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1. Erklären sie mithilfe der Informationen aus der Abbildung die Wirkungsweise
von Koffein und Nikotin.
Das Koffeinmolekül und das Nikotinmolekül gelangen nach der Aufnahme über
die Blutbahn u. a. zu den Nervenzellen. Bei den Synapsen in dem synaptischen
Spalt wo sie die spezifischen Adenosin Rezeptoren -im Falle des Koffeinsblockieren und die Acetylcholin Rezeptoren aktivieren – im Falle des Nikotins-.
Dies können sie, weil ihr Bau bzw. ihre Baubestandteile der der
Transmittermolekülen ähneln. Somit sind ist die Reizübertragung über die chem.
Synapsen stark beeinträchtigt und das Müdigkeitsgefühl kurzzeitig unterdrückt.
Die Koffein Rezeptoren befinden sich auf den Hemmenden Synapsen, welche die
Müdigkeit induzieren, was jedoch durch das Koffein geblockt werden kann.
Die Nikotin Rezeptoren befinden sich hingegen auf den erregenden Synapsen, und
lösen dort auch ein Signal aus, was zu dem künstlich induzierten Signal der
Aktivität führt.
2. Beschreiben Sie das Wechselspiel von Sympathicus und Parasympathicu bei der
Steuerung von Körperfunktionen.
Der Sympathicus und der Parasymphaticus sind die wichtigsten Vertreter des
vegetativen Nervensystems (VNS), welches auch als autonomes Nervensystem
beziechnet.
Die Autonomie des VNS ist dadurch gegeben, dass es die innerkörperlichen
festgelegten Anpassungs- und Regulationsvorgänge „autonom“ vornhemen. Es
kann nicht willentlich beeinflusst werden, jedoch indirekt (Stress, Angst).
Über das VNS werden die lebenswichtigen Funktionen wie Atmung, Blutdruck,
Herzschlag, Verdauung und Stoffwechsel kontrolliert. Aber auch andere Organe
wie die Sexualorgane, stehen unter der Kontrolle dieses Nervensystems.
Der Sympathicus bewirkt eine Leistungssteigerung des Organismus. Dadurch
versetzt er den Körper in eine hohe Leistungsbereitschaft, bereitet ihn auf Angriff,
Flucht oder andere außergewöhnliche Anstrengungen vor.
Der „Gegenspieler“ des Sympaticus ist der Parasympathicus. Dieser wird auch als
der „ruhenerv“ bezeichnet, da er dem Stoffwechsel bei der Regeneration und dem
Aufbau körpereigener Reserven sient. Er sorgt für Ruhe, Erholung und Schonung.
Ein Beispiel für das Zusammenspiel ist die Pupille. Der Sympathicus steuert den
Muskel „Musculus dilatator pupillae“ welcher eine Pupillenerweiterung zur Folge
hat. Der Parasympathicus hingegen steuert den „Musculus sphincter pupillae“
welcher eine Pupillenverrengung hervorruft.
3.1 Erklären Sie jeweils den Verlauf der Kurven I und II in den beiden
Abbildungen uns setzen Sie die Kurven zueinander in Beziehung.
In dem Diagramm A sind 2 Kurven dargestellt Kurve II und Kurve I. In der
Darstellung wird der Zusammenhang zw. der Stromspannung in mVolt und der
Zeit in ms dargestellt.
Während des Reizes steigt die die Kurve II stark monoton an wobei die Kurve I
weit weniger stark ansteigt. Nach Ende des Reizes steigt die Kurve II weiter stark
an bis sie ein Maximum von 40mV erreicht. Die Kurve I steigt hingegen nur kurz
nach Ende des Reizes weiter an und erreicht nur ein Maximum von -40mVolt.
Nach dem Maximum fallen die Kurven wieder, wobei die Kurve I schnell wieder
ihre Ausgangsspannung von -80mV erreicht und die Kurve II diesen erst noch
unterschreitet und dann etwas später ihre Ausgangsspannung erreicht.
Der Kurvenverlauf der Kurve II entspricht dem eines normalen Aktionspotentials.
Nach Erregung öffnen sich die Natriumporen und positiv geladen Ionen strömen
ein. Dadurch erhöht sich die Ladung bis zum Maximum von 40mV. Danach öffnen
sich die Kaliumporen und die Spannung nimmt wieder ab und gerät kurzeitig sogar
unter den Ausgangswert (Hyperpolarisation) nach wenigem ms pegelt sich die
Ladung wieder auf den Ausgangswert ein.
Die Kurve I zeigt eine Aktionspotential bei einer Nervenzelle die mit Giften
behandelt worden sind. Hierbei ist augenscheinlich, dass diese die NatriumKalium-Pumpe hemmen und somit geringere Amplituden entstehen, da geringere
Spannungsunterschiede entstehen können, weil weniger Ionen durch die Membran
dringen können.
Wenn man dieses Diagramm mit dem Diagramm Nr. B vergleicht, wird deutlich,
dass die Spannung im direkten Zusammenhang mit der NA+Konzentration des
Außenmediums steht. Steigt die Stromspannung, sinkt die Konzentration äuivalent
dazu im Außenmedium und anders herum. Das liegt daran, dass bei Depolarisation
Natrium Ionen in die Zelle strömen und danach wieder ins Außenmedium gepumpt
werden.
3.2 Begründen Sie, warum die Kurve I in der Abbildung a für die Erhältung der
Funktionsfähigkeit des Nervensystems große Bedeutung hat!
Die Kurve II stellt den Ablauf eines Aktionspotentials dar.
Bei Erregung der Nervenzelle durch einen adäquaten Reiz der einen bestimmten
Schwellwert erreichen muss, damit die Alles oder Nichts Reaktion wird, öffnen
sich die Natrium-Poren (Poren die NA+ in die Zelle lassen), sodass Na+ Ionen in de
Zelle diffundieren. Gleichzeitig verändert sich die Konzentration sich die Anzahl
der Ka- ionen nicht wesentlich. Dadurch wechseln die elektrischen Pole so, dass
innerhalb der Zelle eine positive Ladung und außerhalb eine negative Ladung
vorherrscht. Somit haben sich die elektrischen Felder gekehrt. Diesen Vorgang
bezeichnet man als Depolarisation.
Nach 1-2 ms öffnen sich nun alle Ka-Poren, wobei sich die NA+Poren schließen,
wodurch sich das Aktionspotential und somit die Anzhal der frei bewegl.
Lafungsträger abnimmt. Diese Phase bezeichnet man als Hyperpolarisation. nach
Wiedereinkehr des Ruhepotentials* ist die Nervenzelle (der Sinneszelle) nicht
wieder unmittelbar reizbar. Sie ist erst nach einer Refraktionszeit (etwa 1-2ms)
wieder erregbar.
*
Das Ruhepotential ist äquivalent zu dem Membranpotential. Es beschreibt das
elektrochemische Potential, dass an einer unerregten Membran einer Nervenzelle
gemessen werden kann. Dieses Potential oder auch die elektrische Ladung kommt
zustande, da auf der Innenseite der Membran mehr Kalium-Ionen zu finden sind
als außerhalb der Membran. Dagegen sind innerhalb der Membran weniger
Natrium-Ionen als außerhalb. Das Ruhepotential beschreibt nun die negative
Spannung die innerhalb der Membran vorherrscht, da die Kalium negativ geladen
sind und die Natrium-Ionen positiv. Diese Ladungsunterschiede werden versucht
auszugleichen, jedoch wird durch die für Na-Ionen nicht durchlässige Membran
dafür gesorgt, dass die Ionen nicht durch die Membran diffundieren können.
Jedoch gibt es Fehlstellen in der Membran durch die Na-Ionen gelangen, wodurch
eine Spannung entsteht. Die Na+/Ka- -Pumpe sorgt jedoch dafür, dass Na-Ionen
aus der Membran geschleust werden und gleichzeitig Ka-Ionen in die Zellen
gelangen, wodurch eine bestimmte Ladung aufrecht erhalten wird.