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Schule > Biologie > Menschen > Gehirn und Nervensystem > Neurobiologie - Übungsaufgaben / Musterklausur mit Lösung

Neurobiologie:

Arbeitsaufträge
a) Beschreibe kurz eine Messmethode!

b) Erkläre die Messwerte vor und nach dem Einstich der Messelektrode in das Axon! Gehe dabei ausführlich auf die Ionenverteilung an der nicht erregten Axonmembran ein.

c) Beschreibe und erkläre die angegebenen Versuchswerte, mit Hilfe deiner Kenntnisse über die an der Nervenzellmembran vorhandenen Transportmechanismen!

d) Beurteile, welche Auswirkungen eine längerfristige Zufuhr von DNP vermutlich auf die Erregbarkeit einer Nervenzelle haben wird!

a) Ein Axon wird in eine isotonische Salzlösung gelegt. In dieser Salzlösung befindet sich die Bezugselektrode. Eine Messelektrode wird in das Axon eingestochen. Die Messelektrode misst die Potentialdifferenz zwischen der Salzlösung und des Axons.

b) Vor dem Einstich beträgt das Potential 0mV, weil beide Elektroden das gleiche messen.
Nach Einstich der Messelektrode messen die innen liegenden Elektroden eine Differenz von 73mV.Beim nicht erregten Axon sind die unterschiedlichen Ionensorten an der Axonmembran ungleich verteilt, weil die Axonmembran für die einzelnen Ionensorten unterschiedlich durchlässig ist.
K+ - Ionen wandern nach außen, bis sich ein elek. Feld aufgebaut hat, weil die Membran K+ -Ionen durchlässig ist. Die org. Anionen können die Membran nicht passieren.
Dieses elek. Feld bremst den weiteren Ausstrom der Ionen. Das gleiche gilt für die Cl- -Ionen, für sie ist die Membran aber nicht so gut durchlässig. Die Cl- -Ionen wandern nach innen.
Die Innenseite der Membran lädt sich gegenüber der Außenseite negativ auf. Na+ -Ionen wandern kaum nach innen, weil die Membran für sie kaum durchlässig ist. Die Membran ist für die org. Anionen nicht durchlässig.

c) Nur durch die Na+- K+- Pumpe kann Na+ nach außen gelangen. Die Na+- K+ -Pumpe tauscht 3 Na+ - Ionen gegen 2 K+ -Ionen aus.
Wenn keine K+ -Ionen nach innen gelangen, kann die Pumpe nicht arbeiten, weil der Tausch nicht statt finden kann. Das bedeutet, dass weniger Na+ ausströmt. Die Zufuhr von DNP blockiert die ATP-Produktion. Ohne ATP kann die Pumpe nicht arbeiten, weil ATP die notwendige Energie liefert. Die Na+ - K+- Pumpe kann also ohne ATP nicht gegen das Konzentrationsgefälle arbeiten. Ohne ATP diffundieren also ständig kleine Mengen Na+ -Ionen nach innen und infolge davon K+-Ionen nach außen. Diese Ionenströme durch die Axonmembran werden durch den aktiven Transportmechanismus ausgleichen. Ohne ATP können keine Na+ -Ionen nach außen gelangen.

d) DNP blockiert die ATP Produktion, dadurch diffundiert Na+ nach innen und K+ nach außen. Das Ruhepotential wird abgebaut, dadurch können keine Aktionspotential mehr ausgelöst werden, da das Konzentrationsgefälle zusammenbricht.

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