Reize zuordnen, Rezeptorpotenziale abschätzen, Adaptation messen — und klären, warum ein Stoß aufs Auge Lichtblitze erzeugt.
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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
Welcher Rezeptor für welchen Reiz?
AFB I
Ordnen Sie jede Sinneszelle der Rezeptorgruppe ihres adäquaten Reizes 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).
1Fotorezeptoren
2Mechanorezeptoren
3Chemorezeptoren
4Thermorezeptoren
Der adäquate Reiz bestimmt die Gruppe: Licht (Foto-), mechanische Verformung wie Schall, Druck und Vibration (Mechano-), Stoffe (Chemo-) und Temperatur (Thermorezeptoren). Auch die Haarsinneszellen des Ohrs reagieren auf eine Verformung, nicht auf „Schall als eigene Energie“.
Fragen Sie jeweils: Welche Energie oder welcher Stoff wirkt auf die Zelle?
Schall ist eine Druckschwankung der Luft.
A2
Eigenschaften des Rezeptorpotenzials
AFB I
Nennen Sie alle zutreffenden Eigenschaften eines Rezeptorpotenzials.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Das Rezeptorpotenzial ist ein lokales, abgestuftes Potenzial, das durch den Reiz über Ionenkanäle entsteht und bei Adaptation abnimmt. Über weite Strecken tragen erst die APs die Information; unterhalb der Reizschwelle entsteht keine Erregung.
Vergleichen Sie mit dem, was Sie über Aktionspotenziale wissen — das Gegenteil trifft oft zu.
Vier Aussagen sind richtig.
A3
Tonisch oder phasisch?
AFB I
Geben Sie an, ob das beschriebene Verhalten zu einem tonischen oder einem phasischen Rezeptor passt.
Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
Verhalten
tonisch
phasisch
Die AP-Frequenz fällt bei gleichbleibendem Reiz in Sekundenbruchteilen auf null.
Der Rezeptor meldet, wie lange ein Druck bereits anhält.
Merkel-Zellen der Fingerkuppe feuern bei Dauerdruck noch nach Sekunden.
Meissner-Körperchen feuern nur beim Aufsetzen und Abheben des Fingers.
Die AP-Frequenz sinkt zu Beginn etwas und bleibt dann auf einem erhöhten Wert.
Der Rezeptor eignet sich besonders, um Vibrationen zu erfassen.
Tonische Rezeptoren adaptieren langsam und unvollständig und melden Stärke und Dauer. Phasische Rezeptoren adaptieren rasch und melden Änderungen — deshalb auch Vibrationen, bei denen sich der Reiz ständig ändert.
Achten Sie darauf, ob der Rezeptor während eines gleichbleibenden Reizes weiter feuert.
Eine Vibration ist eine schnelle Folge von Änderungen.
A4
Die Kette der Erregung
AFB II
Beschreiben Sie den Weg von einem Druckreiz bis zur Meldung an das Zentralnervensystem, 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.
Transduktion (Verformung → Kanäle → Rezeptorpotenzial) geht der Transformation (Rezeptorpotenzial → APs am Axonanfang) voraus. Weitergeleitet werden nur die APs.
Die Transduktion kommt vor der Transformation.
Was passiert zuerst — Kanalöffnung oder Depolarisation?
A5
Logarithmisch gedacht
AFB II
Bei einer Sinneszelle steigt die Amplitude des Rezeptorpotenzials (Modell) um jeweils 8 mV, wenn die Reizstärke verzehnfacht wird. Ein Reiz mit der 10-fachen Stärke der Reizschwelle erzeugt 8 mV. Ermitteln Sie die Amplitude bei einem Reiz, der 1000-mal so stark ist wie die Reizschwelle.
Schieben Sie den Regler auf Ihre Antwort — Pfeiltasten bewegen ihn schrittweise. Nach dem Prüfen sehen Sie den Trefferbereich.
0 mV60 mV
10-fach → 8 mV, 100-fach → 16 mV, 1000-fach → 24 mV. Obwohl der Reiz hundertmal stärker ist als beim 10-fachen Wert, verdreifacht sich die Amplitude nur. So deckt eine Sinneszelle einen sehr großen Bereich von Reizstärken ab.
Zählen Sie, wie oft Sie von 10 bis 1000 mit 10 multiplizieren müssen.
Jede Verzehnfachung bringt 8 mV dazu.
A6
Ein Druckrezeptor wird gemessen
AFB II
An einem Druckrezeptor der Haut wird bei gleichbleibendem Druck die Zahl der APs in 0,2-s-Abschnitten gezählt: 0–0,2 s: 36 APs; 1,0–1,2 s: 24 APs; 5,0–5,2 s: 18 APs; 10,0–10,2 s: 17 APs. Berechnen Sie jeweils die AP-Frequenz.
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Zeitabschnitt
AP-Frequenz in Hz
0–0,2 s
1,0–1,2 s
5,0–5,2 s
10,0–10,2 s
Frequenz = Anzahl : 0,2 s. Die Frequenz sinkt von 180 auf 85 Hz und bleibt dann nahezu gleich: Der Rezeptor adaptiert langsam und unvollständig — er ist tonisch.
Teilen Sie die Anzahl der APs durch die Dauer des Abschnitts in Sekunden.
36 : 0,2 = 36 · 5.
A7
Rezeptorpotenzial und Aktionspotenzial
MixAFB II
Vergleichen Sie das Rezeptorpotenzial mit dem Aktionspotenzial, indem Sie jeweils die zutreffende Angabe wählen.
Wählen Sie in jedem Menü den passenden Eintrag. Alle Felder müssen stimmen.
Merkmal
Angabe
Höhe des Rezeptorpotenzials
Höhe des Aktionspotenzials
Ausbreitung des Rezeptorpotenzials
Ausbreitung des Aktionspotenzials
Kanäle, die die Depolarisation beim AP auslösen
Refraktärzeit
Das Rezeptorpotenzial ist lokal und abgestuft; das AP folgt dem Alles-oder-Nichts-Gesetz, wird durch spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle ausgelöst, besitzt eine Refraktärzeit und wird entlang des Axons immer wieder neu gebildet (Kapitel Aktionspotenzial und Erregungsleitung).
Wiederholen Sie die Eigenschaften des AP aus 6.1.3 und 6.1.4.
Die Refraktärzeit entsteht durch inaktivierte Na⁺-Kanäle.
A8
Trickaufgabe: Sterne sehen
TrickAFB III
Nach einem Stoß gegen das Auge sieht man kurz Lichtblitze, obwohl es dunkel ist. Beurteilen Sie die Aussagen dazu.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Die Falle: zu glauben, die Sinneszelle erkenne die Reizart. Sie kann nur erregt sein oder nicht; das Gehirn deutet jede Erregung aus der Netzhaut als Licht.
Was „weiß“ das Gehirn über die Herkunft einer AP-Folge?
Drei Aussagen stimmen.
A9
Einen Versuch planen
AFB III
Sie sollen an einem Tastrezeptor im Froschmuskel herausfinden, ob er tonisch oder phasisch ist. Entwickeln Sie Schritt für Schritt einen geeigneten Versuch.
Spielen Sie den Weg Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
Ein gleichbleibender, langer Reiz, die Messung der AP-Frequenz über die Zeit und Wiederholungen bei mehreren Reizstärken trennen tonische von phasischen Rezeptoren. Die Höhe der APs ändert sich dabei nie.
Adaptation ist eine Veränderung über die Zeit — welcher Reiz macht sie sichtbar?
Die Höhe eines AP ist nie ein brauchbares Maß.
A10
Ein Lernzettel mit Fehlern
AFB III
Eine Schülerin fasst das Kapitel auf einem Lernzettel zusammen. Überprüfen Sie ihre Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Drei Fehler: Transduktion und Transformation sind vertauscht, die Reizstärke wird über die AP-Frequenz statt über die AP-Höhe codiert, und Adaptation ist keine Ermüdung.
Prüfen Sie besonders die Fachbegriffe und die Frage „Höhe oder Frequenz?“.
