Erregung und Hemmung auseinanderhalten, Ionenströme abwägen, Gifte einordnen — und klären, ob eine Synapse ohne Spannungsänderung trotzdem hemmen kann.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Erregend, hemmend oder beides?
AFB I
Ordnen Sie jedes Merkmal der erregenden (cholinergen) Synapse, der hemmenden Synapse oder beiden zu.
Ordnen Sie jedes Merkmal einem der drei Bereiche zu. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, dann 1–3 für den Bereich, 0 zurück.
1 nur erregende Synapse
2 beide
3 nur hemmende Synapse
Freisetzung und Rezeptortyp (ligandengesteuerter Kanal) sind gleich. Verschieden ist, welches Ion der Kanal durchlässt: Na⁺ depolarisiert, Cl⁻ hyperpolarisiert. ACh wird durch die Acetylcholinesterase gespalten, GABA und Glycin werden wiederaufgenommen.
Überlegen Sie für jedes Merkmal, ob es die Präsynapse oder die Postsynapse betrifft.
Alles, was vor der Bindung an den Rezeptor geschieht, läuft an beiden Synapsen gleich ab.
A2
Was zum IPSP gehört
AFB I
Nennen Sie alle Vorgänge, die an einer GABA-Synapse mit Cl⁻-Kanälen zur Entstehung des IPSP beitragen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Das IPSP entsteht durch Diffusion, Bindung, Öffnung der Cl⁻-Kanäle und Cl⁻-Einstrom. Na⁺-Kanäle bleiben geschlossen, GABA wird nicht gespalten, sondern wiederaufgenommen; ein Cl⁻-Kanal lässt kein K⁺ durch.
Folgen Sie dem Transmitter vom Spalt bis zum Ionenstrom.
Vier Angaben sind richtig.
A3
Welcher Strom wirkt wie?
AFB I
Geben Sie für jeden Ionenstrom an einer Nervenzelle im Ruhezustand an, ob er die Membran depolarisiert oder hyperpolarisiert.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Ionenstrom
depolarisiert
hyperpolarisiert
Na⁺ strömt ein
Cl⁻ strömt ein
K⁺ strömt aus
Ca²⁺ strömt ein
Cl⁻ strömt aus
K⁺ strömt ein
Entscheidend ist, welche Ladung das Zellinnere gewinnt oder verliert: positive Ionen hinein oder negative hinaus macht das Innere positiver (Depolarisation); negative Ionen hinein oder positive hinaus macht es negativer (Hyperpolarisation).
Übersetzen Sie jeden Strom in „Innen wird positiver“ oder „Innen wird negativer“.
Ein Anion, das die Zelle verlässt, wirkt wie ein Kation, das hineinströmt.
A4
Eine Glycin-Synapse im Rückenmark
AFB II
Ein hemmendes Interneuron im Rückenmark bildet eine Synapse mit einem Motoneuron. Beschreiben Sie den Ablauf, indem Sie Schritt für Schritt die zutreffende Fortsetzung wählen.
Spielen Sie den Weg Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Die Übertragung läuft wie an der cholinergen Synapse ab — bis zum Rezeptor. Der Glycin-Rezeptor lässt Cl⁻ einströmen, das Motoneuron hyperpolarisiert (IPSP); beendet wird die Wirkung durch Wiederaufnahme.
Beginnen Sie an der präsynaptischen Membran.
Glycin wird nicht enzymatisch im Spalt abgebaut.
A5
Weiter weg vom Schwellenwert
AFB II
Ein Neuron hat ein Ruhepotenzial von −70 mV und einen Schwellenwert von −50 mV (Modellwerte). Ein IPSP verschiebt das Membranpotenzial auf −76 mV. Berechnen Sie, wie sich die nötige Depolarisation bis zum Schwellenwert verändert.
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Nötige Depolarisation ohne IPSP:mV
Nötige Depolarisation während des IPSP:mV
Zunahme in Prozent:%
Abstand des IPSP-Tiefstwerts zum Cl⁻-Gleichgewichtspotenzial von −80 mV:mV
Ohne IPSP fehlen 20 mV bis zur Schwelle, mit IPSP 26 mV — 6 mV mehr, also 30 % mehr. Der Tiefstwert liegt noch 4 mV über E(Cl⁻): Das IPSP kann die Membran höchstens bis −80 mV treiben, weil dort der Cl⁻-Nettostrom null wird.
Abstand = Schwellenwert minus Membranpotenzial.
Zunahme in Prozent = Differenz geteilt durch den Ausgangswert.
A6
Stoffe an hemmenden Synapsen
AFB II
Ordnen Sie jeden Stoff nach seiner Wirkung auf die synaptische Hemmung im Zentralnervensystem ein.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1verstärkt die Hemmung
2schwächt die Hemmung
3wirkt an erregenden Synapsen
GABA länger im Spalt (Tiagabin) oder häufigeres Öffnen (Diazepam) verstärkt die Hemmung; ein Blocker des GABA-Rezeptors (Bicucullin) oder fehlende Freisetzung (Tetanustoxin) schwächt sie. Curare und E 605 greifen an cholinergen, also erregenden Synapsen an.
Fragen Sie: Wird mehr oder weniger Cl⁻ in die Postsynapse strömen?
Zwei Stoffe kennen Sie aus dem Unterkapitel Synapsengifte.
A7
Warum Cl⁻ einströmt
MixAFB II
Außen liegt Cl⁻ mit etwa 120 mmol/L vor, innen mit etwa 10 mmol/L; das Cl⁻-Gleichgewichtspotenzial beträgt etwa −80 mV (Modellwerte). Erklären Sie mithilfe Ihres Wissens zum Ruhepotenzial, warum Cl⁻ beim Öffnen der Kanäle einströmt. Zwei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Das treibt Cl⁻ in die Zelle, denn außen ist Cl⁻ viel höher konzentriert. Das wirkt entgegen: Die Innenseite stößt die Anionen ab. Beim Ruhepotenzial von −70 mV ist die Abstoßung als beim von −80 mV, bei dem sich beide Kräfte ausgleichen. Deshalb überwiegt der Einstrom, und die Membran wird , bis sie sich −80 mV nähert.
Wie bei K⁺ im Ruhepotenzial wirken für Cl⁻ zwei entgegengesetzte Gefälle. Weil −70 mV weniger negativ ist als E(Cl⁻), ist die Abstoßung zu schwach, um das Konzentrationsgefälle auszugleichen: Cl⁻ strömt ein, bis die Membran E(Cl⁻) erreicht.
Denken Sie an die beiden Antriebe, die Sie vom K⁺ beim Ruhepotenzial kennen.
Beim Gleichgewichtspotenzial ist der Nettostrom null.
A8
Trickaufgabe: Hemmung ohne Ausschlag?
TrickAFB III
In einer Nervenzelle liegt das Cl⁻-Gleichgewichtspotenzial genau beim Ruhepotenzial von −70 mV. Eine GABA-Synapse wird gereizt; das Messgerät zeigt keine Spannungsänderung. Beurteilen Sie die Aussagen.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Die Falle: Hemmung mit einem messbaren IPSP gleichzusetzen. Offene Cl⁻-Kanäle ziehen die Membran immer zum Cl⁻-Gleichgewichtspotenzial. Liegt es beim Ruhepotenzial, sieht man in Ruhe nichts, jede Depolarisation wird aber durch Cl⁻-Einstrom gedämpft.
Was passiert mit dem Cl⁻-Strom, wenn die Membran gleichzeitig depolarisiert wird?
Offene Kanäle „ziehen“ die Spannung immer zum Gleichgewichtspotenzial ihres Ions.
A9
Ein Referat über Wundstarrkrampf
AFB III
Aus einem Referat zu Tetanus und seiner Behandlung. Überprüfen Sie die Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Drei Fehler: Tetanustoxin wirkt an hemmenden Synapsen im Rückenmark, nicht an der Endplatte; Benzodiazepine brauchen GABA; und längere GABA-Wirkung dämpft die Übererregung eher, als dass sie sie verstärkt.
Fragen Sie bei jeder Aussage: Wird dadurch die Hemmung stärker oder schwächer?
Drei Aussagen sind falsch.
A10
Ist diese Synapse hemmend?
AFB III
An einem Nervenzellpräparat soll geprüft werden, ob eine bestimmte Synapse hemmend wirkt und welches Ion daran beteiligt ist. Entwickeln Sie das Vorgehen, indem Sie die Schritte in eine sinnvolle Reihenfolge bringen.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Mikroelektrode in die Postsynapse einstechen und das Ruhepotenzial messen.
2Die präsynaptische Nervenzelle mit einem einzelnen Reiz erregen.
3Prüfen, ob die Postsynapse depolarisiert oder hyperpolarisiert.
4Den Versuch mit einem Blocker der Glycin- bzw. GABA-Rezeptoren wiederholen.
5Die Cl⁻-Konzentration der Außenlösung senken und den Versuch wiederholen.
6Aus dem Wegfall bzw. der Umkehr der Hyperpolarisation auf Rezeptor und Ion schließen.
Erst wird die Wirkung gemessen (Hyperpolarisation → Hinweis auf Hemmung). Ein Rezeptorblocker klärt den Transmitter, eine veränderte Cl⁻-Konzentration das Ion: Verschiebt sich das Cl⁻-Gleichgewichtspotenzial, verändert sich das IPSP. Die Auswertung steht am Schluss.
Zuerst braucht man einen Ausgangswert.
Die Eingriffe (Blocker, Ionenkonzentration) kommen erst, wenn die Wirkung bekannt ist.
