Bio LK Abi Zusammenfassung NRW 2023 Neurobiologie

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der Dendriten bestimmt keine, einen oder mehrere Dendriten, Dendritenbäume somatodendritisches kompartiment Dendriten Zellkorper können als funktionelle Einheit 2. ZellkörperR 3. Axonhüge EL aufgefasst werden sie sind unmeyelinisiert in den großen Stammdendriten finden sich ähnliche Organellen wie im Zellkörper mit jeder Aufzweigung wird der Durchmesser kleiner →Endabschnitte enthalten wenige Organellen →→Dendriten sind sehr klein und erreichen nur langen von einigen hundert Mikrometern →Soma, Perikaryon ist das biosynthetische Zentrum der Zelle enthält alle zellorganellen die für die Proteinbiosynthese notwendig sind Zellkem, Mitochondrien, Ribosomen, ER, Golgi-Apparat →Wachstum der Nervenzelle die Größe und Gestalt der Perikaryen differieren sehr abhängig von den Dendriten einen Durchmesser von ca. 5-100 μm bei Wirbellosentieren bis zu 1mm ist kugelig geformt, manchmal auch spindel- oder pyramidenförmig lat. Colliculus axonis Ursprungsstelle des Axons an dem Perikaryon des Neurits der Axonnügel ist der Ort der Entstehung von Aktionspotenzialen (AP)→über das Axon fortgeleitet Wesentlicher Summationsort von postsynaptischen Potentialen EPSP und IPSP Aktionspotential wird erst im Axonhügel ausgelöst Soma und Dendriten weniger erregbar er hat einen stark emniedrigtes Schwellenpotenzial, aufgrund von einer hohen Dichte an Natriumkanalen eingenende elektrische Signale werden empfangen und eum AP stimmuliert richtung aller AP's und über die Nervenfaser weitergeleitet Schaltzentralle, Sonst Reizüberlastung 4. Axon →griech. Axon Achse oder Neuraxon, Achsenzylinder, Nervenfaser ist ein langer Schlauchartiger Nervenzellfortsatz länger als Dendriten seitliche Abzweigungen des Axons werden als kollaterale bezeichnet die meisten Neuronen haben ein ein einziges Axon einige besitzen aber auch kein Axon - über das Axon werden die Impulse aus/ von der zelle weitergeleitet • entspringt von dem Axonhügel an dem Perikaryon-pyramidenförmige Vorwölbung aus dem Soma vorkommen von Mitochondrien weiterleiten der Signale energiereicher Prozess ↳ Zytoplasma eines Axons Axoplasma Einige Axone besonders von Wirbeltieren sind von Myelinscheiden umgeben mehrfach um das Axon gewickelt Nyelinscheide isoliert Axon elektrisch wichtige Funktion bei der Erregungsleitung länge varriert von wenige Millimeter bishinzu über einen Meter lang 2.8 die Fortsätze im Rückenmark auf den Disks der Stäbchen ist Rhodopsin (entsteht aus Opsin und Retinal) Im Dunklen Retinal wird in II-cis-Form in Protein eingearbeitet hohe Konzentration von CGMP weshalb Na-Kandle offen sind Depolarisation aus -30mV standiger Glutamat-Ausschuss, wodurch Einstrom von Na-lonen in Schaltzelle verhindert wird (wird gehemmt) H₂C Retina besteht aus Zapfen und Stäbchen H₂Cá CH₂ Il-cis-Retinal CH₂ CH, H All-trans-Retinal CH₂ FARBSEHEN UND HELL-DUNKEL-SEHEN FARBSEHEN unter Lichteinfall die II-cis-Form wird in all-Trans Form umgewandelt Rhodopsin wandelt sich in Metarhodopsin Ilum Metarhodopsin II zerfallt in Opsin und all-trans-Retinal (Rhodopsinspaltung) Transducin wird aktiviert Phosphodieesterase wandelt CGMP zu GMP um CGMP-Konzentration sinkt und CGMP gesteuerten Na-Kanäle schließen da K-lonen ausströmen hyperpolarisiert die Membran Glutamatausschüttung wird unterbunden und Bipolarzelle enthemmt na-lonen stromen in die Schaltzelle und Depolarisation folgt -Fototransduktion ist in den Zapfen fast das gleiche wie bei Stäbchen -> Stäbchen enthalten jedoch drei Opsintypen in den Disks, die auf verschiedenen Wellenlängen des Lichts empfindlich sind -Blau-Zapfen, Grün-Zapfen und Rot-Zapfen -Stäbchen können im Gegensatz zu Zapfen nur Licht eines Wellenlängenbereichs absorbieren -Farbsehen nur durch Zapfen ermöglicht HELL-DUNKEL-SEHEN -Sehsinn am Tag durch Zapfen, Rhodopsin verbraucht mehr Energie um zu bleichen -hohe Lichtintensität führt in Zapfen immer noch zu Nervenimpulsen bei Stäbchen fällt cGMP-Konzentration wodurch keine Hyperpolarisation mehr möglich ist -bei geringer Lichtintensität ist Rhodopsinkonzentration in Zapfen & Stäbchen hoch und Lichtempfindlichkeit höher als am Tag -> Tagessehen mit Zapfen -> Dämmerung mit Stäbchen => Übergang erfolgt nicht augenblicklich, es dauert ein paar Minuten wobei ungebleichtes Rhodopsin regeneriert wird -Hell-Dunkel-Adaptation ermöglicht Sehen bei Lichtverhältnissen AKTIONSPOTENZIAL Ruhepotenzial (-70mV): - spannungsge. Kalium-Ionenkanäle geschlossen - spannungsge. Natrium-Ionenkanäle geschlossen - Kaliumionenhintergrundkanäle dauerhaft offen Anstieg (auf -30mV): - durch Reiz -> einige spannungsgesteuerte Na+-Kanäle -30+ öffnen -> Membranpotenzial wird immer positiver - immer mehr Na+-Kanäle öffnen 304 0- -70- -१०- (2) -> erreichen des Schwellenwertes bei -30mV Depolarisation (v. -30mV auf +30mV) - ab -30mV schlagartige Öffnung aller spannungsge. Na+-Kanäle (Aktivierungstor offen) -> Na+-lonen strömen wegen elektrischem Gradienten nach innen (lawinenartig) & Innenraum wird positiv geladen Repolarisation (v. +30mV auf -70mV) - Na+-lonenkanäle durch Inaktivierungstor geschlossen -> Einstrom von Na+lonen endet zeitverzögert öffnen spannungsge. K+-lonenkanäle -> K+-lonen strömen in negativ geladenen Außenraum -> durch ausströmende K+-lonen wird Innenraum wieder negativ geladen Hyperpolarisation (v. -70mV zu -90mV bis -70mV) - spannungsge. K+-lonenkanäle schließen langsam (zeitverzögert) - Na+-lonenkanäle sind geschlossen/regenerieren sich - Natrium-Kalium-Pumpe stellt Ruhepotenzial wieder da (Na+ nach außen & K+ nach innen) 4 ALLES-ODER-NICHTS-PRINZIP entweder: Schwellenwert wird nicht überschritten und demnach kein AP ausgelöst oder: Schwellenwert wird überschritten und ein vollständiges AP generiert • dabei besteht keine Abstufung der Reaktionsstärke • AP verläuft immer gleich/mit maximaler Stärke und in dieselbe Richtung REFRAKTARZEIT - nach Ablauf des Aktionspotenzials kann nicht direkt die nächste Erregung weitergeleitet werden. - Zelle braucht kurze Zeit bis sie wieder erregbar ist, da Natriumkanäle wieder aktiviert werden müssen - wichtig für eine unidirektionale Weiterleitung eines Reizes (nur vom Zellkörper in Richtung der Synapse) - Natrium-Kalium-Pumpe stellt Ausgangspunkt dar FREQUENZCODIERUNG - Amplituden der Aktionspotenziale werden nicht durch die Reizstärke bestimmt -> immer gleich - starke Reize generieren eine höhere Frequenz, also mehr Aktionspotenziale hintereinander - Aktionspotenziale können maximal so schnell laufen, wie die Refraktärzeit erlaubt - Reizstärke wird durch Anzahl der Impulse pro Sekunde codiert SYNAPTISCHE CODIERUNG analog Je stärker der Reiz, desto größer die Amplitude (PSP) lang andauernder Reiz = lang andauerndes PSP Intensität nimmt ab Codierung über Intensität und Dauer digital Je stärker die Erregung, desto höher die AP-Frequenz (AP) lang andauernder Reiz viele AP • jedes AP dauert gleich lang • Codierung über Frequenz PATCH CLAMP - METHODE Glaspipette Neuron 1 Neuron 2 Neuron 3 Ionenkanal Funktionsweise schwacher Reiz Axon Membran M Synapse Dendriten und Zellkörper Axon ми Synapse Dendriten und ' Zellkörper Glaspipette wird auf den zu untersuchenden Bereich der Zellmembran aufgesetzt. Die Membran wird dabei stabil gehalten und leicht angesaugt (engl. clamp) -> elektronisch isolierter Membranfleck (engl. patch) • Glaspipette enthält Messelektroden (umgebendes Millieu entspricht der extrazellulären Flüssigkeit) • Membranfleck kann in andere Lösungen überführt oder durch Ansaugen entfernt werden • Oszilloskop: elektronisches Messgerät, das den zeitlichen Verlauf gemessener, elektrischer Spannungen auf einem Bildschirm visualisiert Nutzen • Nachweis der Aktivität einzelner Ionenkanäle in Anwesenheit von bestimmten Substanzen • Analyse der Einflussnahme bestimmter Stoffe auf die Errgungsübertragung an den Synapsen O starker Reiz Muu uuuu analoge Codierung Impulsfolge, digital Transmitter- konzentration, analog PSP, analog Impulsfolge, digital Transmitter- konzentration, analog PSP, analog 5. Präsynaptische Endigunge →Endknöpfchen / Axonterminale verdicktes Axonende Zweige bilden mit Dendriten oder Muskelzeile eine Synapse hier werden die transportierten elektrischen Signale übertragen -Vorkommen von Mitochondrien und Vesikeln gefüllt mit Neurotransmittern Rückschlüsse über die Art der Informationsübertragung Exozytose / Freisetzung von Neurotransmittern Signal- aufnahme vorgeschaltete Nervenzelle Dendriten Signal- verarbeitung Axon Signal- Weiterleitung Muskelzelle Singal- übertragung. Synapse eintreffendes Signal Endknöpfchen (präsynaptische Endigung) Mitochondrium zellkern Soma Axon- Hügel - Axon (Neurit) Myelinscheide Richtung der Signalübertragung Ranvier'sche Schnürringe a ABITURZUSAMMENFASSUNG 2023 Biologie LK Neurobiologie EXOZITATORISCHES POSTSYNAPTISCHES POTENZIAL -> EPSP - Änderung des Membranpotenzials an der postsynaptischen Menbran - Natriumionen- und Kaliumionenkanäle sind geöffnet - Potenzial wird durch Freisetzung von Neurotransmitter & Aktivierung der neurotransmittergesteuerten lonenkanäle ausgelöst postsynaptisches Potenzial depolarisiert -> am Axonshügel des Neurons wird AP ausgelöst INHIBITORISCHES POSTSYNAPTISCHES POTENZIAL ->IPSP - Änderung des Membranpotenzials an der postsynaptischen Menbran - durch Hyperpolarisation der Zellmembran wird die Erregung der Zelle gehemmt - > auslösen eines Aktionspotenzials wird erschwert - Kaliumionen- und Chloridionenkanäle werden geöffnet -> lokale Hyperpolarisation Auslosungsort Codierung Ablauf Weiterleitung IPSP Soma analog/ amplitudencodiert abhängig v. einströmenden lonen Weiterleitung zum Axonhügel -> dabei Abschwächung EPSP Dendriten analog/ amplitudencodiert abhängig v. einströmenden lonen Weiterleitung zum Axonhügel -> dabei Abschwächung -> kleine Spannungsänderungen, welche auf ein Aktionspotenzial folgen Aktionspotenzial Axonhügel/Axon Frequenzcodierung (digital) -> Summation mehrerer unterschwelliger PSP zu einem überschwelligem PSP möglich SYNAPTISCHE VERRECHNUNG Verrechnung postynaptischer Potenziale hemmender und erregender Synapsen möglich (Überlagerung der De- und Hyperpolarisation) Auslösung neuer APs -> saltatorisch. kontinuierlich ohne Abschwächung -> eigenständiges Signal einheitlich zeitliche Summation = Addition mehrerer Potenziale von einer einzelnen Synapse, die in kurzen Zeitabständen eintreffen räumliche Summation = Addition mehrerer Potenziale von mehreren Synapsen, die zeitgleich eintreffen или или IL CHEMISCHE SYNAPSE Chemische Synapsen übertragen die Erregung indirekt auf die nächste Zelle, indem sie das elektrische Signal (AP) zunächst in ein chemisches umwandeln und in der Empfängerzelle wieder in ein elektrisches (AP) Depolarisation: Öffnung spannungsabhängiger Ca2+-Kanäle und Einstrom anschließende Regulierung In AP Ca2+ gilt als Signal für die Vesikel -> wandern zur Membran und setzen die Neurotransmitter mittels Exocytose in den synaptischen Spalt frei Erregungsweiterleitung erregendes postsynaptisches Potenzial PSP Transmitter gesteuerte lonenkanale ча Na+-Kanal Einstrom von Na+-Ionen in die Postsynapse Veränderung der Spannungsverhältnisse -> Gerneration eines AP mit Depolarisation (EPSP) Axon Spannungsänderung (AP- Frequenz bestimmt Ausschüttung) spannungs- abhängiger No*-Kanal spannungs- abhängiger Ca-Kanal AP erreicht Präsynapse ♥ Synoptischer vesikel Neuro- trans- mitter (z. B. Ace- tylcholin) 1 oder Präsynapse Transmitter setzen sich reversible an transmittergesteuerte Ionenkanäle Cholin Enzym (z.B Acetylcholin- esterase) ub synap- tischer Spalt Postsynapse CI--Kanal Einstrom von Cl- -Ionen in die Postsynapse Absenkung des Ruhepotenzials -> Keine Gerneration eines AP (IPSP) Regeneration der Neurotransmittervesikel für das nächste AP 6 Transmitterbestandteile werden mittels Endocytose in die Präsynapse aufgenommen Enzyme bauen Transmitter wieder ab (Acetylcholin wird z.B. von Cholinesterase in Acetat und Cholin gespalten) Erregungsübertragung findest so lange statt, wie Transmitter im synaptischen Spalt vorhanden sind Erregungshemmung inhibitorisches postsynaptisches Signal Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung VOM REZEPTOR ZUM EFFEKTOR Reiz adäquat [hier: Licht] Reaktion Reiz Sinneszellen Rezeptor (umwandlung in Ner. venimpulse Erregung) Effektor = Nervenfaser, die Erregung vom ZNS zum Erfolgsorgan weiterleitet Parasympathikus (→ Erholung) weniger 0₂ wird benötigt Erholung, langsamerer Blutfluss wird Speicherung als Glukogen (Muskeen). o. Fert Energievorräte auffüllen. Entspannung Empfindungsnerven sensorische Nerven - afferentes Neuron = efferentes Neuron Bewegungsnerven motorische Nerven durch sinkt Ganglion viele Somata zentrale Umschalt- stelle Nerv Į sinkt PNS = peripheres Nervensystem SYMPATHIKUS UND PARASYMPATHIKUS Sympathikus und Parasympathikus ergänzen sich in ihrer Wirkung, so dass eine schnelle Anpassung möglich ist. Sie arbeiten entgegengesetzt, sie sind Antagonisten (Gegenspieler). steigt Synapse Herzschlag weiter, ↓ sinkt enger, ↑ Blutgefäße, Blutdruck steigt Wieder enger Atemwege entspannt Insu- insu- un Glucose im Blut steigt un ↑ ↓ -angeregt Verdauung wird runtergefahren. (aus Leber) Nor-/Adrenalin steigt mit Gehirn Rücken- mark Interneuron ZNS verbunden = zentrales Nervensystem Sympathikus (→ aktivierend) ·menr 0₂ & Glucose in Muskeln schnellerer Blutfluss verbesserte 0₂ - Aufnahme in Lunge mehr Energie in Muskeln Konzentration auf Muskeln weitere Aktivierung konvergenz -> die Erregung laufen zusammen und werden im Soma verrechnet divergenz -> die am Axonshügel gebildeten APs können durch Verzweigungen des Axons auf mehrere Folgeneuronen verteilt werden -> Erregungsmuster bleiben bei beiden gleich 7 digital analog NEUROTOXINE hemmend analog/digital mw digital Konvergenz Divergenz erregend analog IC mm I digital analog -> chemische Substanzen, welche die Funktionen der Synapse erheblich stören o der ganz unterbinden. mw. digital Neurologie altgriechisch. neuron = Nerv und logie = Lehre >Neurologie ist die Wissenschaft und Lehre vom Nervensystem. >Sie beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Funktionsweise von Nervenzellen (Neuronen) und das Nervensystem. >Alle Nervenzellen in unserem Körper verknüpfen sich zum Nervensystem =bildet die Grundlage für die Weiterleitung von Signalen NERVENSYSTEM >das Nervensystem (lateinisch Systema nervosum) umfasst die gesamten Nervenzellen und Gliazellen eines Organismus > dieses Organ System hat die Aufgabe, Veränderungen der äußeren Umwelt und inneren Umgebung eines Organismus als Signal aufzunehmen, aufeinander zu beziehen und mit früherem zu vergleichen > es dient dazu elektrische Signale im ganzen Körper weiterzuleiten -> so können Reize wahrgenommen und verarbeitet werden > damit realisiert das NS die Reizbarkeit und Erregbarkeit eines vielzelligen tierischen Lebewesens -> diese sind die Grundeigenschaften des Lebens Nervensystem Aufbau / Anatomie Zentrales NS Gehirn .Rückenmark peripheres NS Nervensystem Nerven in Muskeln, Augen, Ohren,.. Atmung Nervensystem Funktion Somatisches NS bewusste Vorgänge Sympatikus Leistung Blut-kreislauf vegetatives NS unbewusste Vorgänge ympathikus Rune Hormone enterisches NS - Magen-Darm-Trakt verdauung ELEKTRISCHE SYNAPSE Elektrische Synapsen übertragen die Erregung direkt auf die nächste Zelle, indem das elektrische Signal (AP) verzögerungsfrei in die nachgeschaltete Zelle übergeht Gap Junction • Poren in der Zellmembran, die als Verbindungsstelle fungieren Präsynapse Gap Junction Postsynapse Prä- und Postsynapse stehen über Ionenkanäle in direktem Kontakt zueinander -> keine Transmitterausschüttung Ionen Connexon (vereinfachte Darstellung) . Gap Junctions werden durch Connexine gebildet • 6 Connexine bilden ein Connexon • treten 2 Zellen in Kontakt, bilden. sie einen Ionenkanal Erregungsweiterleitung kann über die Gap Junctions in beide Richtungen erfolgen (= bidirektional) Hi!!!!!!!!!!!!! Elektrische Synapsen ermöglichen eine schnelle Erregungsübertragung -> notwendig beim Liedreflex, in den Herzmuskelzellen (nicht oft im Körper selbst vorhanden Wirkort präsynaptische Membran postsynaptische Membran synaptischer Spalt Axon Pharmaka | Nakotika Droge | Gift • Botulinumtoxin (Gift von Bakterien) • Latrotoxin (Gift der schwarzen Witwe) Heroin und Opium • Atropin (Gift der Tollkirsche) Nikotin (Gift der Tabakpflanze) • Insektizid (Parathion (E605)) • MAO-Hemmer. (Antidepressiva) • Methylphenidat (Ritalin) • Rauschgifte (Kokain) • Antidepressiva • Tetrodotoxin (Gift des Kugelfisches) • Narkosemittel Angriffspunkt Transmitterfreisetzung • hemmt die Exocytose synaptischer Vesikel hemmt die Calciumkanäle • fördert die dauerhafte Öffnung der Calciumkanäle transmittergesteuerte Ionenkanäle Wirken als Antagonst des Neurotransmitters • Wirkungsweise ähnelt Neurotransmittern (aber hohe Suchtgefahr) • hemmt Erregungsübertragung (bindet an Ionenkanal, ohne ihn zu öffnen) • fördert Dauererregung (bindet an Ionenkanal und öffnet ihn) Transmitterspaltung • hemmt Acetylcholinesterase (Dauererregung, da Acetylcholin nicht abgebaut werden kann) • hemmt Monaminoxidasen (MAO) (verhindert Abbau der Transmitter Serotonin und Noradrenalin) Transmitterrecycling • hemmt Wiederaufnahme des Transmitters in die Präsynapse Axon • hemmt Entstehung von AP durch irreversible Blockade spannungsgesteuerter Na+- Kanäle • hemmt die Entstehung von AP durch reversible Veränderung der Eigenschaften der Zellmembran Auswirkungen • Lähmung der Muskulatur. • Wundstarrkrämpfe • spastische Lähmung • Muskelkontraktion Antagonisten Fremdstoffe, die strukturelle Ähnlichkeiten mit Neurotransmittern zeigen und an deren Ionenkanäle binden (kompetitive Hemmung) verstärken Wirkung körpereigener Endorphine • schmerzlindernd und euphorisierend • fortschreitende Muskellähmung • Herzstillstand, Tod • Dauerkontraktion Tobsucht, Atemlähmung • Krämpfe • Herz- und Atemstillstand • verstärkende Wirkung der Glückshormone • Ritalin hemmt Wiederaufnahme von Dopamin -> wirkt gegen ADHS • Antidepressiva hemmen Wiederaufnahme von Serotonin -> wirkt gegen Depressionen • dauerhafte Lähmung der Muskulatur • Tod • vorübergehende Lähmung der Muskulatur first messenger pirimäre Botenstoffe, die Informationen von einer Senderzelle auf eine Empfängerzelle übertragen • Neurotransmitter • Hormone extrazellulär 7a Neurotransmitter (first- messenger) bindet an einen mit G-Proteinen gekoppelten Rezeptor Adenylatcyclase stellt unter Abspaltung zweier Phosphatgruppen den second messenger CAMP aus ATP her Die Konzentration von second messengern verändert sich als Antwort auf first messenger, welches die Membran nicht passieren kann Aktivierung einer Proteinkinase in der Membran (Ca2+- Einstrom und Hemmung des K+- Ausstroms CAMP oder second messenger sekundäre Botenstoffe, die Informationen innerhalb einer Zelle übermitteln (z.B. zwischen Zellmembran und Zellkern) second-messenger-Kasskade 2 Bewirkt Konformationsänderung des Rezeptors 5 Bewirkt Aktivierung der Adenylatcyclase • CAMP • CGMP 7b Bindung an Ionenkanäle (Na+ und Ca2+ Einstrom) -> Öffnung -> Veränderung der Ionenkonzentration -> Signalverstärkung intrazellulär 3 Rezeptor aktiviert a- Unterheit des G-Proteins, welches sich vom G-Protein. löst und dabei ihr gebundenes GDP gegen GTP austauscht. 4 Bindung der a- Untereinheit an ein Effektor-Protein der Adenylatcyclase Vorteile • Fähigkeit der Signalverstärkung (jedes aktivierte Protein kann eine Vielzahl- nachgeschalteter Proteine aktivieren) • sehr spezifischer Vorgang • unterschiedliche Reaktionen möglich ANATOMIE DES WIRBELTIERAUGES Iris ammo Leistungen der Netzhaut (Regenbogenhout) Hornhout (Cornea) Schlemmscher Kand Pupille Vordere Augenkammer Axon Bindehout (Conjunctiva) Hintere Augenkammer Zlormuskel Veskel Zonulafasern Linse Zelkern Zelkern Lederhout Hornhaut: Schutz vor äußeren Einflüssen, Brechung des Lichts -> ermöglicht scharfes Bild Augenkammer: versorgt Hornhaut und Linse mit Nährstoffen durch Kammerwasser Iris: steuert/ kontrolliert Menge des Lichteinfalls, schützt Linse: fokussiert entfernte und nahe Dinge über Formveränderung (wird lang, dünn, dick) Glaskörper: hält Form, lichtdurchlässig Pupille: reguliert Lichteinfall Gelber Fleck: Punkt des schärfsten Sehens, da Sehzellen (Zapfen) am intensivsten sind Retina: wandelt Licht in elektrische Reize um und leitet diese an Sehnerv->Lichtsinneszelle Ziliarfasern: sorgen für Wölbung oder Streckung der Linse Sehnerv: Weiterleitung des elektrischen Reiz zum Gehirn Blinder Fleck: Stelle ohne Sehsinneszellen, an Austrittsstelle des Sehnervs Innenglied Lederhaut (Sclera): hält und schützt das Auge (umschließt es) Aderhaut (Choroidea): Versorgung der Netzhaut mit Sauerstoff, viele Blutgefäße -> gute Zapfen Mitochondrien Binder Fleck (Papile) Aderhaut (Chonioidea) Cillum Glaskorper Netzhaut (Retinal Sehgrube (Fovea) V-Gelber Fleck Mitochondrien Sehnerv Diclypsom Außensegment Membranentfaltungen Außengled _|||||||||||| [[|]] Membranscheiben AUFBAU DER RETINA -der Aufbau der Netzhaut ist invers (verkehrt herum) -Licht muss vom Glaskörper durch Müllerzellen, Ganglienzellen, amakrinen Zellen, Bipolarzellen und Horizontalzellen um auf Fotorezeptoren zu fallen -> dort Umwandlung von Lichtreiz in elektrischen Reiz -elektrischer Reiz wird an vorgelagerte Zellschichten weitergeleitet und vom Sehnerv (aus Bipolarzellen & Ganglienzellen) ans Gehirn übermittelt -Horizontalzellen: erhalten Info von Fotorezeptoren und verändern durch Fortsätze die Singale der Bipolarzelle -amakrinen Zellen: erhalten Info von Bipolarzelle und beeinflussen Ganglienzellen, Bipolarzellen und andere amakrine Zellen -> Ganglienzellen erhalten Signale von Fotorezeptoren -Müllerzellen: gehören zu Ganglienzellen und durchziehen Retina und ernähren, stützen übrige Zellen Sehnerv Lichteinfall mullerzelle Ganglienzellen FOTOTRANSDUKTION Bipolarzelle amarne Zelle, Schaltzellen Horizontazelle Zapfen Stabchen Fotorezeptoren -Rhodopsin besteht aus Retinal und Opsin -ein Photon kann räumliche Struktur ändern Pigmentschicht Aderhaut -> aus 11-cis-Retinal entsteht all-Trans-Retinal -> Rhodopsin wird zu Metarhodopsin II (heißt Bleichung da violettes Rhodopsin zu gelbem Metardopsin wird) -Membranpotential von Disks der Stäbchen bei -40 Millivolt (wenn es dunkel ist) -> durch ständigen Einfluss von Na-Ionen (Dunkelstrom) -Na-Kanäle werden durch zyklische Guanosinmonophosphat (CGMP) offen gehalten -> permanente Abgabe von Glutamat am Synapsenendknöpfchen des Stäbchens -Fototransduktion = Umwandlung von Lichtreiz in Nervenimpulse durch die Reaktion von Metarhodopsin II und Transducin -daraufhin aktiviert Transducin die Phospodieesterase, welche cGMP abbaut -wenn CGMB sinkt kommt es zur Hyperpolarisation der Stäbchen auf -70 Millivolt -> die Hyperpolarisation führt dazu das Nervenimpulse ins Gehirn kommen Vorteil: Lichtsignal kann millionenfach verstärkt werden weshalb ein Photon ausreicht um den Fluss der Na-Ionen zu blockieren Funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) - um Gehirnbereichen Funktionen zuzuordnen, Untersuch7ng der funktionellen Hirnanatomie -> Messung des Sauerstoffgehalts im Gewebe - funktioniert so wie eine normales MRT - aktive Bereiche brauchen mehr Sauerstoff -> in Gehirnarealen mit erhöhter Aktivität entsteht ein verstärktes MR-Signal (Verstärkung ist sehr gering-> muss mit Software nachbearbeitet werden) Positronen-Emissions-Tomographie (PET) Untersuchung der funktionellen Hirnanatomie, Messung der Gehirnaktiviät - Messung der Gehirnaktivität über die Durchblutung - Dem Patienten werden Tracer (schwach radioaktive Moleküle) injiziert (nehmen am Stoffwechsel Teil) - Tracer reichern sich in stärker durchbluteten Gehirnbereichen mit erhöhter Aktivität an - Tracer senden radioaktive Strahlung (positiv geladene Positronen) aus -> treffen auf negativ geladene Elektronen -> es entstehen 2 energiereiche Photonen -> entfernen sich in einem Winkel von 180Grad -> treffen auf Detektoren es PETS -> viele mögliche Tracer: zahlreiche Möglichkeiten, molekulare Mechanismen, Eirkung von Medikamenten zu untersuchen Patch-Clamp-Technik - Methode zur Untersuchung der lonenströme über einen eng begrenzten Membranbereich/ einem einzigen lonenkanal mittels Stromstärkenänderungen - Nachweis der Existenz spannungsabhängiger Natrium lonenkanäle extrem feine Pipette wird bis auf die Membran vorgeschoben, ohne sie zu durchstechen - lonenströme können gemessen werden. -> in dem dicht umschlossenen Membranbereich von der Pipettenöffnung mittels zweier Elektroden -> innerhalb der Zelle und der Pipette CT MRT fMRT PET RUHEPOTENZIAL -> Ruhepotenzial bezeichnet das Membranpotenzial einer erregbaren Zelle im Ruhezustand (-70mV) -> ungleiche Verteilung von Ionen innerhalb & außerhalb einer Zelle führt zu Potenzial (Spannung) an der Zellmembran IONENVERTEILUNG -> Grundlage des Ruhepotenzials ist die ungleiche lonenverteilung - Intrazellulär: hohe Konzentration von Kaliumionen (K+) - Extrazellulär: hohe Konzentration von Natriumionen (Na+) -> Trennung des Intrazellulär- und Extrazellulärraum durch eine semipermeable (halbdurchl.) Membran lonen: > elektrisch geladene Teilchen > mit positiver Ladung → Kalium - lonen (Kt); Natrium - lonen (Nat) > mit negativer Ladung → chlorid - lonen (Cl-); Protein - Anionen (A-) viele permanent geöffnete K+-Kanäle + Na Extrazellularraum • überwiegend Natriumionen. (Na+) und Chloridionen (Cl-) Na A Das Ruhepotenzial beschreibt das Membranpotenzial einer erregbaren Zelle im Ruhezustand (-70mV) Na offener K+-Kanal K* K* Aufrechterhaltung CI K Intrazellularraum • überwiegend Kaliumionen (K+) und Anionen (A-) A K+ CI K* Na+-K+- Pumpe K* Na Na Na Na CI K+ Na K K* Na Na Na CI Na Natrium Leckstrom A A CI extra- zellulär (+) oooo Membran Leckstrom undichte Stellen in der Membran ermöglichen unkontrolliertes Passieren Permeabiität für Cl- -Ionen und Anionen sehr gering intra- zellulär(-) Entstehung • Kaliumionen diffundieren in den Extrazellularraum (Triebkraft: chemischer Gradient) -> Zellinerers wird gegenüber dem Zelläußeren immer negativer (elektrischer Gradient) • K+- Ausstrom wird durch das Ladungsungleichgewicht zurückgehalten • elektrochemischer Gleichgewichtszustand zwischen K+-Einstrom und K+-Ausstrom -> Einpendeln des Membranpotenzials von etwa -70mV • Ruhemembranpotenzial bildet die Voraussetzung für die Entstehung eines AP • selektive Permeabilität der Membran erschwert Ladungs- und Konzentrationsausgleich Lösung: Natrium-Kalium-Pumpe (Na+-K+-Pumpe) • transportiert zeitgleich und entgegengesetzt 3 Na+- lonen nach außen und 2 K+-lonen nach innen • aktiver Transport: arbeitet unter ATP-Verbrauch gegen den chemischen und elektrischen Gradienten ZentralesS NS kontrollzentrum das zentrale Nervensystem (ZNS) bestent aus dem Gehirn und dem Rückenmark es ist zuständig für neuronale Informations verarbeitung Stevert Reaktionen des körpers auf wahrgenommene Umwelt Reize verantwortlich für das Denken und Fühlen, unbewusste Reflexe ·es wird von dem knöchernen Schädel und dem Wirbelkanal geschützt bekommt Informationen vom PNS una verarbeitet diese und schickt so passende Reaktionen zurück PNS 2U 2NS afferent (sensorische Infos) 2NS 2u PNS = efferent (motorische Infos •Peripheress NS Gegenstück zum 2NS ist das periphere Nervensystem (PNS) besteht aus allen Neuronen die zwischen dem 2NS und den Organen / körperteilen Schickt Signale hin oder zurück Ssomatischess NS →animalisches NS bewusste Wahmehmung der Umwelt Reaktionen sind willkürlich •Willentliche Steuerung der Nuskeln sensible Nerven Gehirn Gliederung der Nervensysteme Augen Muskeln Muskel Wirkorgan motonsche Nerven. Sinnesorgan ZNS moto ·Nervenzellen die sensorische Informationen zum 2NS hinleiten + welche die motorische Informationen vom 2NS wegleiten -bestent aus 12 Hirnnerven und 31 Spinalnerven PINS Sinnesorgan Muskel VegetativeS NS Wirkorgan viszerales NS das vegetative Nervensystem (VNS) reguliert alle unbewussten Abläufe (automatisch) ↳ Atmung, Herzschlag, verdauung weitere Unterteilung des UNS möglich → sympathikus Regulation der Organfunktionen in Stresssituationen (Leistung) → parasympathikus: Regulation der Organfunktionen in Rune → enterisches NS: Stevert die Abläufe in dem Magen-Darm- Trakt Steuerung:- -fehlende Rückmeldung bei gesteuerten Vorgängen wird durch ein Signal eine Aktion ausgelöst. Ob und wie das erwartete Ergebniss ereicht wird, kann nicht überprüft werden, da eine Rückkopplung fehlt • Rückkopplungen sind im Organismus eher selten und generell fungiert das das Gehirn als kontroll Instanz der Organe → alle vorgänge im Organismus sind in einem Regelkreis miteinander verknüpft Regelung: flüssiger Vorgang die Muskeltätigkeit wird laufend über Rückmeldung ans Gehim gesendet dies nennt mann Wirkungs-kontrolle durch Rückmeldung → bei geregelten Vorgangen wird also die Wirkung der ausgelösten Aktionen in den Prozess miteingebunden REFLEXBOGEN Schutzreflexe -zuerst Schmerzrezeptoren in Haut aktiviert -über sensorische Neuronen in Vorderhorn des Rückenmarks geleitet -treten dort über erregendes Interneuron mit Motoneuron des Arms ind Kontakt postsynaptsiche Reflexe -durch Aktivierung von 3 über Synapsen verbundene Neuronen rasche Beugereaktion Fremdreflexe -wenn Ort der Reizaufnahme in verschiedenen Organen liegt (Bsp: Haut und Bizeps) -laufen nicht immer gleich ab -können an Gefahrensituationen angepasst oder durch Lernen verändert werden Eigenreflex -Ort der Reizaufnahme im selben Muskel monosynaptischer Reflex - afferente Neuronen aktivieren efferente Neuronen im Rückenmark -nur zwei Neuronen beteiligt Methoden der Neurobiologie Computertomografie (CT) - Durchleuchtung des Körpers von allen Seiten mit Röntgenstrahlen - Detektoren messen Strahlungsverlust nach Passage durch den Körper -> Abschwäche der Intensität der Röntgenstrahlung durch den Körper (feste Strukturen, z.B. Knochen absorbieren Strahlen stärker -> verschieden intensive Strahlen gelangen durch den Körper und werden detektiert) - Erzeugung von detailreichen Schnittbildern. -> veränderte Strukturen (z. B. Tumore) können wahrgenommen werden -> Bilder sind kontrastarm ->Patient wird einer hohen Strahlenbelastung ausgesetzt Magnetresonanztomographie (MRT) - kein Einsatz von schädlicher Strahlung - Patient umgeben von einem Ring leistungsstarker Magnete - Magnetfeld - Wasserstoffatome in körpereigenen Molekülen (Wasser, Proteine, Lipide) enthalten Protone als Kern -> Protonen werden durch ein äußeres Magnetfeld angeregt -> wenn sie nicht mehr angeregt werden: fallen in Ausgangszustand zurück + senden Radiowellen aus (werden von Detektoren registriert) -> höhere Bildauflösung (Gewebe sendet selbst Strahlung aus) -> Signalstärke abhängig von Protonen-Anzahl: auch kleine Veränderungen im Gewebe (Entzündungen, Tumore) können registriert werden -> Organe mit hohem Wassergehalt (z. B. Gehirn) lassen sich besonders gut darstellen