MINT lernen

Übung AFB I

Zehn Grundaufgaben quer durch Nervenzelle, Synapse und Sinne — wer sie sicher löst, holt die ersten Punkte der Klausur.

Dein Fortschritt:
0 / 0 Aufgaben
1

Aufgabenblock — AFB I

Zehn Standardaufgaben zum Wiedergeben: Werte kennen, Abläufe ordnen, Potenziale zuordnen — vom Ruhepotenzial über Erregungsleitung und Synapsen bis zu hemmenden Synapsen und Steroidhormonen.

A1
Zahlen am Membranpotenzial
AFB I

Ordnen Sie jedem Wert die passende Bedeutung zu (Modellwerte eines Säugetier-Neurons).

Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Das Ruhepotenzial liegt zwischen den Gleichgewichtspotenzialen von K⁺ (−90 mV) und Na⁺ (+60 mV), aber nahe bei K⁺, weil in Ruhe vor allem K⁺-Kanäle offen sind. Beim AP nähert sich das Potenzial E(Na⁺), erreicht es aber nicht.
Zwei Werte sind positiv: die Spitze des AP und das Na⁺-Gleichgewichtspotenzial.
Das K⁺-Gleichgewichtspotenzial ist negativer als das Ruhepotenzial; die Hyperpolarisation nähert sich ihm.
A2
Der Weg der Erregung
AFB I

Beschreiben den Weg einer Erregung von den Dendriten eines Neurons bis zur nachgeschalteten Zelle, indem Sie die Stationen ordnen.

Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Dendriten nehmen EPSP von vorgeschalteten Zellen auf.
2Die Depolarisation breitet sich über den Zellkörper aus.
3Am Axonhügel wird der Schwellenwert erreicht, ein AP entsteht.
4Das AP springt entlang des Axons von Schnürring zu Schnürring.
5Im Endknöpfchen öffnen sich spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle.
6Acetylcholin diffundiert durch den synaptischen Spalt.
7An der postsynaptischen Membran entsteht ein EPSP.
Elektrisch läuft die Erregung als abgestuftes Potenzial bis zum Axonhügel, dann als AP bis zum Endknöpfchen. Dort wird sie chemisch über den Spalt übertragen und in der Folgezelle wieder elektrisch.
Das AP entsteht nicht an den Dendriten, sondern dort, wo das Axon beginnt.
Der Transmitter wird erst frei, nachdem Ca²⁺ ins Endknöpfchen geströmt ist.
A3
Was öffnet den Kanal?
AFB I

Geben Sie für jeden Ionenkanal an, wodurch er geöffnet wird.

Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
IonenkanalSpannungTransmitter (Ligand)Dehnung
Na⁺-Kanal am Axonhügel
Ca²⁺-Kanal im Endknöpfchen
nikotinischer ACh-Rezeptor der Endplatte
K⁺-Kanal, der die Repolarisation bewirkt
Kationenkanal im Streckrezeptor des Flusskrebses
ACh-Rezeptor an der Postsynapse eines Neurons
Spannungsgesteuerte Kanäle tragen AP und Transmitterfreisetzung, ligandengesteuerte Kanäle die Übertragung an der Postsynapse, mechanisch gesteuerte Kanäle die Transduktion in Sinneszellen.
Alles, was am Axon oder im Endknöpfchen auf ein AP reagiert, ist spannungsgesteuert.
Rezeptoren für einen Transmitter sind Ligand-gesteuert; Sinneszellen für Dehnung reagieren auf Verformung.
A4
Eine Messkurve auswerten
AFB I
Material: Messkurve eines Aktionspotenzials (Modellwerte)

Das Ruhepotenzial beträgt −70 mV. Nach dem Reiz steigt das Potenzial zunächst langsam bis −50 mV, dann steil bis +30 mV. Danach fällt es bis auf −85 mV und kehrt nach einigen Millisekunden zu −70 mV zurück.

Entnehmen Sie dem Material die gesuchten Beträge in Millivolt.

Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
GrößeBetrag in mV
Amplitude des AP (Ruhepotenzial bis Spitze)
Höhe des Overshoots über 0 mV
Depolarisation, die der Reiz bis zum Schwellenwert leisten muss
Tiefe der Hyperpolarisation unter dem Ruhepotenzial
Von −70 mV bis +30 mV sind es 100 mV; der Overshoot ist der Teil über 0 mV (30 mV). Vom Ruhepotenzial bis zum Schwellenwert fehlen 20 mV; das Minimum bei −85 mV liegt 15 mV unter dem Ruhepotenzial.
Rechnen Sie jeweils den Abstand zwischen zwei Werten; Beträge sind positiv.
Von −70 bis 0 sind es 70 mV, von 0 bis +30 weitere 30 mV.
A5
Eine Synapse in Worten
AFB I

Beschreiben die Übertragung an einer cholinergen Synapse, indem Sie den Lückentext vervollständigen.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Erreicht ein AP das Endknöpfchen, öffnen sich spannungsgesteuerte -Kanäle. Das einströmende Ion löst die der Vesikel aus, und gelangt in den synaptischen Spalt. Der Transmitter zur postsynaptischen Membran und bindet an Ionenkanäle. Einströmendes Na⁺ erzeugt dort ein . Die spaltet den Transmitter anschließend in Acetat und Cholin.

Elektrisch → chemisch → elektrisch: Ca²⁺-Einstrom, Exocytose, Diffusion und Bindung an ligandengesteuerte Kanäle; das Enzym beendet die Wirkung.
Das Ion, das die Vesikel verschmelzen lässt, ist zweifach positiv geladen.
Die Kanäle der Postsynapse öffnen sich, weil ein Molekül bindet — nicht, weil sich die Spannung ändert.
A6
Wie schnell ist ein Reflex?
AFB I
Material: Kniesehnenreflex (Modellwerte)

Ein Schlag auf die Sehne unterhalb der Kniescheibe dehnt den Oberschenkelmuskel. Dehnungsrezeptoren im Muskel erregen ein sensorisches Neuron; sein Axon (0,9 m, 90 m/s) endet im Rückenmark direkt an einem Motoneuron (synaptische Verzögerung 0,5 ms). Das Axon des Motoneurons (0,9 m, 90 m/s) zieht zurück zum Muskel; an der Endplatte vergehen weitere 0,5 ms.

Berechnen die Zeiten Schritt für Schritt.

Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
  1. Leitungszeit im Axon des sensorischen Neurons: ms
  2. Leitungszeit im Axon des Motoneurons: ms
  3. Zeit von der Erregung des Rezeptors bis zum Muskel-AP (Leitung + Synapse + Endplatte): ms
0,9 m : 90 m/s = 0,01 s = 10 ms je Axon. Mit 0,5 ms Verzögerung im Rückenmark und 0,5 ms an der Endplatte ergibt sich 10 + 0,5 + 10 + 0,5 = 21 ms. Den größten Anteil hat die Leitung; eine einzige Synapse kostet kaum Zeit.
90 m/s entsprechen 90 mm je Millisekunde.
Addieren Sie beide Leitungszeiten und beide synaptischen Verzögerungen.
A7
EPSP, IPSP oder AP?
AFB I

Ordnen Sie jede Beschreibung dem passenden Potenzial zu.

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).
1EPSP
2IPSP
3Aktionspotenzial
EPSP und IPSP sind abgestufte Potenziale der Postsynapse — das EPSP depolarisiert (Na⁺ hinein), das IPSP hyperpolarisiert (Cl⁻ hinein oder K⁺ hinaus). Das AP entsteht erst am Axonhügel und läuft nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip weiter.
Negative Ionen hinein oder positive hinaus machen die Zelle negativer.
Nur ein Potenzial hat eine feste Höhe.
A8
Kurz nachgefragt
AFB I

Geben Sie für jede Aussage an, ob sie stimmt.

7 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 7

Zwei Stolperstellen: räumliche und zeitliche Summation verwechseln und sekundären Sinneszellen ein Axon zuschreiben.
Zwei der sieben Aussagen sind falsch.
Zeitlich = eine Synapse, mehrmals; räumlich = mehrere Synapsen, gleichzeitig.
A9
Die Erregung springt
AFB I

Stellen Sie die saltatorische Erregungsleitung zwischen zwei Schnürringen dar, indem Sie die Bausteine in die richtige Reihenfolge bringen. Zwei Bausteine gehören nicht dazu.

Klicken Sie die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
Unter der Myelinscheide gibt es keinen Ionenstrom über die Membran; dort fließen nur Ausgleichsströme. Neue APs entstehen ausschließlich an den Schnürringen — in voller Höhe.
Unter dem Myelin berührt die Axonmembran die Außenlösung nicht.
Ein neues AP braucht das Erreichen des Schwellenwerts und offene Na⁺-Kanäle.
A10
Steckbrief eines Steroidhormons
AFB I

Nennen Sie alle Merkmale, die auf ein Steroidhormon wie Cortisol zutreffen.

Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Steroidhormone sind lipophil: Sie reisen im Blut an Transportproteinen, gelangen in die Zelle und verändern als Transkriptionsfaktor die Genexpression — langsam, aber lang anhaltend.
Lipophil heißt: Die Membran ist kein Hindernis.
Neue Proteine entstehen erst nach Transkription und Translation.