. Am Ende der Endverzweigungen liegen Endknöpfchen, die präsynaptischen Bereiche von Synapsen. Bei Wirbeltieren sind die meisten Axone myelinisiert, also mit einer Myelinscheide ummantelt. Diese isoliert das Axon gegenüber der umgebenden Flüssigkeit. Nur an ihren Unterbrechungen, den Ranvierschen Schnürringen, können Aktionspotenziale auftreten. Dies beschleunigt die Erregungsleitung erheblich. Die Myelinscheide wird bei peripheren Neuronen von Schwannschen Zellen gebildet, im ZNS von Oligodendrocyten. Erläutern Sie die Begriffe „räumliche Summation“ und „zeitliche Summation“! © 2006 Schroedel, Braunschweig Wenn am Soma einer Nervenzelle über eine Reihe von Synapsen gleichzeitig EPSPs und/oder ­IPSPs entstehen, so breiten sich diese unter Abschwächung entlang der Zellmembran aus. Treffen sie dabei aufeinander, überlagern sich die verschiedenen Membranpotenziale. Diese Verrechnung wird als räumliche Summation bezeichnet. Kommen über eine Synapse mehrere Aktionspotenziale kurz hintereinander am Soma an, so ist ein EPSP beziehungsweise IPSP noch nicht abgeklungen, bevor das nächste entsteht. Auch in diesem Fall überlagern sich die PSPs. Man spricht von zeitlicher Summation. Stellen Sie die Unterschiede zwischen einer chemischen und einer elektrischen Synapse heraus! Bei einer chemischen Synapse liegt zwischen präsynaptischer und postsynaptischer Zelle der ­synaptische Spalt, sodass die Information nur chemisch, das heißt über einen Neurotransmitter, weitergegeben werden kann. Bei einer elektrischen Synapse grenzen präsynaptische und postsynaptische Zelle unmittelbar aneinander und sind durch gap junctions, ein System von Kanalproteinen in den benachbarten Zellmembranen, verbunden. Dies ermöglicht Ionenströmen direkt den Übergang von der einen Zelle zur anderen. So können auch Aktionspotenziale in der präsynaptischen Zelle unmittelbar Aktionspotenziale in der postsynaptischen Zelle auslösen. Chemische Synapsen leiten zwar die Informationen langsamer als elektrische, haben aber den Vorteil der besseren Regulierbarkeit. Man findet sie daher wesentlich häufiger. AUFGABENSAMMLUNG Präsentation Lösungen Beschreiben Sie, wie es zu einer präsynaptischen Hemmung kommt! Äußern Sie eine begründete Vermutung, was durch eine solche Hemmung an den Endknöpfchen der Axone sensorischer Neurone erreicht wird! Zelluläre Grundlage für eine präsynaptische Hemmung ist eine hemmende Synapse auf dem präsynaptischen Bereich einer erregenden Synapse. Kommt es in der hemmenden Synapse zur Ausschüttung eines Neurotransmitters wie beispielsweise GABA, so wird das präsynaptische Ende der erregenden Synapse hyperpolarisiert. Dort ankommende Aktionspotenziale werden daher abgeschwächt. Es kommt zu einer geringeren Ausschüttung von Neurotransmitter-Molekülen und somit zu einem schwächeren EPSP in der postsynaptischen Zelle. Betrifft eine solche präsynaptische Hemmung die Synapse eines sensorischen Neurons, so kann über das hemmende Neuron die von einer Sinneszelle kommende Information abgeschwächt oder im Extremfall sogar unterdrückt werden. Das ZNS kann auf diese Weise die Wirksamkeit eines sensorischen Eingangs beeinflussen, also die Empfindlichkeit einstellen. Neurophysiologie Chemische Kampfstoffe, wie das Nervengas Sarin, oder Insektizide, wie das 2002 von der EU aus dem Verkehr gezogene E 605, hemmen die Acetylcholin-Esterase in Synapsen des vegetativen Nervensystems. Stellen Sie dar, warum der Kontakt mit den genannten Giften tödliche Folgen haben kann! Atropin kann bei einer Vergiftung mit einer dieser Substanzen als Gegengift eingesetzt werden. Erläutern Sie! © 2006 Schroedel, Braunschweig Wenn Gifte wie Sarin oder E 605 die Acetylcholin-Esterase in Synapsen des vegetativen Nervensystems blockieren, wird das Acetylcholin, das beim nächsten Aktionspotenzial, das diese Synapse erreicht, ausgeschüttet wird, nicht mehr in seine Bestandteile zerlegt. Es bleibt also wirksam, bis die Nervenzellen neue Moleküle Acetylcholin-Esterase synthetisiert haben. So lange sich nun Acetylcholin-Moleküle im synaptischen Spalt befinden, besetzen sie immer wieder entsprechende Rezeptor-Moleküle in der postsynaptischen Membran, sodass sich die damit verknüpften Ionenkanäle öffnen. Dadurch wird die postsynaptische Zelle dauererregt. Eine Steuerung der nachgeschalteten Organe ist nicht mehr möglich. Da es sich dabei um lebensnotwendige Steuerungsvorgänge handelt, ist der Tod des Organismus die Folge. Atropin, das Gift der Tollkirsche, beeinflusst ebenfalls Synapsen des vegetativen Nervensystems. Es besetzt an Stelle von Acetylcholin die Rezeptoren der postsynaptischen Membran, ohne dass eine Öffnung der Ionenkanäle die Folge ist. Bei einem Einsatz als Gegengift im Falle einer SarinVergiftung tritt es in Konkurrenz mit dem Acetylcholin. Dadurch werden mehr und mehr Ionenkanäle geschlossen und die Dauererregung unterbrochen. Atropin ist das Gift der Tollkirsche, die mit wissenschaftlichem Namen Atropa belladonna (bella donna, it. schöne Frau) heißt. Erläutern Sie, wie die Pflanze zu diesem Artnamen kommt! Das Gift der Tollkirsche lähmt bei lokaler Anwendung den Muskel, der die Iris kontrahiert, ohne weitere Vergiftungserscheinungen hervorzurufen. Dadurch bleiben – auch bei großer Helligkeit – die Pupillen geweitet. Da früher vergrößerte Pupillen bei Frauen als besonders schön galten, wurde Atropin als Kosmetikum verwendet. Dies führte dazu, dass die Tollkirsche „belladonna“ als Artnamen erhielt.
