Alternativer Bildtext:

diese Offnung findet eine Spannungsum kehr statt und die Membran spannung liest nun bei +30 mu, dieser schritt wird Depolarisation genannt. Daraufhin schließt das Inaktivierungstor der Ate Spannungsgesteuerten Nat-kanals und die spannungsgesteuerten kt-Kanäle Offnen sich. Somit stromen Kt-loven negativ vom positiv geta den Zellinneren ins positiv ge la clene Zelläußere. Beshalb wird die Mempranspanning wieder negativer, da weniger BRUNNEN 2 R Form: un saubere Streichungen 24 3 positiv geladene lonen sich im & Zell inneren befinden. Bei diesen Z Schritt, des Repolarisation wird versucht den Wert des Ruhe potenzials wieder zu erreichen, das heirst of Das gelingt aber nicht wirklich, da im nächsten und letclen Schritte das Aktivierung for der spannungsgesteverten Na-Kanäle schließt, die spannungsgesteuerten k²-kanale schließen aber verzögert, wodurch mehr Kalium-lonen heraus Stromen als zum Erreichen des positiv gelactine Ruhe potenzials notwendig wäre. V Das heißt noch mehr kalium-cohen str. verlassen das cellinnere und stromen ins rellaupsere hinein. Zum Abschluss stellt die Nat und ut-Pumpe die ursprungliche oven verteilung wieder her und das Aktivierungs for der spannungs gesteverten Nat -kanale Offnent sich wieder. Beim nächsten AP 10110 len termite, dass es wenn die Clofidionen kanale und die kaliumiones- Karate offeen, dass die kt und CL heraus Aineta strömen und somit ACH in den synaptischen Spalt ausgeschütte of wird Tedes Eukaryoten - Prok kterien 2.1 al vesikel b) Prasynaptische Membran c) post synaptische Membran d) Synapsen endline Rechlesung e) postsynaptische Spalt f F) Synapsenendanopfchen. synaphische Endiging билд f R Die Erregungsübertragung an einer chemischen Synapse läuft wie folgt ab. Das Aktionspotenzial espeich das R Synapsen end knöpfchen and die worauf die spannungsgesteuerten Calum (62²²) und die Spannungsgesteuerten Natrium (Nat)-Kanäle Sich öffnen dadurch stromen Calt und Nat in die prásynaptische Membran. ✓ Dann verschmerzen die mit Neurotransmitter befüllten vesikel mit der Präsy naptischen R Membran. In dem Fall handelt es sich bei den Neurotransmittern um Acetyl-cholin (ACH), diese werdeen dam zom in den post synaptischen Spalit ausgeschüttet und diffundieren zur postsynaptischen Membran. Ebenfalts Zusätzlich werden die transmitter- BRUNNEN gesteuerten Na²-kanale geöffnet, 20 nächst bindet sich das synapt. Spalt postsynapt. Elle Z FA: Calcium- 2 FA 2.0 FS: dadur LO 5 1.1 1: Aktionspotenziale bei Tieren und Pflanzen (34 BE) Erst seit einigen Jahrzehnten weiß man, dass auch bei Pflanzen elektrophysiologische Prozesse zur Informationsübertragung vorkommen. Die Wasserfalle Aldrovanda vesiculosa, eine bis 15 cm groß werdende fleischfressende Wasserpflanze, kann durch Zusammenklappen ihrer Blätter kleine Wassertiere fangen. Bei Berührung der Blätter, z.B. durch einen Ruderfußkrebs, werden Aktionspotentiale ausgelöst. Aufgaben 1.2 1.3 1.4 Arbeitszeit: 135 min Material Skizzieren und beschriften Sie den Verlauf eines Aktionspotenzials bei einer tierischen Nervenzelle. Material 1.1. Aktionspotenzial einer gereizten Celle einer Wasserpflanze andert nach: Bickel et al.: Natura: Neurobiologie Verhalten, Lehrerband, S.11, 1997) Punkte: S Nennen Sie anhand des Materials 1.1 und ihrer Skizze Unterschiede im Spannungsverlauf des Membranpotenzials zwischen Aktionspotenzialen, die an Pflanzen und bei Tieren gemessen werden. Erklären Sie die Spannungsänderungen im Verlauf des tierischen Aktionspotenzials. 0 BE Entwickeln Sie mit Hilfe der Materialien 1.1 und 1.2 eine begründete Hypothese über das Zustandekommen eines pflanzlichen Aktionspotenzials. Membranpotential in mV 0 -50 -100 -150 0 Note: 3+ 12.10.20 1 Reiz 2 Membranpotential A Bt 3 asos relative Werte für: Zeit in s Kt-lonenströme Cr-lonenstrame BE 1 Material 1.2: Ionenverteilung im Zellinnern und an der Membranaußenseite einer Wasserpflanze an einer nichterregten Membran (aus: Biologie Unterrichtsmaterialien Stark-Verlag, C1.1) Ionensorte CI Mg2+ Ca²+ Na+ K+ Organische Anionen 2. Giftige Algen (36 BE) Blaualgen (Cyanobakterien) können Toxine (Giftstoffe) in das Wasser abgeben. Deshalb untersucht man heute Badeseen regelmäßig auf diese Substanzen und verhängt bei Überschreitung bestimmter Grenzwerte ein Badeverbot. Aufgaben Material Membranaußenseite mmol/l 0,9 1,7 0,8 0,2 0,04 2.1 Benennen Sie die Strukturen a - f in Material 2.1 und beschreiben Sie die Erregungsübertragung an einer chemischen Synapse. Material 2.1: Ausschnitt aus dem elektronenmikroskopischen Bild einer Synapse ale sood eschlossen 2.2 Erläutern Sie die Wirkungsweise der drei Toxine an der Synapse und nehmen Sie Bezug zur jeweiligen Symptomatik der Giftstoffe, die in der Chronik geschildert wird. 12 BE Membraninnenseite mmol/l 90,7 17,7 10,2 10,0 54,3 2.3 Tragen Sie den normalen Kurvenverlauf eines postsynaptischen Potenzials in die Diagramme in Material 2.4 ein und ergänzen Sie die zu erwartenden Messergebnisse unter Gifteinwirkung für die drei Toxine. Unterrichts-Materialien Biologie, Stark Verlag, U13) reichlich vorhanden a C 16 BE 8 BE e 2 Material 2.2: ,,Und die Fische im Nil starben und der Nil ward stinkend..." Heute wird die erste der zehn biblischen Plagen als Algenblüte gedeutet - verursacht durch Blaualgen. Diese leben im Süßwasser und leicht salzhaltigem Brackwasser. Diese einzelligen Prokaryoten sind fünf- bis zehnmal größer als Bakterien, vermehren sich durch Zellteilung und sind zur Fotosynthese fähig. In phosphathaltigen Gewässern, die z.B. durch Düngemittel verunreinigt sind, führen warme Außentemperaturen zu einem sprunghaften Anstieg der Zellteilungsrate und somit zur mas- senhaften Vermehrung der Blaualgen, zur so genannten ,,Algenblüte“. Dabei können durch Blaualgen verschiedene Toxine gebildet werden. In einer Chronik aus dem 19. Jahrhundert findet sich folgender Bericht über die Algenblüte und ihre Folgen: das Wasser des Beauly und sein Mündungsgebiet ist bedeckt von einem ungefähr fünf Zoll dicken, zähen, teigigen, grünen Schaum. Tote Fische treiben nach schweren Krämpfen reglos an der Wasseroberfläche. Andere Tiere, die vom Wasser trinken, fallen zusammen und blei- ben meist ruhig, wie schlafend liegen. Berührt man wiederum andere Tiere, so treten Krämpfe auf, bei deren Verlauf Hals und Kopf zurückgezogen werden. Wenige Stunden später sterben die Tiere." Material 2.3: Übersicht über die Wirkung verschiedener Blaualgentoxine Neurotoxin Saxitonin Anatoxin S Anatoxin A Material 2.4: Diagramme zum Eintragen der erwarteten Membranpotenziale an der postsynaptischen Membran nach Behandlung mit den jeweiligen Synapsengiften. Normalverlauf: Mit Gifteinwirkung: gabe yon xitonin Wirkung blockiert die transmittergesteuerten Na*- Kanäle Hemmung der Acetylcholinesterase besetzt dauerhaft die ACh-Rezeptoren und führt zur Öffnung der Na*-Kanäle (aus: D. Feldermann: Linder Biologie. Schwerpunktmaterialien 2, Braunschweig 2005, S. 34, verändert) Zelt bran wird elektrisch gereizt mV 10 -50 -80 Zugabe von Anatoxin S Zeit Nervenmembran wird elektrisch gereizt mV 0 -50 -80 Zugabe von Anatoxin A 518 Zelt Nervenmembran wird elektrisch gereizt 3 Aufgabe 1: Reizaufnahme - Riechsinn (38 BE) Rezeptoren dienen der Reizaufnahme aus der Umwelt. Reize werden in Erregungen umgewandelt, die nach Weiterleitung zum Gehirn wahrgenommen werden. Aufgaben 1.1 Beschreiben Sie die einzelnen Umkodierungsschritte vom Reiz bis zur ableitenden Nervenzelle unter Verwendung von Material 1.1 1.2 1.3 Erläutern Sie die Reizaufnahme anhand des Geruchssinns mit Hilfe der Materialien 1.2-1.4 Erklären Sie die Tatsache, dass mit nur 350 verschiedenen Rezeptortypen tausende von Geruchsstoffen wahrgenommen werden können. Material 1.1: Reiz frei endende Nervenzelle Material 1.2: Riechsinn Wirbeltiere sind in der Lage ein breites Geruchsspektrum wahrzunehmen. Beim Menschen gelangen die verschie- denen Duftmoleküle mit der eingeatmeten Luft in den oberen Teil der Nase. Hier befindet sich die Riechschleim- haut, in der ca. 30 Millionen Riechsinneszellen liegen. Die ca. 350 verschiedenen Riechsinneszelltypen ragen mit feinen Sinneshaaren (Cilien) in den Nasenraum hinein. In der Membran der Cilien liegen Rezeptormoleküle, an die bestimmte Strukturen der Duftmoleküle binden können. Die Duftstoffmoleküle werden in der Nasenschleimhaut enzymatisch abgebaut. In den Riechkolben des Gehirns werden die Signale der verschiedenen Rezeptoren verschaltet und erzeugen bestimmte Aktivitätsmuster in dieser Gehirnregion. ableitendes Neuron Duftstoffe (aus: Feldermann, D. Hrsg.: Linder Biologie Arbeitsbuch, Braunschweig 2005, S. 70) Material 1.3: Riechzellmembran Rezeptor- molekül 00 Adenylat- cyclase podporco aktie 0712 BE /16 BE 200 CHEMO Na, K C-AMP ATP UOACHE 10 BE -SSP lonen- kanäle fined con + Aufgabe 2: Medikament oder Droge - Methylphenidat (38 BE) Impulsives Verhalten, körperliche Unruhe und verminderte Konzentrationsfähigkeit - das sind typische Beschwerden einer Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS). Diese Erkrankung wird häufig im schulischen Kontext erkannt, da die genannten Symptome im Unterricht besonders auffallen. Der Wirkstoff Methylphenidat (MPH), besser bekannt als Ritalin® oder Concerta®, erhöhen die Aufmerksamkeitsspanne und reduzieren die Ablenkbarkeit. Diese Effekte haben MPH auch als ,,Lerndroge" bekannt gemacht. Die Medikamente sind aus gutem Grund verschreibungs- pflichtig: Es können gefährliche Nebenwirkungen auftreten und auch eine Abhängigkeit ist möglich. Aufgaben 2.1 Beschreiben Sie die Signalübertragung an einer dopaminergen Synapse. Erklären Sie die therapeutische Wirkung von Methylphenidat. 2.2 2.3 Erläutern Sie das Suchtpotenzial bei der Einnahme von Methylphenidat. 2.34 Diskutieren Sie die Einnahme als leistungssteigernde Substanz. Material 2.1: Vereinfachte Abläufe an einer Dopamin führenden Synapse Autions potential Ca²t Einstrom. Anzahl de TRG loner postsynaptisches Neuron Ca2+ Dopamin Dopamin-Rezeptor mit G-Protein präsynaptisches Neuron Enzym G GTP sekundärer Botenstoff Dopaminvesikel Na 6/10 BE 6/12 BE 6/10BE 6/ 6 BE A Wiederaufmahme von Dopamin una Natrium-Kanal transporter LO 5