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Biologie

 

11/12/13

Klausur

Neurobiologie

 Biologie GK 12
Aufgabe 2: Das Ruhepotenzial
Aufgabe 2.1
Erläutern Sie die Entstehung und Erhaltung des Ruhepotenzials! (AFB I: 14 Punkte)
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Biologie GK Q1 15 Punkte

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Biologie GK 12 Aufgabe 2: Das Ruhepotenzial Aufgabe 2.1 Erläutern Sie die Entstehung und Erhaltung des Ruhepotenzials! (AFB I: 14 Punkte) Beschriften Sie zur Veranschaulichung die Abbildung 2.1. Übertragen Sie dazu die Ziffern auf den Klausurbogen. (AFB I: 6 Punkte) Aufgabe 2.2 Deuten Sie die Kurvenverläufe (Abbildungen 2.2 bis 2.4), indem Sie pro Abbildung jeweils die Kernaussage formulieren und erläutern Sie, wodurch es jeweils dazu kam. (AFB II: 17 Punkte) Erklären Sie anschließend, wodurch es jeweils dazu kam und auch, warum sich die Kurvenverläufe unterscheiden. (AFB II: 6 Punkte) Aufgabe 2.3 DIP Formulieren Sie eine Hypothese, welche Auswirkungen eine Blockade der ATP-Synthese auf die Kaliumkonzentration in der Nervenzelle hat. Veranschaulichen Sie Ihre Hypothese mit Hilfe eines entsprechenden Kurvendiagramms. (AFB III: 11 Punkte) 1 Zell- membran 38888 6 Konzentrations- gefälle Klausur Nr. 1 ha. elektro- elektro- motorische motorische Kraft Kraft b a n n y SP-W-k て Nat 8 Seite 1 von 4 437 Abbildung 2.1: modellhafte Darstellung der Zellmembran (Weber, Prof. Ulrich (Hrsg.): Biologie Oberstufe Gesamtband. Cornelsen Verlag, Berlin 2004) Konzentrations- gefälle Wal-h 5 ATP X ADP +P Biologie GK 12 Material zu Aufgabe 2 Text 2.1: Das Ruhepotenzial wird durch die Natrium-Kalium-Pumpe aufrecht erhalten (Grümme, T., Krull, H.-P., Küttner, R., Nolte, M.: Markl Biologie Oberstufe. Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2010) Wenn Sie das nächste Mal zum Italiener gehen und Calamares (kleine Tintenfische) auf Ihrer Pizza entdecken, werden Sie vielleicht an die hier beschriebenen Experimente an Tintenfischneuronen erinnert. Wussten Sie, dass Tintenfische nicht nur gut schmecken, sondern...

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dass sich auch Neurobiologen für sie interessieren? Kalmare be- sitzen nämlich sehr starke Nervenfasern (bis zu einem Millimeter dick). Sie sind damit ungefähr 100-mal dicker als die des Menschen. ALAN LLOYD HODGKIN und ANDREW HUXLEY konnten durch ihre Forschungen an den Axonen von Kalmaren viele Vorgänge in und an Nervenzellen erklären und erhielten für ihre Forschungsarbeiten 1963 den Nobelpreis. Unter anderem bestimmten sie an Nervenzellen des Kalmars das Ruhepotenzial und die Bedeutung der Nat-K*- Pumpe. Dazu wurde in einem Experiment ein Riesenaxon eines Kalmars in Meerwasser gelegt und sein Ruhe- potenzial sowie der Nat-Ausstrom an der Nervenzellmembran bei verschiedenen Bedingungen im Zeitintervall t₂-t₁ bestimmt. Nat-Ausstrom Anmerkung der Verfasserin: In diesen Abbildungen ist der Nat-Ausstrom angegeben. Die Formulierung ist aber irreführend. Es handelt sich um den Na+-Transport durch die Natrium-Kalium- Pumpe. t₁ t₂ Abbildung 2.2: Natrium-Ausstrom nach Temperaturabsenkung auf 10°C Na-Ausstrom Pumie gel Zeit afeinmal Klausur Nr. 1 arbeitet Schlecht d. Seite 2 von 4 Zeit Na-Ausstrom t₁ t₂ Zeit Abbildung 2.3: Natrium-Ausstrom nach ununterbrochenem Entfernen von K+ innen t₁ t₂ Abbildung 2.4: Natrium-Ausstrom nach Zusatz von Dinitrophenol (Hemmung der ATP-Bildung) роси атр noch ATP do das cist verbraucht wild => antioreporterial desstrem hann nicht ausgeglichen => Konzentration Inner nimmt ab werden Biologie GK 12 Aufgabe 2: Aktions- und Rezeptorpotenziale Aufgabe 2.1 Zeichnen Sie den Kurvenverlauf eines Aktionspotentials in einem Koordinatensystem! Benennen Sie die einzelnen Phasen und erläutern Sie den Ablauf. (AFB I: 16 Punkte) Aufgabe 2.2 Erklären Sie anhand der Abbildung 2.1 über welche Teilschritte der Reiz (Druck) in ein Erregungsmuster umgesetzt wird, das Stärke und Dauer codiert. (AFB II: 27 Punkte) Druck Aufgabe 2.3 Ordnen Sie die Abbildungen A-C den Texten 1-3 zu und begründen Sie jeweils ganz kurz ihre Entscheidung! (AFB III: 11 Punkte) Intensiv J Лл wenig Intern kaum 1. 2 Reizgröße und Dauer Hat /sinnesergan gleich Klausur Nr. 1 -Impuls- entstehungs- Rezeptorpotenziale Seite 3 von 4 zone Aktionspotenziale Ableitelektroden Aktionspotenziale Abbildung 2.1: Reiz-Erregungs-Transformation in einem (Mechano-)Rezeptor der Haut Anmerkung der Verfasserin: In der Abbildung sind drei Reize der selben Dauer dargestellt. Die Nummerierungen dienen der Zuordnung der Rezeptorpotenziale und Aktionspotenziale. Die Höhe des Reiz-Symbols symbolisiert die Intensität des Drucks, die Breite die Dauer Rezeptorpotenziale sind (wie Aktionspotenziale) Erregungen, laufen aber nicht nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip ab. (Prof. Dr. Ulrich Weber (Hrsg.): Handbuch für den Unterricht Biologie Oberstufe Gesamtband. Cornelsen Verlag, Süßen 2003) V A Biologie GK 12 Ruhezustand Rezeptor- molekül cGMP Chromophor Rezeptor- molekül Abbildung 2.2: extrazelluläre Seite 00 Zellinneres extrazelluläre Seite DOO no 1000 Zellinneres extrazelluläre Seite OO Zellinneres Klausur Nr. 1 Disk-Innenraum Stimulation H HOY Second- Messenger- Kaskade cytoskelett CAMP CGMPA Second-Messenger- Kaskade 2 Ein Molekül bindet an ein membranständiges Re zeptormolekül. Hierdurch wird dieses Rezeptormole- kül aktiviert: Es setzt eine Erregungskaskade in Gang, an deren Ende die Öffnung von bestimmten Ionen- kanälen in der Membran steht. Natrium strömt ein; die Membran wird depolarisiert. Seite 4 von 4 Durch den Reiz wird ein Rezeptormolekül aktiviert. Das aktivierte Rezeptormolekül setzt eine Erregungs- kaskade in Gang, bei der die Reizenergie vielfach ver- stärkt wird. Schließlich erreicht die molekulare Ket- tenreaktion membranständige Natriumkanäle. Als Reaktion auf den Reiz schließen sich diese Kanäle. Der Natriumeinstrom wird geringer. Spezielle membranständige lonenkänale sind mit fadenförmigen Proteinen des Cytoskeletts verbunden. Wird die Membran verformt und gedehnt, übertragen diese Proteine Kraft auf die Ionenkanäle, die sich da- durch öffnen. S CD6 Jay am Ende jedy Seite wow Platz! Ruhe potential Sluiper ! 04.10.2019 GR Biologie 2. Das Ruhepotential. emer Ladungsunterschied (das Membranpotential) baren (Axon-). Membran елед nicht erregtem Zustand (2.b. an Muskeln, Nevenzellen) ( Quen [*2, ihr Die Spannung beträgt je nach Zelltyp -40 mA -90 MA Ladungsunterschied F. Ber Spannungsunterschied aufgima möglich, beschreibt bis einer den ist selektiv permeables Außerhalb der Zelle Sich Thoher konzentriert als invan, Natium - loneill im Fagenden Wa"), im 2 der inneren Zelle Kalium - lonen (im Folgenden k") und Anionen. der Innen 11 an und A Benseite *(2), ihr Konzentrationsgefälle (im Folgenda Kg ist somit nach innen gerichtet neeh Außen gerichtet aufen wie oben R √ deren kg befinden in Memban 3+ ist u

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Vielen Dank, wirklich hilfreich für mich, da wir gerade genau das Thema in der Schule haben 😁

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dass sich auch Neurobiologen für sie interessieren? Kalmare be- sitzen nämlich sehr starke Nervenfasern (bis zu einem Millimeter dick). Sie sind damit ungefähr 100-mal dicker als die des Menschen. ALAN LLOYD HODGKIN und ANDREW HUXLEY konnten durch ihre Forschungen an den Axonen von Kalmaren viele Vorgänge in und an Nervenzellen erklären und erhielten für ihre Forschungsarbeiten 1963 den Nobelpreis. Unter anderem bestimmten sie an Nervenzellen des Kalmars das Ruhepotenzial und die Bedeutung der Nat-K*- Pumpe. Dazu wurde in einem Experiment ein Riesenaxon eines Kalmars in Meerwasser gelegt und sein Ruhe- potenzial sowie der Nat-Ausstrom an der Nervenzellmembran bei verschiedenen Bedingungen im Zeitintervall t₂-t₁ bestimmt. Nat-Ausstrom Anmerkung der Verfasserin: In diesen Abbildungen ist der Nat-Ausstrom angegeben. Die Formulierung ist aber irreführend. Es handelt sich um den Na+-Transport durch die Natrium-Kalium- Pumpe. t₁ t₂ Abbildung 2.2: Natrium-Ausstrom nach Temperaturabsenkung auf 10°C Na-Ausstrom Pumie gel Zeit afeinmal Klausur Nr. 1 arbeitet Schlecht d. Seite 2 von 4 Zeit Na-Ausstrom t₁ t₂ Zeit Abbildung 2.3: Natrium-Ausstrom nach ununterbrochenem Entfernen von K+ innen t₁ t₂ Abbildung 2.4: Natrium-Ausstrom nach Zusatz von Dinitrophenol (Hemmung der ATP-Bildung) роси атр noch ATP do das cist verbraucht wild => antioreporterial desstrem hann nicht ausgeglichen => Konzentration Inner nimmt ab werden Biologie GK 12 Aufgabe 2: Aktions- und Rezeptorpotenziale Aufgabe 2.1 Zeichnen Sie den Kurvenverlauf eines Aktionspotentials in einem Koordinatensystem! Benennen Sie die einzelnen Phasen und erläutern Sie den Ablauf. (AFB I: 16 Punkte) Aufgabe 2.2 Erklären Sie anhand der Abbildung 2.1 über welche Teilschritte der Reiz (Druck) in ein Erregungsmuster umgesetzt wird, das Stärke und Dauer codiert. (AFB II: 27 Punkte) Druck Aufgabe 2.3 Ordnen Sie die Abbildungen A-C den Texten 1-3 zu und begründen Sie jeweils ganz kurz ihre Entscheidung! (AFB III: 11 Punkte) Intensiv J Лл wenig Intern kaum 1. 2 Reizgröße und Dauer Hat /sinnesergan gleich Klausur Nr. 1 -Impuls- entstehungs- Rezeptorpotenziale Seite 3 von 4 zone Aktionspotenziale Ableitelektroden Aktionspotenziale Abbildung 2.1: Reiz-Erregungs-Transformation in einem (Mechano-)Rezeptor der Haut Anmerkung der Verfasserin: In der Abbildung sind drei Reize der selben Dauer dargestellt. Die Nummerierungen dienen der Zuordnung der Rezeptorpotenziale und Aktionspotenziale. Die Höhe des Reiz-Symbols symbolisiert die Intensität des Drucks, die Breite die Dauer Rezeptorpotenziale sind (wie Aktionspotenziale) Erregungen, laufen aber nicht nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip ab. (Prof. Dr. Ulrich Weber (Hrsg.): Handbuch für den Unterricht Biologie Oberstufe Gesamtband. Cornelsen Verlag, Süßen 2003) V A Biologie GK 12 Ruhezustand Rezeptor- molekül cGMP Chromophor Rezeptor- molekül Abbildung 2.2: extrazelluläre Seite 00 Zellinneres extrazelluläre Seite DOO no 1000 Zellinneres extrazelluläre Seite OO Zellinneres Klausur Nr. 1 Disk-Innenraum Stimulation H HOY Second- Messenger- Kaskade cytoskelett CAMP CGMPA Second-Messenger- Kaskade 2 Ein Molekül bindet an ein membranständiges Re zeptormolekül. Hierdurch wird dieses Rezeptormole- kül aktiviert: Es setzt eine Erregungskaskade in Gang, an deren Ende die Öffnung von bestimmten Ionen- kanälen in der Membran steht. Natrium strömt ein; die Membran wird depolarisiert. Seite 4 von 4 Durch den Reiz wird ein Rezeptormolekül aktiviert. Das aktivierte Rezeptormolekül setzt eine Erregungs- kaskade in Gang, bei der die Reizenergie vielfach ver- stärkt wird. Schließlich erreicht die molekulare Ket- tenreaktion membranständige Natriumkanäle. Als Reaktion auf den Reiz schließen sich diese Kanäle. Der Natriumeinstrom wird geringer. Spezielle membranständige lonenkänale sind mit fadenförmigen Proteinen des Cytoskeletts verbunden. Wird die Membran verformt und gedehnt, übertragen diese Proteine Kraft auf die Ionenkanäle, die sich da- durch öffnen. S CD6 Jay am Ende jedy Seite wow Platz! Ruhe potential Sluiper ! 04.10.2019 GR Biologie 2. Das Ruhepotential. emer Ladungsunterschied (das Membranpotential) baren (Axon-). Membran елед nicht erregtem Zustand (2.b. an Muskeln, Nevenzellen) ( Quen [*2, ihr Die Spannung beträgt je nach Zelltyp -40 mA -90 MA Ladungsunterschied F. Ber Spannungsunterschied aufgima möglich, beschreibt bis einer den ist selektiv permeables Außerhalb der Zelle Sich Thoher konzentriert als invan, Natium - loneill im Fagenden Wa"), im 2 der inneren Zelle Kalium - lonen (im Folgenden k") und Anionen. der Innen 11 an und A Benseite *(2), ihr Konzentrationsgefälle (im Folgenda Kg ist somit nach innen gerichtet neeh Außen gerichtet aufen wie oben R √ deren kg befinden in Memban 3+ ist u