biologie - SchulLV

Baden-Württemberg | Abitur
BIOLOGIE
Prüfungswissen | Original-Prüfungen
Dein Lernverzeichnis
◮ Abitur 2013 | Aufgabe 3
Aufgabenblatt
Auf heute gelernt, morgen vergessen?
Lern- und Gedächtnisleistungen kommen u. a. dadurch zustande, dass die Erregungsübertragung
zwischen den an einem Lernvorgang beteiligten Nervenzellen verbessert wird. Abbildung 1 zeigt
schematisch den Bau einer Nervenzelle.
1
3
2
6
5
8
7
4
Quelle: commons.wikimedia.org - Rbrausse
Abbildung 1: Aufbau einer Nervenzelle (schematisch)
1.1 Benennen Sie die in Abbildung 1 mit Ziffern versehenen Strukturen.
(2 VP)
1.2 Eine wichtige Voraussetzung für die Funktion einer Nervenzelle ist das Ruhepotenzial.
Erläutern Sie die Entstehung und Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials unter
(4 VP)
Berücksichtigung der beteiligten Ionen.
Mehrfaches Wiederholen führt dazu, dass Erlerntes langsamer vergessen wird. Heute istbekannt,
dass Lernvorgänge unter anderem auf einer verbesserten Erregungsübertragung an speziellen Synapsen ( Iernende Synapsen“) beruhen. Diese besitzen in der postsynaptischen Membran zusätzlich
”
zu normalen transmittergesteuerten Natriumionenkanälen besondere Calciumionenkanäle.
a
geringe Frequenz von Aktionspotenzialen
Ca2+
CalciumionenKanal
Ca2+
Glutamat
Na+
hohe Frequenz von Aktionspotenzialen
b
Ca
2+
NatriumionenKanal
Ca2+
Na+
Na+
Aktivierung der
Adenylatcyclase
geringes EPSP
Na+
hohes EPSP
Signalkaskade
Proteinsynthese
Genaktivierung
Abbildung 2: Prozesse an lernenden Synapsen“ (stark vereinfacht)
”
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2.1 Beschreiben Sie die in Abbildung 2 dargestellten Vorgänge, die zur Öffnung der besonderen
(4 VP)
Calciumionenkanäle führen.
An
lernenden Synapsen“ beobachtet man nach wiederholter starker Aktivierung folgendes
”
Phänomen: Schon bei geringer Frequenz von Aktionspotenzialen wird ein höheres erregendes postsynaptisches Potenzial (EPSP) erzeugt.
2.2 Erklären Sie, wie die Bildung zusätzlicher Proteine in der postsynaptischen Zelle (Abbildung
(4 VP)
2b) ein höheres EPSP bewirken kann. Formulieren Sie auf dieser Basis eine Hypothese, die den
Vorgang des Vergessens erklärt.
Ein anderer Mechanismus des Vergessens liegt bei der Alzheimer-Erkrankung vor. Ursache des
Gedächtnisverlusts ist das Absterben von Neuronen. Gehirne von Alzheimer-Patienten zeigen
auffällige extrazelluläre Protein-Ablagerungen (Plaques) sowie intrazelluläre Ablagerungen von
Tau-Proteinen (Tangles). Wissenschaftler haben an transgenen Mäusen untersucht, inwiefern diese
Ablagerungen für den Gedächtnisverlust verantwortlich sind. Die Ergebnisse der Untersuchungen
sind in Tabelle 1 dargestellt:
Plaques Tangles Gedächtnisverlust
Maus Typ 1
viel
keine
normal ausgeprägt
Maus Typ 2
wenig
keine
normal ausgeprägt
Maus Typ 3
viel
viel
stark ausgeprägt
wenig
viel
???
Maus Typ 4 (gentechnische Herstellung
bisher nicht gelungen)
Tabelle 1: Untersuchungsergebnisse
3.1 Erläutern Sie anhand von Tabelle 1, welche Aussagen über den Zusammenhang von Plaques,
Tangles und Gedächtnisverlust abgeleitet werden können. Begründen Sie, weshalb Maus Typ
(4 VP)
4 für die Erforschung der Ursachen des Gedächtnisverlustes so bedeutend wäre.
Tau-Proteine spielen eine wichtige Rolle bei Transportvorgängen von Proteinen innerhalb des Axons vom Soma in Richtung Endknöpfchen. Die Ablagerung von Tau-Proteinen (Tangles) verhindert
diese Transportvorgänge und führt dadurch zum Absterben der Nervenzelle.
3.2 Begründen Sie die Notwendigkeit des Proteintransports in Richtung Endknöpfchen.
(2 VP)
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