Aufgaben zur Elektrochemie des Neurons
Elektrolyte, also in Körperflüssigkeiten gelöste Ionen, haben starke Wirkung auf Körper und Stimmung. Eine Störung des Elekrolythaushaltes kann verschiedenste Folgen haben, von Fehlern im Herzrhythmus bis hin zu einer angegriffenen Psyche. Wichtige Elektrolyte sind etwa Kalium- Natrium-, Calcium- und Magnesium-Kationen oder aber Phosphat- und Chlorid-Anionen. Auch in den Axonen der Nervenzellen herrscht ein sensibles Ionen-Gleichgewicht.
Erläutere stichpunktartig, wie sich die Veränderung auf das Ionengleichgewicht im Axon auswirkt.
Im Innenraum des Axons werden sämtliche Kalium-Ionen durch Natrium-Ionen ersetzt. Nichts ändert sich.
Der Außenraum des Axons wird mit einer großen Menge Calcium-Ionen versetzt.
Der Natrium-Kalium-Kanal wird zerstört.
Der Innenraum des Axons wird mit Natriumchlorid versetzt.
Der Außenraum des Axons wird mit Phosphat-Ionen versetzt, während der Innenraum mit Magnesium-Ionen versetzt wird.
Der Außenraum des Axons wird mit Magnesiumchlorid versetzt.
Stell dir vor: Du bist Forscher in einem Biolabor. Vor dir liegen drei Axone. Beim Ersten ist jeder zweite Ranvier'sche Schnürring chemisch blockiert. Bei einem anderen bleibt nur jeder zehnte unblockiert. Bei einem dritten gibt es zusätzliche Schnürringe.
Beschreibe stichpunktartig, welche Beobachtung du erwartest. Bewerte deine Beobachtungen!
Erkläre kurz, warum das Ruhepotential ein dynamisches Gleichgewicht ist.
Unter Ausschluss von Sauerstoff lasst sich nach einiger Zeit eine Abschwächung des Ruhepotentials erkennen. Erläutere diese Beobachtung.
Der Riesenkalamar (Architeuthis dux) verfügt zusätzlich zu seinem normalen Nervensystem noch einen einzigen, besonders schnellen und dicken Nervenstrang. Die "Riesenaxone", aus denen dieser Nervenstrang besteht, eignen sich aufgrund ihrer Größe besonders gut für Experimente.
Bei einem solchen Versuch wird eine Reizelektrode an das Axons angelegt. Nach einer künstlichen Reizung des Axons werden die auftretenden Potentiale gemessen.
Welche der dargestellten Potentialkurven würdest du bei der angegebenen Reizung erwarten? Begründe deine Eintscheidung!
Das Ruhepotential des Axons wird um 40 mV erhöht.
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Das Ruhepotential des Axons wird um 15 mV erhöht.
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Das Ruhepotential des Axons wird um 40 mV erhöht. Drei Millisekunden später wird das Ruhepotential erneut um 40 mV erhöht.
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Das Ruhepotential des Axons wird um 15 mV gesenkt.
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Das Ruhepotential des Axons wird um 40 mV erhöht. Eine Millisekunde später wird das Ruhepotential erneut um 40 mV erhöht.
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Das Ruhepotential des Axons wird um 90 mV erhöht.
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Das Ruhepotential des Axons wird um 15 mV erhöht. Direkt danach wird das Ruhepotential erneut um 15 mV erhöht.
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Kennzeichne die folgenden Aussagen zum spannungsgesteuerten Natrium-Ionen-Kanal als wahr oder falsch.
Der Natrium-Ionen-Kanal ist im Ruhezustand geschlossen.
Bei einer Änderung des Membranpotentials tritt eine räumliche Veränderung des Na-Kanals auf.
Je weiter der Natrium-Ionen-Kanal geöffnet ist, desto mehr Natriumionen strömen nach außen.
Am Ende der Refraktärzeit sind alle inaktiven Natrium-Ionen-Kanäle wieder geschlossen.
Für den Natrium-Ionen-Strom nach innen ist ausschließlich ein Ladungsgefälle verantwortlich.
Die Öffnung des Natrium-Ionen-Kanal führt zu einer noch stärkeren Depolarisation.
Die Depolarisation der Membran führt zu einer Öffnung des Natrium-Ionen-Kanal.
Bei Natrium-Ionen-Kanälen sind "geschlossen" und "inaktiv" zwei Bezeichnungen für den selben Zustand.
Die Öffnung des Natrium-Ionen-Kanals ist für das Zustandekommen des Ruhepotentials verantwortlich.
Die Depolarisation führt zu einer zeitlich verzögerten Inaktivierung des Kalium-Ionen-Kanals.
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