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Nervenzellen - Bau und Funktionen
Reiz-Erregungs-Transformation
Sinneszellen sind selektiv und reagieren nur auf entspreche

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- Nervenzellen (Bau und Funktion) - Das Neuron - Gliazellen - Biomembran - Aktiver/Passiver Transport - Ruhepotential - Aktionspotential - Elektische Spannung

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Biologieklausur Nervenzellen - Bau und Funktionen Reiz-Erregungs-Transformation Sinneszellen sind selektiv und reagieren nur auf entsprechende Reize. Der Bär sieht und riecht die Lachse. Chemische Substanzen wirken auf die Sinneszellen in der Nase. Physikalische, wie das Licht auf die Sinneszellen im Auge. Die chemischen oder physischen Reize bewirken in den spezialisierten Sinneszellen immer das Gleiche, sie lösen eine Erregung aus. Diese Umwandlung der Reizenergie in elektrische Energie (Erregungen) nennt man Reiz-Erregungs-Transformation. Die Erregungen werden über fadenförmige Nerven von den Sinneszellen zum Gehirn geleitet. Die Erregungen in den Nervenzellen unterscheiden sich nicht voneinander, egal ob sie durch akustische, optische oder chemische Reize ausgelöst wurden. Das Gehirn kann von Sinneszellen produzierte Erregungen verarbeiten, speichern, Informationen daraus gewinnen und das mit bereits gespeicherte Informationen vergleichen. Die Reize führen in den Sinneszellen zur Bildung von Erregungen. Die Sinneindrücke, wie Geruch oder Farbe des Lachses, entstehen erst durch diese Erregungen von Nervenzellen an verschiedenen Stellen im Gehirn. Afferent efferent Gehirn und Rückenmark fasst man als Zentralnervensystem zusammen. Es nimmt nicht nur Signale auf und verarbeitet diese, sondern löst auch Erregungen für das weitere Verhalten des Bären beim Fischfang aus. Dieses beobachtbare Verhalten setzt sich aus einer Vielzahl koordinierter Muskelbewegungen zusammen. Vom Zentralnervensystem werden diese Kommandos über die Nerven und Muskeln der Bärenpranke weitergeleitet. Nicht nur Muskelzellen, sondern auch innere Organe oder Drüsen wie die Speicheldrüsen werden...

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über die motorischen Nerven erregt. Diese Nervenzellen werden motorisch oder efferent genannt, weil sie Erregungen vom Gehirn weg zu den Muskeln leiten. Die Nervenzellen, die Erregungen von den Sinneszellen zum Gehirn hinleiten, werden sensorisch oder afferent genannt. Das Neuron Die wichtigsten Bauelemente des Nervensystems sind die Nervenzellen, die Neurone. Diese Zellen können Erregungen und elektrische Signale erzeugen, verarbeiten und weiterleiten. Die Spezialisierung der verschiedenen Neurone zeigt sich in ihrer Form, ihrer Verzweigung und dem Grad der Ausdehnung. Ihre Länge reicht von wenigen Mikrometern bis zu über einem Meter. Dennoch kann die Vielfalt der Neurone auf einen einheitlichen typischen Bauplan zurückgeführt werden. Aufbau des Neurons Das Neuron ist eine Zelle, die in einen Zellkörper und Zellfortsätze gegliedert ist. Der Zellkörper (Soma) enthalt unter anderem den Zellkern. Bei den Zellfortsätzen werden Dendrit und Axon (auch Neurit) unterschieden. Dendriten bilden oft weit verzweigte Fortsätze („Bäumchen") von 2 mm Länge. Sie sind in der Nähe des Zellkörpers meistens dicker als das Axon, verjüngen sich aber mit jeder Gabelung. Das Axon ist oft wesentlich länger als die Dendriten. Ein Neuron besitzt meist nur ein einziges Axon mit einem kegelförmigen Ursprungsbereich, dem Axonhügel. Dendriten leiten Erregungen zum Zellkörper hin, Axone leiten Erregungen von ihm weg. Viele Axone verzweigen sich am Ende. An jedem Axonende befindet sich eine Verdickung. Diese Endknöpfchen stellen funktionelle Verbindungen (Synapsen) entweder zu Muskelfasern, Drüsen oder zu anderen Neuronen her. präsynaptische Zelle postsynaptische Zelle Dendriten empfangen Informatio- nen von an- deren Neu- ronen oder von Sinnes- zellen. Das Soma ent- hält den Zell- kern und die meisten Zell- organellen. Die von den Dendriten ge- sammelten Informationen werden am Axonhügel integriert, wo Aktionspo- tenziale ausgelöst werden können. Das Axon leitet eine Erregung in Form von Aktions- potenzialen vom Soma fort. Die synaptischen Endigungen des Axons bilden Sy- napsen mit einer Zielzelle und über- tragen dort die Erregung. Nervenzellen sind ummantelt Neurone sind von Hüllzellen umgeben, den Gliazellen. Es gibt schätzungsweise 10-mal so viele Gliazellen wie Neurone. Sie stützen und ernähren die Neurone und sorgen für die elektrische Isolation. Bei vielen Wirbeltieren sind die erregungsleitenden Axone der sensorischen und motorischen Nervenzellen durch mehrere Lagen von spezialisierten Gliazellen, die Myelin produzieren, umwickelt. Sie bilden die sogenannte Markscheide. Das Axon und die umgebenden Hüllzellen werden Nervenfaser genannt. Viele dieser Fasern bilden gebündelt und von Bindegewebe umgeben einen Nerv. Gliazellen Gliazellen gehören neben den Neuronen zu einem zweiten Zelltyp des Nervensystems. Durch die Umhüllung des Axons mit einer Myelinscheide, die von den SCHWAMM-Zellen, einem besonderen Typ Gliazellen gebildet wird, wird dieses elektrisch isoliert, was Auswirkungen auf die Leitfähigkeit hat. SCHWANN- Zellen bilden die Myelinscheide im PNS. Im Zentralen-Nerven-Sytem wird diese Aufgabe von einem anderen Typ Gliazellen, den Oligodendrozyten, übernommen. Zudem haben Gliazellen eine Stützfunktion zur strukturellen Verstärkung des Neurons, liefern Nährstoffe und können in den Stoffwechsel eingreifen. Oligodendrozyt Gliazellen Mikrogliazelle Neuron Astrozyt Die Biomembran - Grundlage der Funktion von Neuronen Zellen haben als Abgrenzung zur Umgebung eine Biomembran, die immer die gleiche Grundstruktur besitzt. Sie besteht aus einer doppelten Schicht von Phospholipidmolekülen. Diese bilden die Grundstruktur der Biomembran, die Lipiddoppelschicht. Die unpolaren Kohlenwasserstoffketten der Phospholipide sind zum Inneren der Membran ausgerichtet, die polaren Enden mit der Phosphatgruppe nach außen. Sie sind für die Stabilität und Fluidität der Membran verantwortlich. Die Biomembran ermöglicht verschiedene Funktionsräume mit unterschiedlichen Konzentrationen verschiedener Stoffe. Dies ist beim Neuron eine wichtige Voraussetzung für die Erregungsweiterleitung. Proteine in und auf der Membran Eingebettet in die Membran findet man verschiedene Proteine, die sehr spezifische Funktionen übernehmen. Einige dieser Proteine registrieren bestimmte Stoffe außerhalb der Zelle, wie z. B. Hormone, und übertragen die Information vom Vorhandensein dieser Stoffe in das Innere der Zelle. Weitere Proteine steuern den Austausch bestimmter Stoffe in die Zelle oder aus der Zelle heraus. Der Stoffaustausch kann hierbei passiv durch die Eigenbewegung der Stoffmoleküle erfolgen oder aktiv durch Proteine, die als „Transporter" agieren. Diese integralen Membranproteine durchspannen die Lipiddoppelschicht und verbinden so die Außenseite der Zelle mit der Innenseite. Die peripheren Membranproteine liegen auf der Membranoberfläche und sind durch lonenbindungen und Wasserstoffbrücken mit dieser verbunden. Sie spielen bei der Erregungsweiterleitung eine untergeordnete Rolle. Die Form der Neuronen wird durch das Cytoskelett stabilisiert, welches wie ein Netzwerk an der inneren Membran liegt. Auch für den Transport vom Zellkörper über das Axon und die Dendriten bis zu den Synapsen ist das Cytoskelett zuständig. Transportiert werden in besonderem Maße Proteine, welche für die Funktion der Synapsen und das Wachstum der Dendriten benötigt werden. Hier spielen die Motorproteine eine große Rolle. Kanäle, Transporter und Pumpen Der Durchtritt von Stoffen durch Biomembranen erfolgt unterschiedlich. Unpolare Moleküle wie Sauerstoff oder Kohlenstoffdioxid können die Biomembran leicht durchdringen. Wasser kann in geringen Mengen durch die Membran diffundieren. Der Austausch von größeren Molekülen oder lonen, die von einer Hydrathülle umgeben sind, setzt jedoch die Hilfe von integralen Membranproteinen voraus, die als lonenkanäle. Carrier (Transporter) oder Pumpen fungieren. Der Transport in Richtung des Konzentrationsgefälles ist energieunabhängig, während beim Transport gegen das Konzentrationsgefalle Energie aufgewendet werden muss. Passiver Transport lonenkanäle sind integrale Tunnelproteine. Sie können ständig geöffnet sein oder sie öffnen und schließen sich durch elektrische oder chemische Auslöser, spannungsabhängige oder ligandengesteuerte lonenkanale. Durch sie diffundieren große Mengen von lonen, bis zu 100 Millionen pro Sekunde, von der hohen zur niedrigen Konzentration (passiver Transport). Auch bei den Carriern gibt es eine Form, welche Substanzen nur in Richtung des Konzentrationsgefalles transportiert. Diesen Mechanismus bezeichnet man als Uniport, da er nur in eine Richtung orientiert ist. Aktiver Transport Der aktive Transport ist direkt verbunden mit energetischen Vorgängen. Die Energie stammt z. B. aus dem energiereichen ATP. Ein Beispiel sind die Natrium-Kalitum-Ionenpumpen in den Nervenzellen. Unter Verbrauch von ATP werden Natriumionen aus der Nervenzelle in die interzelluläre Flüssigkeit abgegeben, während gleichzeitig Kaliumionen aus der interzellulären Flüssigkeit, der Lymphe, ins Zellinnere gelangen. Durch diesen Mechanismus werden ungleiche Verteilung von lonen aufrechterhalten, die zur Funktion der Nervenzelle notwendig ist.

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So ein schöner Lernzettel 😍😍 super nützlich und hilfreich!

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über die motorischen Nerven erregt. Diese Nervenzellen werden motorisch oder efferent genannt, weil sie Erregungen vom Gehirn weg zu den Muskeln leiten. Die Nervenzellen, die Erregungen von den Sinneszellen zum Gehirn hinleiten, werden sensorisch oder afferent genannt. Das Neuron Die wichtigsten Bauelemente des Nervensystems sind die Nervenzellen, die Neurone. Diese Zellen können Erregungen und elektrische Signale erzeugen, verarbeiten und weiterleiten. Die Spezialisierung der verschiedenen Neurone zeigt sich in ihrer Form, ihrer Verzweigung und dem Grad der Ausdehnung. Ihre Länge reicht von wenigen Mikrometern bis zu über einem Meter. Dennoch kann die Vielfalt der Neurone auf einen einheitlichen typischen Bauplan zurückgeführt werden. Aufbau des Neurons Das Neuron ist eine Zelle, die in einen Zellkörper und Zellfortsätze gegliedert ist. Der Zellkörper (Soma) enthalt unter anderem den Zellkern. Bei den Zellfortsätzen werden Dendrit und Axon (auch Neurit) unterschieden. Dendriten bilden oft weit verzweigte Fortsätze („Bäumchen") von 2 mm Länge. Sie sind in der Nähe des Zellkörpers meistens dicker als das Axon, verjüngen sich aber mit jeder Gabelung. Das Axon ist oft wesentlich länger als die Dendriten. Ein Neuron besitzt meist nur ein einziges Axon mit einem kegelförmigen Ursprungsbereich, dem Axonhügel. Dendriten leiten Erregungen zum Zellkörper hin, Axone leiten Erregungen von ihm weg. Viele Axone verzweigen sich am Ende. An jedem Axonende befindet sich eine Verdickung. Diese Endknöpfchen stellen funktionelle Verbindungen (Synapsen) entweder zu Muskelfasern, Drüsen oder zu anderen Neuronen her. präsynaptische Zelle postsynaptische Zelle Dendriten empfangen Informatio- nen von an- deren Neu- ronen oder von Sinnes- zellen. Das Soma ent- hält den Zell- kern und die meisten Zell- organellen. Die von den Dendriten ge- sammelten Informationen werden am Axonhügel integriert, wo Aktionspo- tenziale ausgelöst werden können. Das Axon leitet eine Erregung in Form von Aktions- potenzialen vom Soma fort. Die synaptischen Endigungen des Axons bilden Sy- napsen mit einer Zielzelle und über- tragen dort die Erregung. Nervenzellen sind ummantelt Neurone sind von Hüllzellen umgeben, den Gliazellen. Es gibt schätzungsweise 10-mal so viele Gliazellen wie Neurone. Sie stützen und ernähren die Neurone und sorgen für die elektrische Isolation. Bei vielen Wirbeltieren sind die erregungsleitenden Axone der sensorischen und motorischen Nervenzellen durch mehrere Lagen von spezialisierten Gliazellen, die Myelin produzieren, umwickelt. Sie bilden die sogenannte Markscheide. Das Axon und die umgebenden Hüllzellen werden Nervenfaser genannt. Viele dieser Fasern bilden gebündelt und von Bindegewebe umgeben einen Nerv. Gliazellen Gliazellen gehören neben den Neuronen zu einem zweiten Zelltyp des Nervensystems. Durch die Umhüllung des Axons mit einer Myelinscheide, die von den SCHWAMM-Zellen, einem besonderen Typ Gliazellen gebildet wird, wird dieses elektrisch isoliert, was Auswirkungen auf die Leitfähigkeit hat. SCHWANN- Zellen bilden die Myelinscheide im PNS. Im Zentralen-Nerven-Sytem wird diese Aufgabe von einem anderen Typ Gliazellen, den Oligodendrozyten, übernommen. Zudem haben Gliazellen eine Stützfunktion zur strukturellen Verstärkung des Neurons, liefern Nährstoffe und können in den Stoffwechsel eingreifen. Oligodendrozyt Gliazellen Mikrogliazelle Neuron Astrozyt Die Biomembran - Grundlage der Funktion von Neuronen Zellen haben als Abgrenzung zur Umgebung eine Biomembran, die immer die gleiche Grundstruktur besitzt. Sie besteht aus einer doppelten Schicht von Phospholipidmolekülen. Diese bilden die Grundstruktur der Biomembran, die Lipiddoppelschicht. Die unpolaren Kohlenwasserstoffketten der Phospholipide sind zum Inneren der Membran ausgerichtet, die polaren Enden mit der Phosphatgruppe nach außen. Sie sind für die Stabilität und Fluidität der Membran verantwortlich. Die Biomembran ermöglicht verschiedene Funktionsräume mit unterschiedlichen Konzentrationen verschiedener Stoffe. Dies ist beim Neuron eine wichtige Voraussetzung für die Erregungsweiterleitung. Proteine in und auf der Membran Eingebettet in die Membran findet man verschiedene Proteine, die sehr spezifische Funktionen übernehmen. Einige dieser Proteine registrieren bestimmte Stoffe außerhalb der Zelle, wie z. B. Hormone, und übertragen die Information vom Vorhandensein dieser Stoffe in das Innere der Zelle. Weitere Proteine steuern den Austausch bestimmter Stoffe in die Zelle oder aus der Zelle heraus. Der Stoffaustausch kann hierbei passiv durch die Eigenbewegung der Stoffmoleküle erfolgen oder aktiv durch Proteine, die als „Transporter" agieren. Diese integralen Membranproteine durchspannen die Lipiddoppelschicht und verbinden so die Außenseite der Zelle mit der Innenseite. Die peripheren Membranproteine liegen auf der Membranoberfläche und sind durch lonenbindungen und Wasserstoffbrücken mit dieser verbunden. Sie spielen bei der Erregungsweiterleitung eine untergeordnete Rolle. Die Form der Neuronen wird durch das Cytoskelett stabilisiert, welches wie ein Netzwerk an der inneren Membran liegt. Auch für den Transport vom Zellkörper über das Axon und die Dendriten bis zu den Synapsen ist das Cytoskelett zuständig. Transportiert werden in besonderem Maße Proteine, welche für die Funktion der Synapsen und das Wachstum der Dendriten benötigt werden. Hier spielen die Motorproteine eine große Rolle. Kanäle, Transporter und Pumpen Der Durchtritt von Stoffen durch Biomembranen erfolgt unterschiedlich. Unpolare Moleküle wie Sauerstoff oder Kohlenstoffdioxid können die Biomembran leicht durchdringen. Wasser kann in geringen Mengen durch die Membran diffundieren. Der Austausch von größeren Molekülen oder lonen, die von einer Hydrathülle umgeben sind, setzt jedoch die Hilfe von integralen Membranproteinen voraus, die als lonenkanäle. Carrier (Transporter) oder Pumpen fungieren. Der Transport in Richtung des Konzentrationsgefälles ist energieunabhängig, während beim Transport gegen das Konzentrationsgefalle Energie aufgewendet werden muss. Passiver Transport lonenkanäle sind integrale Tunnelproteine. Sie können ständig geöffnet sein oder sie öffnen und schließen sich durch elektrische oder chemische Auslöser, spannungsabhängige oder ligandengesteuerte lonenkanale. Durch sie diffundieren große Mengen von lonen, bis zu 100 Millionen pro Sekunde, von der hohen zur niedrigen Konzentration (passiver Transport). Auch bei den Carriern gibt es eine Form, welche Substanzen nur in Richtung des Konzentrationsgefalles transportiert. Diesen Mechanismus bezeichnet man als Uniport, da er nur in eine Richtung orientiert ist. Aktiver Transport Der aktive Transport ist direkt verbunden mit energetischen Vorgängen. Die Energie stammt z. B. aus dem energiereichen ATP. Ein Beispiel sind die Natrium-Kalitum-Ionenpumpen in den Nervenzellen. Unter Verbrauch von ATP werden Natriumionen aus der Nervenzelle in die interzelluläre Flüssigkeit abgegeben, während gleichzeitig Kaliumionen aus der interzellulären Flüssigkeit, der Lymphe, ins Zellinnere gelangen. Durch diesen Mechanismus werden ungleiche Verteilung von lonen aufrechterhalten, die zur Funktion der Nervenzelle notwendig ist.