Lernmodul mit Lösungen für Aufgaben zum Thema Nervensysteme

Roland Heynkes, 29.10.2024

Diese Seite dient der Selbstkontrolle für diejenigen, die Aufgaben zum Lerntext Nervensysteme selbständig bearbeitet haben und nun ihre Antworten überprüfen wollen.

Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Was ist ein Nervensystem?".
a1 Definiere die Begriffe Axon, Dendrit, Hüllzelle, Markscheide, Nervenzelle, System!
a2 Nenne die Elemente und die Funktionen des Hydra-Nervensystems!
Die Elemente des diffusen Nervennetzes des Süßwasserpolypen Hydra sind Nervenzellen. Die Funktionen des Hydra-Nervensystems sind die Wahrnehmung von Berührungen und die Steuerung von Bewegungen.
a3 Erkläre, warum sich jedes lebende Lebewesen in einer Art Fließgleichgewicht befindet!
Ähnlich wie beim System Flugzeug ist auch in Nervensystemen keine einzelne Nervenzelle unersetzlich. Zwar müssen unverzichtbare Leistungen auch in einem Nervensystem erbracht werden, aber nicht mehr funktionierende Nervenzellen können durch andere ersetzt werden. Es gehört sogar zu den typischen Eigenschaften aller lebenden Lebewesen, dass sie nach dem Prinzip des Fließgleichgewichts ständig ihre gesamte Materie austauschen, während sie sich selbst als lebende Systeme sehr viel langsamer verändern.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "unsere Nervensysteme".
b1 Definiere die Begriffe motorisch, sensorisch, Nervenzellkörper, Nervenfaser und Nervenbahn!
b2 Beschreibe die Unterscheidung zwischen zentralem und peripherem Nervensystem!
Man unterscheidet zwischen zentralem und peripherem Nervensystem. Zum zentralen Nervensystem zählen das Gehirn im Schädel und das Rückenmark in der Wirbelsäule. Der Rest heißt peripheres Nervensystem.
b3 Nenne die Bestandteile des willkürlichen und des unwillkürlichen Nervensystems!
b4 Beschreibe ausführlich die drei Teile des autonomen Nervensystems!
Innerhalb des autonomen Nervensystems unterscheidet man:
b5 Nenne die Zahlen der Nervenzellen in den drei bis jetzt bekannten Gehirnen des menschlichen Körpers!
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Wozu gibt es Nervensysteme".
c1 Nenne die Funktionen der beiden größten menschlichen Gehirne!
c2 Erkläre außerordentliche Länge vieler Axone!
Das Zentralnervensystem erhält durch die Axone sensorischer Nerven Informationen von Sensoren und Sinnesorganen, verarbeitet diese und übermittelt durch die Axone in motorischen Nerven Befehle an Muskeln. Dabei müssen Axone Entfernungen von bis zu etwa 1 Meter überbrücken.
c3 Erkläre, warum das menschliche Kopfgehirn als einziges Organ nicht ausgetauscht werden kann!
Das menschliche Kopf-Gehirn kann als einziges Organ nicht ausgetauscht werden, weil es den größten Teil dessen enthält oder erzeugt, was uns als Persönlichkeiten ausmacht.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Aufbau von Nervenzellen und Nerven".
d1 Definiere die Begriffe Axonhügel, Schnürring, Synapse, Zellkörper!
d2 Nenne die Strukturen, durch die Nervenzellen untereinander Informationen austauschen!
Die Strukturen, durch die Nervenzellen untereinander Informationen austauschen, sind Axone, die in Synapsen mit Dendriten oder Zellkörpern anderer Nervenzellen verbunden sind.
d3 Nenne die Funktionen des Zellkörpers, der Dendriten und des Axons!
d4 Erkläre, warum die Dendriten so verzweigt sind!
Die Dendriten sind so verzweigt, weil dadurch die Oberfläche einer Nervenzelle extrem vergrößert wird. Das schafft Platz für Tausende Synapsen, über die eine Nervenzelle Informationen von anderen Nervenzellen oder von Sinneszellen aufnehmen kann.
d5 Beschreibe den (strukturellen) Zusammenhang zwischen Markscheide, Hüllzelle und Schnürring!
Der strukturelle Zusammenhang zwischen Markscheide, Hüllzellen und den Schnürringen besteht darin, dass die ein Axon isolierende Markscheide aus Hüllzellen besteht, zwischen denen sich Schnürringe befinden.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "chemische Synapsen".
e1 Definiere die Begriffe Endknöpfchen, Neurotransmitter, postsynaptische Membran, präsynaptisch, Rezeptor, Synaptischer Spalt!
e2 Nenne die Aufgabe einer Synapse!
Synapsen übertragen Signale zwischen zwei Nervenzellen oder zwischen einer Nervenzelle und einer anderen Zielzelle (Drüsenzelle oder Muskelzelle).
e3 Beschreibe ausführlich die Signalübertragung an einer Synapse!
Erreicht ein elektrisches Signal (Aktionspotential) das Endknöpfchen, dann verschmelzen in ihm winzige Bläschen mit seiner Zellmembran und entlassen ihren Inhalt (Neurotransmitter) in den synaptischen Spalt. Die Neurotransmitter-Moleküle durchqueren den synaptischen Spalt und verbinden sich auf der anderen (postsynaptischen) Seite des synaptischen Spalts mit Rezeptor-Molekülen in der Zellmembran der Zielzelle. Jeder Transmitter passt (wie ein Schlüssel in ein Schloss) zu genau einer Sorte von Rezeptoren. Die beiden bleiben normalerweise nur für sehr kurze Zeit miteinander verbunden und trennen sich dann wieder. Während dieser Verbindung reagiert der Rezeptor mit einer Formveränderung, die seine spezifische Funktion auslöst. Das kann die Öffnung eines Ionenkanals, die Aktivierung eines Enzyms oder etwas anderes sein. Im synaptischen Spalt werden die Neurotransmitter-Moleküle meistens rasch von Enzymen zerlegt. Die Bruchstücke oder auch ganze Neurotransmitter werden in eine der Zellen (meistens in das Endknöpfchen) wieder aufgenommen. Dort werden sie wenn nötig wieder zusammengesetzt und in neue Bläschen verpackt.
e4 Erkläre den Grund für die enorme Vielfalt unterschiedlicher Neurotransmitter!
Die Vielfalt der Neurotransmitter und Cotransmitter macht es möglich, dass eine Nervenzelle mit verschiedenen Rezeptoren unterschiedlich auf verschiedene Neurotransmitter anderer Nervenzellen reagiert.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Nervenfasern, Nervenfaserbündel und Nerven".
f1 Beschreibe den Aufbau einer Nervenfaser!
Nervenfaser heißt die Summe aus einem Axon und einer mehr oder weniger ausgeprägten Hülle aus Hüllzellen oder anderen Gliazellen.
f2 Beschreibe den Aufbau eines Nervenfaserbündels!
Nervenfaserbündel heißt ein von Bindegewebe umgebenes Bündel von vielen Nervenfasern.
f3 Beschreibe ausführlich, wie ein Nerv aufgebaut ist!
Nerv nennt man ein Bündel aus mehreren Nervenfaserbündeln und mindestens einem Blutgefäß.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Wie Aktionspotentiale wandern".
g1 Erkläre die Entstehung eines Aktionspotentials!
Wenn sich an den postsynaptischen Membranen der Dendriten einer Nervenzelle Neurotransmitter nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip zeitweise mit zu ihnen passenden Rezeptoren verbinden, verändern die Rezeptoren ihre Form und werden durchlässig für bestimmte Ionen. Dadurch kommt es lokal zu geringfügigen Änderungen der elektrischen Spannungen an der Zellmembran des Nervenzellkörpers. Diese Spannungänderungen breiten sich aus, addieren sich und erreichen den Axonhügel. Wird dort eine bestimmte Spannung erreicht, dann löst dies am Axonhügel einen elektrischen Impuls aus, den man Aktionspotential nennt.
g2 Erkläre den Mechanismus der Weiterleitung von Aktionspotentialen!
Die Spannungsänderung an einer Stelle führt zur Öffnung spannungsabhängiger Ionenkanäle in der unmittelbaren Nachbarschaft, was wiederum auch dort die Öffnung der spannungsabhängigen Ionenkanäle zur Folge hat, sodass das Signal der Spannungsänderung immer weiter wandert.
g3 Erkläre, warum die Aktionspotentiale immer nur vorwärts und nicht wieder zurück wandern!
Ein Aktionspotential kann nicht wieder zurück wandern, weil da, wo es gerade entlang lief, nicht sofort wieder eine Ladungsumkehr erfolgen kann. Denn das ist erst möglich, wenn die Natrium-Kalium-Pumpe wieder eine ausreichende elektrische Spannung zwischen der Innen- und der Außenseite der Membran aufgebaut hat.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Das Reiz-Reaktions-Schema".
h1 Beschreibe das Reiz-Reaktions-Schema!
Sinnesorgane reagieren auf passende Reize, indem sie Impulse durch Nervenfasern zum Zentralnervensystem (ZNS) schicken. Dort wird die Information verarbeitet. Das Zentralnervensystem muss die Bedeutung der Information erkennen und eine angemessene Reaktion planen. Danach schickt es geeignete Impulse durch Nervenfasern zu ausführenden Organen wie Muskeln oder Drüsen.
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Diese Tabelle zeigt meinen Lösungsvorschlag zum Kapitel: "Vom Reiz zur Reaktion".
h2 Nenne in der richtigen Reihenfolge die Elemente unserer Nervensysteme, die an der Reaktion auf einen Reiz beteiligt sind!
Die an der Reaktion auf einen Reiz beteiligten Elemente unserer Nervensysteme sind Sinnesorgane, Nervenfasern, Zentralnervensystem (ZNS) schicken. Dort wird die Information verarbeitet. Das Zentralnervensystem, Nervenfasern und Muskeln oder Drüsen.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "Reflexe".
i1 Definiere den Begriff Reflex!
Reflex nennt man einen Vorgang, bei dem eine Reaktion auf einen Reiz zwar im Zentralnervensystem ausgelöst wird, aber nicht im Großhirn und deshalb unbewusst.
i2 Beschreibe in Worten und mit einer Skizze den Ablauf eines Kniesehnenreflexes!
Klopft man mit einem Hämmerchen auf das Kniescheiben-Band, dann wird dieses dadurch nach innen verschoben und verbogen. Infolgedessen werden die Kniescheibe und der obere Teil der Sehne nach unten gezogen. Dabei dehnt die selbst kaum dehnbare Sehne ein wenig den vorderen Oberschenkelmuskel (Schenkelstrecker). Gleichzeitig werden auch die in diesem Muskel steckenden Muskelspindeln gestreckt. Dadurch öffnen sich Kanäle und es entstehen Aktionspotentiale, die durch die Axone zu ihren Endknöpfchen im Rückenmark wandern. Darin verzweigt sich das den Reiz meldende Axon und aktiviert zwei Nervenzellen - eine motorische und eine kleine Zwischennervenzelle (Zwischenneuron). Der Axonhügel der motorischen Nervenzelle erzeugt daraufhin einen elektrischen Impuls (Aktionspotential) und leitet diesen durch sein Axon zurück in den gedehnten Muskel. Dort verzweigt sich das Axon und seine wegen ihrer besonders großen Fläche motorische Platten genannten Endknöpfchen übertragen das Aktionspotential auf mehrere Muskelfasern. Diese werden dadurch veranlasst, sich zusammenzuziehen und so die passive Dehnung des Muskels auszugleichen. Gleichzeitig hemmt das kurze Zwischenneuron die motorische Nervenzelle, die ansonsten vielleicht gleichzeitig den Gegenspieler des aktivierten Muskels aktivieren würde. Das folgende Schema soll diesen Vorgang veranschaulichen.
Gelenk
i3 Nenne die möglichen Zielzellen von Endknöpfchen!
Die möglichen Zielzellen von Endknöpfchen sind Nervenzellen, Drüsenzellen und Muskelzellen.
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Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge zum Kapitel: "das Gehirn".
j1 Nenne das Organ, das mehr als 99% aller Zellkörper unserer Nervenzellen enthält!
Schätzungsweise 99,9% der Zellkörper unserer Nervenzellen liegen in den eher grau aussehenden Bereichen des zentralen Nervensystems (Hirn und Rückenmark), vor allem in der stark gefalteten Großhirnrinde und im Kleinhirn sowie im Inneren des Rückenmarks.
j2 Beschreibe die Unterschiede zwischen grauen und weißen Bereichen des Gehirns!
Die Nervenzellkörper liegen in den eher grau aussehenden Bereichen des zentralen Nervensystems (Hirn und Rückenmark), vor allem in der stark gefalteten Großhirnrinde und im Kleinhirn sowie im Inneren des Rückenmarks. Die weiter innen im Gehirn und außen im Rückenmark gelegenen weißen Bereiche bestehen aus Axonen und Begleitzellen (Gliazellen), die für die Versorgung (und Isolierung) zuständig sind.
j3 Ermittle das durchschnittliche Gewicht der Gehirne weiblicher Menschen!
Nehmen wir der Einfachheit halber an, es gebe gleich viele Frauen wie Männer, männliche Gehirne seien im Durchschnitt 100 Gramm schwerer als Frauenhirne und das durchschnittliche Gewicht menschlicher Gehirne sei 1350 Gramm. Dann müssten im Durchschnitt weibliche Gehirne 1300 Gramm und männliche durchschnittlich 1400 Gramm wiegen.
j4 Beschreibe, wodurch unser kompliziertestes und noch lange nicht vollständig verstandenes Organ geschützt wird!
Unser Gehirn wird durch Schädelknochen und Hirnhäute besonders geschützt, das Rückenmark durch die Wirbelknochen.
j5 Nenne unsere Gehirnbereiche, die paarig bzw. nur einmal vorkommen!
Großhirn, Zwischenhirn und Kleinhirn sind in je zwei Hälften unterteilt, während Brücke, Mittelhirn und Nachhirn nur einmal vorkommen.
j6 Beschreibe die im Lerntext erwähnten Aufgaben der verschiedenen Gehirnbereiche!
j7 Erkläre die Bedeutung der seltsamen Darstellung eines Menschen auf seiner Großhirnrinde!
Sensorischen Bereiche der Großhirnrinde verarbeiten von den Sinneszellen kommende Signale. Dabei ist die Haut von Lippen und Händen aufgrund großer Sinneszell-Dichte stark überrepräsentiert.
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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0