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EAN Biologie, Klausur 3 (zweistündig)
Semester: 12/2
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28. Mai 2020
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Kaffee- die

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Neurobiologie eA/LK Klausur zum Thema Koffein

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C EAN Biologie, Klausur 3 (zweistündig) Semester: 12/2 Name: M 28. Mai 2020 Schuljahr 2019/20 BE: 40/40 2. Halbjahr 15 Punkte: Kaffee- die Alltagsdroge Koffein Koffein ist nicht nur eines der ältesten Aufputschmittel, sondern auch eines der wirksamsten und am besten verträglichen. Die meisten von uns nehmen es täglich in Form einer Tasse Kaffee zum Frühstück zu sich, um die letzten Reste von Müdigkeit abzuschütteln und sich für den Tag fit zu machen. Wie Koffein diesen Muntermachereffekt und andere Wirkungen ausübt, konnte inzwischen auf physiologischer Ebene geklärt werden. 1 Wirkungsweise von Koffein 1.1 Stellen Sie in einer beschrifteten Skizze die Abfolge der Vorgänge an einer Synapse mit Acetylcholin als Transmitter nach Ankunft eines Aktionspotenzials dar. [ca. 10 BE] 1.2 Erläutern Sie die Wirkmechanismen von Noradrenalin und Adenosin und ihre Folgen für die Transmitterausschüttung an erregenden Synapsen im Gehirn (M 2a und M 2b). Begründen Sie anhand von M 2c die physiologische Wirkung von Koffein (M 1). Viel Erfolg! [ca. 23 BE] 1.3 Entwickeln Sie eine Hypothese, dass bei hohem Kaffeegenuss über Wochen hinweg dessen anregende Wirkung nachlässt (M 1, M 2c und M 2d). [ca. 07 BE] C Material M 1 Die Alltagsdroge Koffein Koffein wirkt anregend und macht wach. Es steigert die Konzentrations- und Leistungsfähigkeit. Allerdings steigert es die intellektuelle Leistungsfähigkeit nicht über ein normales Grundniveau" hinaus. Der regelmäßige und häufige Kaffeekonsum eines Menschen ist auf seine Gewöhnung an die stimulierenden...

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Effekte des Koffeins zurückzuführen. Andererseits wird Kaffee auch deshalb konsumiert, um Entzugserscheinungen, wie beispielsweise Kopfschmerzen, Nervosität und Konzentrationsstörungen, zu vermeiden. Diese können auftreten, wenn die gewohnte Koffeinmenge nicht aufgenommen wird. Koffein wird enzymatisch abgebaut und verliert daher mit fortschreitender Zeit an Wirkung. Eine zunächst unterdrückte Müdigkeit tritt dann schneller und verstärkt ein. Verändert aus: Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. M2 Der molekulare Wirkmechanismus von Koffein an Synapsen Hormon M 2a: Wirkmechanismus von Noradrenalin Noradrenalin wird im Nebennierenmark gebildet. Es bindet an einen erregenden Rezeptor der Axonmembran. Auf molekularer Ebene führt dies zu einer Abfolge chemischer Reaktionen an erregenden Synapsen im Gehirn. Hinweise: Das G-Protein kann zerfallen. Die Untereinheiten des erregend wirkenden und des hemmend wirkenden G-Proteins sind frei entlang der Membraninnenseite beweglich und können an verschiedenen Orten wirksam werden. Das Enzym Proteinkinase A führt bei Aktivierung u.a. zu einer Erhöhung der Transmitterproduktion sowie zu einer verstärkten Transmitterfreisetzung an erregenden Synapsen im Gehirn. Noradrenalin erregender Rezeptor Bra erregend wirkendes G-Protein a second messager + Adenylatcyclase ATP ATP ATP ATP ATP ATP hemmender Rezeptor Proteinkinase A Legende: aktivierende Wirkung CAMP: cyclisches Adenosinmonophosphat AMP CAMP Phospho- CAMP CAMP CAMP CAMP CAMP diesterase AMP AMP Außenmedium Kaliumionen- kanal (K) K.K. hemmend wirkendes G-Protein Zusammengestellt und verändert aus: Bear, M. F. et al.: Neurowissenschaften. Spektrum Akademischer Verlag, Hamburg 2008, S. 180-183. Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. K* K K. K K. K Cytoplasma → Signaltastale : hemmende Wirkung AMP: Adenosinmonophosphat a Byden: Untereinheiten der G-Proteine M 2b: Wirkmechanismus von Adenosin Bei erhöhter Gehirnaktivität wird im Gehirn viel Adenosin gebildet. Adenosin wird aus den Nervenzellen im Gehirn transportiert und kann sich an Bindungsstellen G-Protein gekoppelter hemmender Rezeptoren binden. Dies führt unter anderem dazu, dass der Mensch ermüdet. Auf diese Weise wird das Gehirn vor Überlastung geschützt. Die folgende Grafik zeigt die Wirkung von Adenosin auf die in M 2a dargestellte Axonmembran einer Zelle in Anwesenheit von Noradrenalin: Pockkoppling Noradrenalin Ba erregend wirkendes G-Protein erregender Rezeptor Noradrenalin B erregender Rezeptor a a Verstäny erregend wirkendes G-Protein ATP ATP ATP ATP ATP ATP Legende: aktivierende Wirkung hemmende Wirkung Adenylatcyclase Zusammengestellt und verändert aus: Bear, M. F. et al.: Neurowissenschaften. Spektrum Akademischer Verlag, Hamburg 2008, S. 180-183. Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. a Legende:: aktivierende Wirkung CAMP: cyclisches Adenosinmonophosphat O: hemmende Wirkung AMP: Adenosinmonophosphat a Byd&n: Untereinheiten der G-Proteine CAMP Heming Phospho- CAMP diesterase KⓇ Proteinkinase A + hemmender Rezeptor M 2c: Wirkmechanismus von Koffein Die folgende Grafik zeigt die Wirkung von Koffein auf die in M 2b dargestellte Axonmembran einer Zelle in Anwesenheit von Noradrenalin und Adenosin: Adenosin Adenylatcyclase AMP ATP ATP ATP CAMP ATP Phospho- ATP ATP CAMP CAMP diesterase CAMP CAMP CAMP Kaliumionen- K kanal (K¹) Adenosin hemmender Rezeptor hemmend wirkendes G-Protein AMP K.K. K. K K. K Koffein hemmend wirkendes G-Protein Zusammengestellt und verändert aus: Bear, M. F. et al.: Neurowissenschaften. Spektrum Akademischer Verlag, Hamburg 2008, S. 180-183. Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. Kaliumionen- K.K. kanal (K) K K* + Proteinkinase A CAMP: cyclisches Adenosinmonophosphat aktivierte Untereinheit AMP: Adenosinmonophosphat aßden: Untereinheiten der G-Proteine K K. K K K geafrod geselitora M 2d: Experimente zur Koffein-Toleranz an Ratten Bei sehr hohen Koffeindosen können Schlaflosigkeit, Herzrasen und Nervosität auftreten. Trotzdem vertragen viele Menschen viel Kaffee, weil sie an hohe Koffeindosen gewöhnt sind. Diese Koffein-Toleranz wurde modellhaft bei Ratten untersucht: Verabreichte man Ratten täglich Koffeinmengen, die etwa zwei bis drei Tassen Kaffee entsprachen, rannten die Tiere zu Beginn der Versuchsreihe stundenlang im Käfig umher. Bereits nach wenigen Tagen zeigten sie dieses Verhalten trotz gleicher Koffeingabe nicht mehr. Die Untersuchung der Gehirne dieser Ratten ergab, dass sich an den Neuronen wesentlich mehr Adenosinrezeptoren befanden als bei unbehandelten Ratten. Grundsätzlich gilt, dass bezüglich aller Stoffe im Körper eines Organismus ein homöostatisches Gleichgewicht angestrebt wird. Dies kann ganz allgemein beispielsweise durch eine Veränderung der Rezeptorendichte geschehen. Verändert aus: Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. O C 1. Klasur Biologie - 12.2 Aufyphe 1.1. R präsynopl. Mumbian · sympt. Spott podtrypoph. Maumbifor Ⓒ Aktonspots and sough for Verandering des llembraripotenzid's Spanishdeling Ⓒ) durch Sponning sänderung Eindrom vort 62⁰-loven Ⓒ & 4↳ lösen Bewegung der Vesikel mit den Transmitee Ach as in n. Redding der präsynapt. Mimban Ⓒ) Vesikel verschmelzen mit Membran and EPSP werden in synopt. Spott ontlasse ⒸACh di Kundic't zu posto-napt. Memban und bindet an Rezeptoren d'r Not loven karde 1 ⒸEPSP an der Postsynapt. Membran welches. entlang dreger mye. kergeladet wird (Depolansation) Ⓒ Ach biveled a reverspots auch Birding an Acetylcholinesterase leto. Tomen & Chat-Modlale Ⓒ beide befinden sich im sympl. Spot and worden von der Präsynapse aufgenommen und im Inneren river [6] new synthetisteff) → skelen dann wieder zur Verfügung -1- 28.05.2020 10/10

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So ein schöner Lernzettel 😍😍 super nützlich und hilfreich!

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Effekte des Koffeins zurückzuführen. Andererseits wird Kaffee auch deshalb konsumiert, um Entzugserscheinungen, wie beispielsweise Kopfschmerzen, Nervosität und Konzentrationsstörungen, zu vermeiden. Diese können auftreten, wenn die gewohnte Koffeinmenge nicht aufgenommen wird. Koffein wird enzymatisch abgebaut und verliert daher mit fortschreitender Zeit an Wirkung. Eine zunächst unterdrückte Müdigkeit tritt dann schneller und verstärkt ein. Verändert aus: Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. M2 Der molekulare Wirkmechanismus von Koffein an Synapsen Hormon M 2a: Wirkmechanismus von Noradrenalin Noradrenalin wird im Nebennierenmark gebildet. Es bindet an einen erregenden Rezeptor der Axonmembran. Auf molekularer Ebene führt dies zu einer Abfolge chemischer Reaktionen an erregenden Synapsen im Gehirn. Hinweise: Das G-Protein kann zerfallen. Die Untereinheiten des erregend wirkenden und des hemmend wirkenden G-Proteins sind frei entlang der Membraninnenseite beweglich und können an verschiedenen Orten wirksam werden. Das Enzym Proteinkinase A führt bei Aktivierung u.a. zu einer Erhöhung der Transmitterproduktion sowie zu einer verstärkten Transmitterfreisetzung an erregenden Synapsen im Gehirn. Noradrenalin erregender Rezeptor Bra erregend wirkendes G-Protein a second messager + Adenylatcyclase ATP ATP ATP ATP ATP ATP hemmender Rezeptor Proteinkinase A Legende: aktivierende Wirkung CAMP: cyclisches Adenosinmonophosphat AMP CAMP Phospho- CAMP CAMP CAMP CAMP CAMP diesterase AMP AMP Außenmedium Kaliumionen- kanal (K) K.K. hemmend wirkendes G-Protein Zusammengestellt und verändert aus: Bear, M. F. et al.: Neurowissenschaften. Spektrum Akademischer Verlag, Hamburg 2008, S. 180-183. Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. K* K K. K K. K Cytoplasma → Signaltastale : hemmende Wirkung AMP: Adenosinmonophosphat a Byden: Untereinheiten der G-Proteine M 2b: Wirkmechanismus von Adenosin Bei erhöhter Gehirnaktivität wird im Gehirn viel Adenosin gebildet. Adenosin wird aus den Nervenzellen im Gehirn transportiert und kann sich an Bindungsstellen G-Protein gekoppelter hemmender Rezeptoren binden. Dies führt unter anderem dazu, dass der Mensch ermüdet. Auf diese Weise wird das Gehirn vor Überlastung geschützt. Die folgende Grafik zeigt die Wirkung von Adenosin auf die in M 2a dargestellte Axonmembran einer Zelle in Anwesenheit von Noradrenalin: Pockkoppling Noradrenalin Ba erregend wirkendes G-Protein erregender Rezeptor Noradrenalin B erregender Rezeptor a a Verstäny erregend wirkendes G-Protein ATP ATP ATP ATP ATP ATP Legende: aktivierende Wirkung hemmende Wirkung Adenylatcyclase Zusammengestellt und verändert aus: Bear, M. F. et al.: Neurowissenschaften. Spektrum Akademischer Verlag, Hamburg 2008, S. 180-183. Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. a Legende:: aktivierende Wirkung CAMP: cyclisches Adenosinmonophosphat O: hemmende Wirkung AMP: Adenosinmonophosphat a Byd&n: Untereinheiten der G-Proteine CAMP Heming Phospho- CAMP diesterase KⓇ Proteinkinase A + hemmender Rezeptor M 2c: Wirkmechanismus von Koffein Die folgende Grafik zeigt die Wirkung von Koffein auf die in M 2b dargestellte Axonmembran einer Zelle in Anwesenheit von Noradrenalin und Adenosin: Adenosin Adenylatcyclase AMP ATP ATP ATP CAMP ATP Phospho- ATP ATP CAMP CAMP diesterase CAMP CAMP CAMP Kaliumionen- K kanal (K¹) Adenosin hemmender Rezeptor hemmend wirkendes G-Protein AMP K.K. K. K K. K Koffein hemmend wirkendes G-Protein Zusammengestellt und verändert aus: Bear, M. F. et al.: Neurowissenschaften. Spektrum Akademischer Verlag, Hamburg 2008, S. 180-183. Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. Kaliumionen- K.K. kanal (K) K K* + Proteinkinase A CAMP: cyclisches Adenosinmonophosphat aktivierte Untereinheit AMP: Adenosinmonophosphat aßden: Untereinheiten der G-Proteine K K. K K K geafrod geselitora M 2d: Experimente zur Koffein-Toleranz an Ratten Bei sehr hohen Koffeindosen können Schlaflosigkeit, Herzrasen und Nervosität auftreten. Trotzdem vertragen viele Menschen viel Kaffee, weil sie an hohe Koffeindosen gewöhnt sind. Diese Koffein-Toleranz wurde modellhaft bei Ratten untersucht: Verabreichte man Ratten täglich Koffeinmengen, die etwa zwei bis drei Tassen Kaffee entsprachen, rannten die Tiere zu Beginn der Versuchsreihe stundenlang im Käfig umher. Bereits nach wenigen Tagen zeigten sie dieses Verhalten trotz gleicher Koffeingabe nicht mehr. Die Untersuchung der Gehirne dieser Ratten ergab, dass sich an den Neuronen wesentlich mehr Adenosinrezeptoren befanden als bei unbehandelten Ratten. Grundsätzlich gilt, dass bezüglich aller Stoffe im Körper eines Organismus ein homöostatisches Gleichgewicht angestrebt wird. Dies kann ganz allgemein beispielsweise durch eine Veränderung der Rezeptorendichte geschehen. Verändert aus: Schulenberg, W., Westendorf-Bröring, E.: Die Droge Koffein. In: Unterricht Biologie 194 (1994), S. 44-49. O C 1. Klasur Biologie - 12.2 Aufyphe 1.1. R präsynopl. Mumbian · sympt. Spott podtrypoph. Maumbifor Ⓒ Aktonspots and sough for Verandering des llembraripotenzid's Spanishdeling Ⓒ) durch Sponning sänderung Eindrom vort 62⁰-loven Ⓒ & 4↳ lösen Bewegung der Vesikel mit den Transmitee Ach as in n. Redding der präsynapt. Mimban Ⓒ) Vesikel verschmelzen mit Membran and EPSP werden in synopt. Spott ontlasse ⒸACh di Kundic't zu posto-napt. Memban und bindet an Rezeptoren d'r Not loven karde 1 ⒸEPSP an der Postsynapt. Membran welches. entlang dreger mye. kergeladet wird (Depolansation) Ⓒ Ach biveled a reverspots auch Birding an Acetylcholinesterase leto. 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