Fächer

Fächer

Mehr

Nervenzelle Aufbau und Funktion - Alles für dein Abi

Öffnen

Nervenzelle Aufbau und Funktion - Alles für dein Abi
user profile picture

Isabell

@isa.bxlx

·

171 Follower

Follow

Nervenzellen: Aufbau, Funktion und elektrische Signalübertragung

Nervenzellen sind die Grundbausteine des Nervensystems und ermöglichen die Informationsverarbeitung im Körper. Sie bestehen aus einem Zellkörper mit Dendriten zur Reizaufnahme und einem Axon zur Signalweiterleitung. Nervenzellen bilden durch ihr Ruhepotential und Aktionspotential die Basis für die Erregungsleitung.

  • Nervenzelle Aufbau: Zellkörper (Soma) mit Zellkern, Axon, Dendriten und Endknöpfchen
  • Nervenzelle Funktion: Reizaufnahme, Erregungsleitung und Signalübertragung
  • Nervenfasern: Myelinisierte und nicht-myelinisierte Axone mit Schwann'schen Zellen
  • Ruhepotential: Spannungsdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Zellmembran
  • Natrium-Kalium-Pumpe: Aufrechterhaltung der Ionenkonzentration

8.4.2021

1444

Erkrankungen des Nervensystems

Störungen des Nervensystems können verschiedene Ursachen haben und zu einer Vielzahl von Symptomen führen. Einige wichtige Erkrankungen sind:

  1. Neurodegenerative Erkrankungen:

    • Alzheimer-Krankheit
    • Parkinson-Krankheit
    • Amyotrophe Lateralsklerose (ALS)
  2. Autoimmunerkrankungen:

    • Multiple Sklerose
    • Myasthenia gravis
  3. Infektionskrankheiten:

    • Meningitis
    • Enzephalitis
  4. Psychiatrische Erkrankungen:

    • Depression
    • Schizophrenie
    • Angststörungen

Definition: Neurodegenerative Erkrankungen sind durch den fortschreitenden Verlust von Nervenzellen gekennzeichnet, was zu einer Verschlechterung der kognitiven und/oder motorischen Funktionen führt.

Example: Bei der Parkinson-Krankheit führt der Verlust von dopaminergen Neuronen in der Substantia nigra zu charakteristischen motorischen Symptomen wie Zittern, Muskelsteifheit und Bewegungsverlangsamung.

Faktoren, die zur Entstehung von Nervensystemerkrankungen beitragen können:

  • Genetische Prädisposition
  • Umweltfaktoren (z.B. Toxine, Stress)
  • Alterungsprozesse
  • Lebensstil (z.B. Ernährung, körperliche Aktivität)

Highlight: Die Erforschung von Nervensystemerkrankungen ist ein wichtiges Gebiet der Neurowissenschaften, da viele dieser Krankheiten bisher nicht heilbar sind und eine große Belastung für Betroffene und die Gesellschaft darstellen.

Diagnostische Methoden in der Neurologie:

  • Bildgebende Verfahren (MRT, CT, PET)
  • Elektroenzephalographie (EEG)
  • Nervenleitgeschwindigkeitsmessungen
  • Liquoruntersuchungen

Vocabulary: Die Myelinscheide, die von Schwann'schen Zellen gebildet wird, ist bei Erkrankungen wie Multipler Sklerose betroffen, was zu einer Störung der Erregungsleitung führt.

Therapieansätze:

  • Medikamentöse Behandlung
  • Chirurgische Eingriffe
  • Physiotherapie und Ergotherapie
  • Psychotherapie
  • Neurotechnologische Ansätze (z.B. Tiefe Hirnstimulation)

Example: Bei der Behandlung von Epilepsie können markhaltige Nervenfasern durch chirurgische Eingriffe durchtrennt werden, um die Ausbreitung von epileptischen Anfällen zu verhindern.

Die Forschung im Bereich der Neurowissenschaften und Neurologie macht ständig Fortschritte, um neue Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln und das Verständnis für die komplexen Funktionen des Nervensystems zu vertiefen.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Aktionspotential und Erregungsleitung

Das Aktionspotential ist die Grundlage für die Signalübertragung in Nervenzellen. Es entsteht, wenn das Ruhepotential durch einen Reiz verändert wird.

Die Entstehung des Aktionspotentials lässt sich in mehrere Phasen unterteilen:

  1. Depolarisation: Öffnung von spannungsgesteuerten Natriumkanälen führt zu einem Einstrom von Na+-Ionen
  2. Repolarisation: Schließung der Na+-Kanäle und Öffnung von K+-Kanälen
  3. Hyperpolarisation: Kurzzeitiges Unterschreiten des Ruhepotentials

Definition: Das Aktionspotential ist eine kurzzeitige, vollständige Umkehr des Membranpotentials einer erregbaren Zelle.

Die Erregungsleitung entlang des Axons erfolgt durch die Ausbreitung des Aktionspotentials. Bei myelinisierten Nervenfasern springt die Erregung von einem Ranvier'schen Schnürring zum nächsten (saltatorische Erregungsleitung), was zu einer schnelleren Signalübertragung führt.

Highlight: Die Funktion der Myelinscheide besteht darin, die Nervenfaser elektrisch zu isolieren und die Geschwindigkeit der Erregungsleitung zu erhöhen.

Der Axonhügel spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Aktionspotentialen:

Vocabulary: Der Axonhügel ist der Bereich am Übergang zwischen Zellkörper und Axon, an dem die Schwelle für die Auslösung eines Aktionspotentials am niedrigsten ist.

Example: Myelinisierte Nervenfasern im Auge ermöglichen eine schnelle Signalübertragung von der Netzhaut zum Gehirn, was für die visuelle Wahrnehmung entscheidend ist.

Die Axonverzweigung am Ende des Axons ermöglicht die Signalübertragung auf mehrere Zielzellen:

Definition: Die Funktion der Axonverzweigung besteht darin, das ankommende Signal auf mehrere nachgeschaltete Nervenzellen oder Effektorzellen zu verteilen.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Öffnen

Nervensystem des Menschen

Das menschliche Nervensystem lässt sich in zwei Hauptteile gliedern:

  1. Zentrales Nervensystem (ZNS): Gehirn und Rückenmark
  2. Peripheres Nervensystem (PNS): Alle Nerven außerhalb des ZNS

Das periphere Nervensystem wird weiter unterteilt in:

  • Somatisches Nervensystem: Willkürlich steuerbare Funktionen
  • Autonomes (vegetatives) Nervensystem: Unwillkürliche Funktionen

Definition: Das Zentralnervensystem ist das übergeordnete Steuerungs- und Integrationszentrum des Körpers, das alle eingehenden Informationen verarbeitet und entsprechende Reaktionen koordiniert.

Funktionen des Nervensystems:

  • Reizaufnahme und -verarbeitung
  • Steuerung von Bewegungen und Verhaltensweisen
  • Regulation von Körperfunktionen
  • Lernen und Gedächtnis
  • Emotionen und Bewusstsein

Highlight: Die komplexe Verschaltung von Milliarden von Nervenzellen im Gehirn ermöglicht höhere kognitive Funktionen wie Denken, Sprache und Problemlösung.

Das autonome Nervensystem besteht aus:

  1. Sympathikus: Aktiviert den Körper in Stress- oder Gefahrensituationen
  2. Parasympathikus: Fördert Erholung und Regeneration
  3. Enterisches Nervensystem: Steuert die Funktionen des Verdauungstrakts

Vocabulary: Motorische Nervenzellen im Rückenmark, deren Axone zu den Skelettmuskeln ziehen, werden als Alpha-Motoneuronen bezeichnet.

Example: Bei einer Stresssituation aktiviert der Sympathikus die "Kampf-oder-Flucht"-Reaktion, indem er u.a. die Herzfrequenz erhöht und die Bronchien erweitert.

Die Plastizität des Nervensystems:

  • Fähigkeit zur Anpassung und Veränderung von neuronalen Verbindungen
  • Grundlage für Lernen, Gedächtnis und Regeneration nach Verletzungen
  • Besonders ausgeprägt während der Entwicklung, aber auch im Erwachsenenalter vorhanden

Definition: Neuroplastizität bezeichnet die Fähigkeit des Nervensystems, seine Struktur und Funktion als Reaktion auf Erfahrungen und Umwelteinflüsse zu verändern.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Öffnen

Bau und Funktion der Nervenzelle

Der menschliche Körper nimmt Informationen über seine Umwelt mithilfe von Sinnesorganen und dem Nervensystem auf. Sensorische Nervenzellen wandeln eintreffende Reize in elektrische Erregungen um, die dann von Nervenzellen weitergeleitet werden.

Eine typische Nervenzelle (Neuron) besteht aus folgenden Hauptbestandteilen:

  • Zellkörper (Soma) mit Zellkern
  • Axon (Neurit): Langer Fortsatz zur Signalweiterleitung
  • Dendriten: Kurze, verzweigte Fortsätze zur Reizaufnahme

Vocabulary: Der Axonhügel ist der leicht verdickte Anfangsbereich des Axons, von dem aus die Erregungsleitung beginnt.

Die Funktion des Axons in der Nervenzelle besteht darin, Informationen vom Zentralnervensystem zu Muskeln und Drüsen zu übertragen, aber auch in umgekehrter Richtung von Sinnesorganen zum ZNS. Die Richtung der Informationsübertragung in den Axonen ist streng festgelegt und verläuft immer vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.

Highlight: Die Endknöpfchen eines Neurons können an Dendriten oder Zellkörper anderer Nervenzellen sowie an Muskel- oder Drüsenzellen grenzen und bilden dort Synapsen zur Signalübertragung.

Nervenfasern bestehen aus Axonen, die von Schwann'schen Zellen umgeben sind. Es gibt zwei Typen von Nervenfasern:

  1. Myelinisierte Nervenfasern: Besitzen eine Markscheide aus Schwann'schen Zellen zur elektrischen Isolation. Charakteristisch sind die Ranvier'schen Schnürringe, an denen die Axonmembran frei liegt.

  2. Marklose Nervenfasern: Haben keine Markscheide und keine Ranvier'schen Schnürringe.

Example: Ein Beispiel für marklose Nervenfasern beim Menschen sind die schmerzleitenden C-Fasern in der Haut.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Öffnen

Synaptische Übertragung

Die Signalübertragung zwischen Nervenzellen oder zwischen Nervenzellen und Effektorzellen erfolgt an speziellen Kontaktstellen, den Synapsen.

Es gibt zwei Haupttypen von Synapsen:

  1. Elektrische Synapsen: Direkte Verbindung zwischen Zellen durch Gap Junctions
  2. Chemische Synapsen: Signalübertragung durch Neurotransmitter

Definition: Eine Synapse ist eine spezialisierte Struktur, die der Signalübertragung zwischen Nervenzellen oder zwischen Nervenzellen und Effektorzellen dient.

Der Prozess der synaptischen Übertragung an chemischen Synapsen umfasst folgende Schritte:

  1. Ankunft des Aktionspotentials am präsynaptischen Endknöpfchen
  2. Öffnung spannungsabhängiger Calciumkanäle
  3. Verschmelzung von Neurotransmitter-Vesikeln mit der präsynaptischen Membran
  4. Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt
  5. Bindung der Neurotransmitter an Rezeptoren der postsynaptischen Membran
  6. Öffnung oder Schließung von Ionenkanälen in der postsynaptischen Membran

Highlight: Die synaptische Übertragung ermöglicht eine flexible Informationsverarbeitung im Nervensystem, da Signale verstärkt, abgeschwächt oder moduliert werden können.

Example: An einer neuromuskulären Synapse führt die Ausschüttung des Neurotransmitters Acetylcholin zur Kontraktion der Muskelfaser.

Die Beendigung der synaptischen Übertragung erfolgt durch:

  • Abbau der Neurotransmitter durch Enzyme im synaptischen Spalt
  • Wiederaufnahme der Neurotransmitter in die präsynaptische Zelle
  • Diffusion der Neurotransmitter aus dem synaptischen Spalt

Vocabulary: Motorische Nervenzellen sind für die Übertragung von Signalen vom Zentralnervensystem zu den Muskeln verantwortlich und enden an neuromuskulären Synapsen.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Öffnen

Reflexe und Reflexbogen

Reflexe sind schnelle, unwillkürliche Reaktionen des Körpers auf bestimmte Reize. Sie dienen oft dem Schutz des Organismus oder der Aufrechterhaltung wichtiger Körperfunktionen.

Ein Reflexbogen besteht aus folgenden Komponenten:

  1. Rezeptor: Nimmt den Reiz auf
  2. Afferente (sensorische) Nervenfaser: Leitet den Reiz zum Rückenmark
  3. Interneuron im Rückenmark: Verarbeitet und schaltet das Signal um
  4. Efferente (motorische) Nervenfaser: Leitet das Signal zum Effektor
  5. Effektor: Führt die Reaktion aus (z.B. Muskel oder Drüse)

Definition: Ein Reflexbogen ist der neuronale Schaltkreis, der einen Reflex vermittelt, ohne dass das Gehirn direkt beteiligt ist.

Example: Der Patellarsehnenreflex ist ein Beispiel für einen monosynaptischen Reflex, bei dem die afferente Nervenfaser direkt auf das Motoneuron im Rückenmark umgeschaltet wird.

Reflexe können in verschiedene Kategorien eingeteilt werden:

  • Monosynaptische vs. polysynaptische Reflexe
  • Propriozeptive vs. exterorezeptive Reflexe
  • Somatische vs. viszerale Reflexe

Highlight: Reflexe ermöglichen schnelle Reaktionen auf potenzielle Gefahren oder Störungen, bevor eine bewusste Verarbeitung im Gehirn stattfinden kann.

Vocabulary: Pseudounipolare Nervenzellen sind spezialisierte sensorische Neuronen, deren Zellkörper sich außerhalb des Rückenmarks in den Spinalganglien befindet und die sowohl einen peripheren als auch einen zentralen Fortsatz besitzen.

Die Bedeutung von Reflexen:

  • Schutzfunktion (z.B. Lidschlussreflex)
  • Aufrechterhaltung der Körperhaltung und des Gleichgewichts
  • Regulation innerer Organe (z.B. Atmung, Verdauung)
  • Grundlage für komplexere motorische Abläufe

Example: Der Schluckreflex ist ein komplexer polysynaptischer Reflex, der die Koordination verschiedener Muskeln erfordert und lebenswichtig für die Nahrungsaufnahme ist.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Öffnen

Entstehung des Ruhepotentials

Das Ruhepotential ist die Grundlage für die elektrischen Vorgänge an Nervenzellen und somit für die Signalübertragung. Es beschreibt den Zustand einer Nervenzelle, wenn sie gerade kein Signal weiterleitet.

Die Entstehung des Ruhepotentials basiert auf folgenden Voraussetzungen:

  1. Ungleiche Ionenverteilung: Höhere Konzentration von Kaliumionen (K+) und negativen organischen Ionen (A-) im Zellinneren, mehr Natrium- (Na+) und Chloridionen (Cl-) außerhalb der Zelle.

  2. Selektiv permeable Zellmembran: Lässt bestimmte Ionen leichter passieren als andere.

Definition: Das Ruhepotential ist die elektrische Spannungsdifferenz zwischen der Innen- und Außenseite der Zellmembran einer Nervenzelle im Ruhezustand.

Die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials erfolgt durch:

  • Diffusion von Kaliumionen nach außen aufgrund des Konzentrationsgefälles
  • Gegenläufiger elektrischer Gradient, der die Kaliumionen nach innen zieht
  • Natrium-Kalium-Pumpe, die aktiv Natriumionen aus der Zelle und Kaliumionen in die Zelle transportiert

Highlight: Die Ionenverteilung beim Ruhepotential führt dazu, dass das Zellinnere negativ geladen ist im Vergleich zum Außenraum. Dies erklärt, warum das Ruhepotential negativ ist.

Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials:

  • Sie transportiert 3 Na+-Ionen aus der Zelle und 2 K+-Ionen in die Zelle
  • Dieser Vorgang verbraucht Energie in Form von ATP
  • Etwa 20% des gesamten ATP-Umsatzes einer Zelle wird für diesen Prozess benötigt

Vocabulary: Myelinisierte Axone sind von einer Markscheide umgeben, die aus den Zellmembranen der Schwann'schen Zellen gebildet wird und eine elektrische Isolation darstellt.

Die Messung des Ruhepotentials erfolgt mithilfe feiner Glaskapillaren, die mit einer Salzlösung gefüllt sind. Eine Elektrode wird in die Nervenzelle eingeführt, während eine andere in die umgebende Flüssigkeit getaucht wird. Die gemessene Spannung wird verstärkt und mit einem Spannungsmessgerät angezeigt.

Example: Ein klassisches Experiment zur Messung des Ruhepotentials verwendet das Riesenaxon eines Tintenfischs, das aufgrund seiner Größe leichter zu untersuchen ist.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Öffnen

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Öffnen

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Öffnen

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems

Öffnen

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

Knowunity wurde bei Apple als "Featured Story" ausgezeichnet und hat die App-Store-Charts in der Kategorie Bildung in Deutschland, Italien, Polen, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich regelmäßig angeführt. Werde noch heute Mitglied bei Knowunity und hilf Millionen von Schüler:innen auf der ganzen Welt.

Ranked #1 Education App

Laden im

Google Play

Laden im

App Store

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

4.9+

Durchschnittliche App-Bewertung

13 M

Schüler:innen lieben Knowunity

#1

In Bildungs-App-Charts in 12 Ländern

950 K+

Schüler:innen haben Lernzettel hochgeladen

Immer noch nicht überzeugt? Schau dir an, was andere Schüler:innen sagen...

iOS User

Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

Knowunity wurde bei Apple als "Featured Story" ausgezeichnet und hat die App-Store-Charts in der Kategorie Bildung in Deutschland, Italien, Polen, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich regelmäßig angeführt. Werde noch heute Mitglied bei Knowunity und hilf Millionen von Schüler:innen auf der ganzen Welt.

Ranked #1 Education App

Laden im

Google Play

Laden im

App Store

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

4.9+

Durchschnittliche App-Bewertung

13 M

Schüler:innen lieben Knowunity

#1

In Bildungs-App-Charts in 12 Ländern

950 K+

Schüler:innen haben Lernzettel hochgeladen

Immer noch nicht überzeugt? Schau dir an, was andere Schüler:innen sagen...

iOS User

Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

Nervenzelle Aufbau und Funktion - Alles für dein Abi

user profile picture

Isabell

@isa.bxlx

·

171 Follower

Follow

Nervenzellen: Aufbau, Funktion und elektrische Signalübertragung

Nervenzellen sind die Grundbausteine des Nervensystems und ermöglichen die Informationsverarbeitung im Körper. Sie bestehen aus einem Zellkörper mit Dendriten zur Reizaufnahme und einem Axon zur Signalweiterleitung. Nervenzellen bilden durch ihr Ruhepotential und Aktionspotential die Basis für die Erregungsleitung.

  • Nervenzelle Aufbau: Zellkörper (Soma) mit Zellkern, Axon, Dendriten und Endknöpfchen
  • Nervenzelle Funktion: Reizaufnahme, Erregungsleitung und Signalübertragung
  • Nervenfasern: Myelinisierte und nicht-myelinisierte Axone mit Schwann'schen Zellen
  • Ruhepotential: Spannungsdifferenz zwischen Innen- und Außenseite der Zellmembran
  • Natrium-Kalium-Pumpe: Aufrechterhaltung der Ionenkonzentration

8.4.2021

1444

Erkrankungen des Nervensystems

Störungen des Nervensystems können verschiedene Ursachen haben und zu einer Vielzahl von Symptomen führen. Einige wichtige Erkrankungen sind:

  1. Neurodegenerative Erkrankungen:

    • Alzheimer-Krankheit
    • Parkinson-Krankheit
    • Amyotrophe Lateralsklerose (ALS)
  2. Autoimmunerkrankungen:

    • Multiple Sklerose
    • Myasthenia gravis
  3. Infektionskrankheiten:

    • Meningitis
    • Enzephalitis
  4. Psychiatrische Erkrankungen:

    • Depression
    • Schizophrenie
    • Angststörungen

Definition: Neurodegenerative Erkrankungen sind durch den fortschreitenden Verlust von Nervenzellen gekennzeichnet, was zu einer Verschlechterung der kognitiven und/oder motorischen Funktionen führt.

Example: Bei der Parkinson-Krankheit führt der Verlust von dopaminergen Neuronen in der Substantia nigra zu charakteristischen motorischen Symptomen wie Zittern, Muskelsteifheit und Bewegungsverlangsamung.

Faktoren, die zur Entstehung von Nervensystemerkrankungen beitragen können:

  • Genetische Prädisposition
  • Umweltfaktoren (z.B. Toxine, Stress)
  • Alterungsprozesse
  • Lebensstil (z.B. Ernährung, körperliche Aktivität)

Highlight: Die Erforschung von Nervensystemerkrankungen ist ein wichtiges Gebiet der Neurowissenschaften, da viele dieser Krankheiten bisher nicht heilbar sind und eine große Belastung für Betroffene und die Gesellschaft darstellen.

Diagnostische Methoden in der Neurologie:

  • Bildgebende Verfahren (MRT, CT, PET)
  • Elektroenzephalographie (EEG)
  • Nervenleitgeschwindigkeitsmessungen
  • Liquoruntersuchungen

Vocabulary: Die Myelinscheide, die von Schwann'schen Zellen gebildet wird, ist bei Erkrankungen wie Multipler Sklerose betroffen, was zu einer Störung der Erregungsleitung führt.

Therapieansätze:

  • Medikamentöse Behandlung
  • Chirurgische Eingriffe
  • Physiotherapie und Ergotherapie
  • Psychotherapie
  • Neurotechnologische Ansätze (z.B. Tiefe Hirnstimulation)

Example: Bei der Behandlung von Epilepsie können markhaltige Nervenfasern durch chirurgische Eingriffe durchtrennt werden, um die Ausbreitung von epileptischen Anfällen zu verhindern.

Die Forschung im Bereich der Neurowissenschaften und Neurologie macht ständig Fortschritte, um neue Behandlungsmöglichkeiten zu entwickeln und das Verständnis für die komplexen Funktionen des Nervensystems zu vertiefen.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Aktionspotential und Erregungsleitung

Das Aktionspotential ist die Grundlage für die Signalübertragung in Nervenzellen. Es entsteht, wenn das Ruhepotential durch einen Reiz verändert wird.

Die Entstehung des Aktionspotentials lässt sich in mehrere Phasen unterteilen:

  1. Depolarisation: Öffnung von spannungsgesteuerten Natriumkanälen führt zu einem Einstrom von Na+-Ionen
  2. Repolarisation: Schließung der Na+-Kanäle und Öffnung von K+-Kanälen
  3. Hyperpolarisation: Kurzzeitiges Unterschreiten des Ruhepotentials

Definition: Das Aktionspotential ist eine kurzzeitige, vollständige Umkehr des Membranpotentials einer erregbaren Zelle.

Die Erregungsleitung entlang des Axons erfolgt durch die Ausbreitung des Aktionspotentials. Bei myelinisierten Nervenfasern springt die Erregung von einem Ranvier'schen Schnürring zum nächsten (saltatorische Erregungsleitung), was zu einer schnelleren Signalübertragung führt.

Highlight: Die Funktion der Myelinscheide besteht darin, die Nervenfaser elektrisch zu isolieren und die Geschwindigkeit der Erregungsleitung zu erhöhen.

Der Axonhügel spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Aktionspotentialen:

Vocabulary: Der Axonhügel ist der Bereich am Übergang zwischen Zellkörper und Axon, an dem die Schwelle für die Auslösung eines Aktionspotentials am niedrigsten ist.

Example: Myelinisierte Nervenfasern im Auge ermöglichen eine schnelle Signalübertragung von der Netzhaut zum Gehirn, was für die visuelle Wahrnehmung entscheidend ist.

Die Axonverzweigung am Ende des Axons ermöglicht die Signalübertragung auf mehrere Zielzellen:

Definition: Die Funktion der Axonverzweigung besteht darin, das ankommende Signal auf mehrere nachgeschaltete Nervenzellen oder Effektorzellen zu verteilen.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Nervensystem des Menschen

Das menschliche Nervensystem lässt sich in zwei Hauptteile gliedern:

  1. Zentrales Nervensystem (ZNS): Gehirn und Rückenmark
  2. Peripheres Nervensystem (PNS): Alle Nerven außerhalb des ZNS

Das periphere Nervensystem wird weiter unterteilt in:

  • Somatisches Nervensystem: Willkürlich steuerbare Funktionen
  • Autonomes (vegetatives) Nervensystem: Unwillkürliche Funktionen

Definition: Das Zentralnervensystem ist das übergeordnete Steuerungs- und Integrationszentrum des Körpers, das alle eingehenden Informationen verarbeitet und entsprechende Reaktionen koordiniert.

Funktionen des Nervensystems:

  • Reizaufnahme und -verarbeitung
  • Steuerung von Bewegungen und Verhaltensweisen
  • Regulation von Körperfunktionen
  • Lernen und Gedächtnis
  • Emotionen und Bewusstsein

Highlight: Die komplexe Verschaltung von Milliarden von Nervenzellen im Gehirn ermöglicht höhere kognitive Funktionen wie Denken, Sprache und Problemlösung.

Das autonome Nervensystem besteht aus:

  1. Sympathikus: Aktiviert den Körper in Stress- oder Gefahrensituationen
  2. Parasympathikus: Fördert Erholung und Regeneration
  3. Enterisches Nervensystem: Steuert die Funktionen des Verdauungstrakts

Vocabulary: Motorische Nervenzellen im Rückenmark, deren Axone zu den Skelettmuskeln ziehen, werden als Alpha-Motoneuronen bezeichnet.

Example: Bei einer Stresssituation aktiviert der Sympathikus die "Kampf-oder-Flucht"-Reaktion, indem er u.a. die Herzfrequenz erhöht und die Bronchien erweitert.

Die Plastizität des Nervensystems:

  • Fähigkeit zur Anpassung und Veränderung von neuronalen Verbindungen
  • Grundlage für Lernen, Gedächtnis und Regeneration nach Verletzungen
  • Besonders ausgeprägt während der Entwicklung, aber auch im Erwachsenenalter vorhanden

Definition: Neuroplastizität bezeichnet die Fähigkeit des Nervensystems, seine Struktur und Funktion als Reaktion auf Erfahrungen und Umwelteinflüsse zu verändern.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Bau und Funktion der Nervenzelle

Der menschliche Körper nimmt Informationen über seine Umwelt mithilfe von Sinnesorganen und dem Nervensystem auf. Sensorische Nervenzellen wandeln eintreffende Reize in elektrische Erregungen um, die dann von Nervenzellen weitergeleitet werden.

Eine typische Nervenzelle (Neuron) besteht aus folgenden Hauptbestandteilen:

  • Zellkörper (Soma) mit Zellkern
  • Axon (Neurit): Langer Fortsatz zur Signalweiterleitung
  • Dendriten: Kurze, verzweigte Fortsätze zur Reizaufnahme

Vocabulary: Der Axonhügel ist der leicht verdickte Anfangsbereich des Axons, von dem aus die Erregungsleitung beginnt.

Die Funktion des Axons in der Nervenzelle besteht darin, Informationen vom Zentralnervensystem zu Muskeln und Drüsen zu übertragen, aber auch in umgekehrter Richtung von Sinnesorganen zum ZNS. Die Richtung der Informationsübertragung in den Axonen ist streng festgelegt und verläuft immer vom Zellkörper zu den Endknöpfchen.

Highlight: Die Endknöpfchen eines Neurons können an Dendriten oder Zellkörper anderer Nervenzellen sowie an Muskel- oder Drüsenzellen grenzen und bilden dort Synapsen zur Signalübertragung.

Nervenfasern bestehen aus Axonen, die von Schwann'schen Zellen umgeben sind. Es gibt zwei Typen von Nervenfasern:

  1. Myelinisierte Nervenfasern: Besitzen eine Markscheide aus Schwann'schen Zellen zur elektrischen Isolation. Charakteristisch sind die Ranvier'schen Schnürringe, an denen die Axonmembran frei liegt.

  2. Marklose Nervenfasern: Haben keine Markscheide und keine Ranvier'schen Schnürringe.

Example: Ein Beispiel für marklose Nervenfasern beim Menschen sind die schmerzleitenden C-Fasern in der Haut.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Synaptische Übertragung

Die Signalübertragung zwischen Nervenzellen oder zwischen Nervenzellen und Effektorzellen erfolgt an speziellen Kontaktstellen, den Synapsen.

Es gibt zwei Haupttypen von Synapsen:

  1. Elektrische Synapsen: Direkte Verbindung zwischen Zellen durch Gap Junctions
  2. Chemische Synapsen: Signalübertragung durch Neurotransmitter

Definition: Eine Synapse ist eine spezialisierte Struktur, die der Signalübertragung zwischen Nervenzellen oder zwischen Nervenzellen und Effektorzellen dient.

Der Prozess der synaptischen Übertragung an chemischen Synapsen umfasst folgende Schritte:

  1. Ankunft des Aktionspotentials am präsynaptischen Endknöpfchen
  2. Öffnung spannungsabhängiger Calciumkanäle
  3. Verschmelzung von Neurotransmitter-Vesikeln mit der präsynaptischen Membran
  4. Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt
  5. Bindung der Neurotransmitter an Rezeptoren der postsynaptischen Membran
  6. Öffnung oder Schließung von Ionenkanälen in der postsynaptischen Membran

Highlight: Die synaptische Übertragung ermöglicht eine flexible Informationsverarbeitung im Nervensystem, da Signale verstärkt, abgeschwächt oder moduliert werden können.

Example: An einer neuromuskulären Synapse führt die Ausschüttung des Neurotransmitters Acetylcholin zur Kontraktion der Muskelfaser.

Die Beendigung der synaptischen Übertragung erfolgt durch:

  • Abbau der Neurotransmitter durch Enzyme im synaptischen Spalt
  • Wiederaufnahme der Neurotransmitter in die präsynaptische Zelle
  • Diffusion der Neurotransmitter aus dem synaptischen Spalt

Vocabulary: Motorische Nervenzellen sind für die Übertragung von Signalen vom Zentralnervensystem zu den Muskeln verantwortlich und enden an neuromuskulären Synapsen.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Reflexe und Reflexbogen

Reflexe sind schnelle, unwillkürliche Reaktionen des Körpers auf bestimmte Reize. Sie dienen oft dem Schutz des Organismus oder der Aufrechterhaltung wichtiger Körperfunktionen.

Ein Reflexbogen besteht aus folgenden Komponenten:

  1. Rezeptor: Nimmt den Reiz auf
  2. Afferente (sensorische) Nervenfaser: Leitet den Reiz zum Rückenmark
  3. Interneuron im Rückenmark: Verarbeitet und schaltet das Signal um
  4. Efferente (motorische) Nervenfaser: Leitet das Signal zum Effektor
  5. Effektor: Führt die Reaktion aus (z.B. Muskel oder Drüse)

Definition: Ein Reflexbogen ist der neuronale Schaltkreis, der einen Reflex vermittelt, ohne dass das Gehirn direkt beteiligt ist.

Example: Der Patellarsehnenreflex ist ein Beispiel für einen monosynaptischen Reflex, bei dem die afferente Nervenfaser direkt auf das Motoneuron im Rückenmark umgeschaltet wird.

Reflexe können in verschiedene Kategorien eingeteilt werden:

  • Monosynaptische vs. polysynaptische Reflexe
  • Propriozeptive vs. exterorezeptive Reflexe
  • Somatische vs. viszerale Reflexe

Highlight: Reflexe ermöglichen schnelle Reaktionen auf potenzielle Gefahren oder Störungen, bevor eine bewusste Verarbeitung im Gehirn stattfinden kann.

Vocabulary: Pseudounipolare Nervenzellen sind spezialisierte sensorische Neuronen, deren Zellkörper sich außerhalb des Rückenmarks in den Spinalganglien befindet und die sowohl einen peripheren als auch einen zentralen Fortsatz besitzen.

Die Bedeutung von Reflexen:

  • Schutzfunktion (z.B. Lidschlussreflex)
  • Aufrechterhaltung der Körperhaltung und des Gleichgewichts
  • Regulation innerer Organe (z.B. Atmung, Verdauung)
  • Grundlage für komplexere motorische Abläufe

Example: Der Schluckreflex ist ein komplexer polysynaptischer Reflex, der die Koordination verschiedener Muskeln erfordert und lebenswichtig für die Nahrungsaufnahme ist.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Entstehung des Ruhepotentials

Das Ruhepotential ist die Grundlage für die elektrischen Vorgänge an Nervenzellen und somit für die Signalübertragung. Es beschreibt den Zustand einer Nervenzelle, wenn sie gerade kein Signal weiterleitet.

Die Entstehung des Ruhepotentials basiert auf folgenden Voraussetzungen:

  1. Ungleiche Ionenverteilung: Höhere Konzentration von Kaliumionen (K+) und negativen organischen Ionen (A-) im Zellinneren, mehr Natrium- (Na+) und Chloridionen (Cl-) außerhalb der Zelle.

  2. Selektiv permeable Zellmembran: Lässt bestimmte Ionen leichter passieren als andere.

Definition: Das Ruhepotential ist die elektrische Spannungsdifferenz zwischen der Innen- und Außenseite der Zellmembran einer Nervenzelle im Ruhezustand.

Die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials erfolgt durch:

  • Diffusion von Kaliumionen nach außen aufgrund des Konzentrationsgefälles
  • Gegenläufiger elektrischer Gradient, der die Kaliumionen nach innen zieht
  • Natrium-Kalium-Pumpe, die aktiv Natriumionen aus der Zelle und Kaliumionen in die Zelle transportiert

Highlight: Die Ionenverteilung beim Ruhepotential führt dazu, dass das Zellinnere negativ geladen ist im Vergleich zum Außenraum. Dies erklärt, warum das Ruhepotential negativ ist.

Die Natrium-Kalium-Pumpe spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials:

  • Sie transportiert 3 Na+-Ionen aus der Zelle und 2 K+-Ionen in die Zelle
  • Dieser Vorgang verbraucht Energie in Form von ATP
  • Etwa 20% des gesamten ATP-Umsatzes einer Zelle wird für diesen Prozess benötigt

Vocabulary: Myelinisierte Axone sind von einer Markscheide umgeben, die aus den Zellmembranen der Schwann'schen Zellen gebildet wird und eine elektrische Isolation darstellt.

Die Messung des Ruhepotentials erfolgt mithilfe feiner Glaskapillaren, die mit einer Salzlösung gefüllt sind. Eine Elektrode wird in die Nervenzelle eingeführt, während eine andere in die umgebende Flüssigkeit getaucht wird. Die gemessene Spannung wird verstärkt und mit einem Spannungsmessgerät angezeigt.

Example: Ein klassisches Experiment zur Messung des Ruhepotentials verwendet das Riesenaxon eines Tintenfischs, das aufgrund seiner Größe leichter zu untersuchen ist.

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Biologie Abitur
1. Bau und Funktion der Nervenzelle
Der Körper des Menschen informiert sich mit Hilfe der Sinnesorgane und
des Nervensystems
keylock

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

Knowunity wurde bei Apple als "Featured Story" ausgezeichnet und hat die App-Store-Charts in der Kategorie Bildung in Deutschland, Italien, Polen, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich regelmäßig angeführt. Werde noch heute Mitglied bei Knowunity und hilf Millionen von Schüler:innen auf der ganzen Welt.

Ranked #1 Education App

Laden im

Google Play

Laden im

App Store

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

4.9+

Durchschnittliche App-Bewertung

13 M

Schüler:innen lieben Knowunity

#1

In Bildungs-App-Charts in 12 Ländern

950 K+

Schüler:innen haben Lernzettel hochgeladen

Immer noch nicht überzeugt? Schau dir an, was andere Schüler:innen sagen...

iOS User

Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.