Lösungen für Aufgaben zur Erarbeitung von Buchinhalten

Lösungen für Aufgaben zur Erarbeitung von Buchinhalten

Lösungen für Aufgaben zur Erarbeitung von Buchinhalten

Roland Heynkes, 4.10.2018

Diese Seite dient der Selbstkontrolle für diejenigen, die ihre Antworten mit meinen vergleichen wollen.

1	Ermittle mit Hilfe der ersten beiden Sätze der Seite 154, ob unser Buch die Dendriten als Teil der Nervenzelle darstellt oder nicht!
Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge.
	Im ersten Satz wird behauptet, Nervenzellen bestünden aus dem Zellkörper. Dem widerspricht implizit der zweite Satz mit der korrekten Feststellung, dass am Zellkörper noch die Dendriten hängen. Weil die Dendriten ebenfalls Bestandteile einer Nervenzelle sind, kann die Nervenzelle nicht nur aus dem Zellkörper bestehen.
2	Vergleiche die Aussagen im 3. Satz des ersten mit der Erklärung im 5. Satz des zweiten Abschnittes!
	Im ersten Abschnitt wird behauptet, die Dendriten nähmen elektrische Signale von Sinneszellen oder anderen Nervenzellen auf. Dem widerspricht der zweite Abschnitt mit der meistens richtigen Feststellung, dass die Signalübertragung an den Synapsen chemisch mit Hilfe von Transmittern erfolgt.
3	Definiere mit Hilfe der Seite 154 und des Glossars ab Seite 314 die Fachbegriffe Nervenzelle, Zellkörper, Dendrit, Axon, Axonhügel, Nerv, Markscheide, Hüllzelle, Schnürring, Endknöpfchen, Synapse, synaptischer Spalt, postsynaptische Membran, Transmitter und Rezeptor!
	Nervenzellen sind Zellen, die über zahlreiche Dendriten und ein Axon mit vielen anderen Zellen kommunizieren. Zellkörper nennt man eine Zelle ohne ihre Fortsätze. Für die meisten Quellen gehört auch der Zellkern nicht zum Zellkörper. Manche schließen sogar die Organellen davon aus. Dendriten heißen die zahlreichen dünnen Ausläufer am Zellkörper, die angeblich elektrische Signale von Sinneszellen oder anderen Nervenzellen aufnehmen und in Richtung Zellkörper weitergeben. In Wirklichkeit sind die von Dendriten aufgenommenen Signale meistens nicht elektrischer, sondern chemischer Natur. Axon heißt der lange Zellfortsatz, durch den Nervenzellen ihre Signale abschicken. Streng genommen spricht man aber nur von einem Axon, wenn dieser ansonsten nur Neurit genannte Fortsatz von elektrisch isolierenden Mark- bzw. Myelinscheiden umgeben ist. Die vom Buch erwähnten Axone ohne Hüllschicht gibt es deshalb gar nicht. Axonhügel heißt der noch relativ dicke Anfangsbereich eines Axons. Hier werden die Aktionspotentiale (wandernde elektrische Signale) erzeugt bzw. gestartet. Danach laufen sie das ganze Axon entlang. Nerv nennt man ein Bündel aus mehreren oder vielen Axonen. Markscheide heißt eine mehrschichtige, elektrisch isolierende, aus den Zellmembranen spezieller Hüllzellen bestehende Hüllschicht um ein Axon. Hüllzelle oder genauer Schwann-Zelle nennt eine nur im peripheren Nervensystem eines Wirbeltiers vorkommende Gliazelle, die sich um einen Abschnitt eines Axons wickelt und es dadurch elektrisch isoliert. Im Gegensatz zu den im Gehirn die Axone ummantelnden Oligodendrozyten können Schwann-Zellen das Nachwachsen verletzter Axone fördern. Schnürringe nennt man die Lücken zwischen den Hüllzellen entlang eines Axons. Endknöpfchen heißen die Verdickungen an den Enden der Axone und anderen (hüllenlosen) Neuriten. Synapse nennt man eine Verbindungstelle zwischen einem Endknöpfchen und einer Zielzelle. Synaptischer Spalt heißt der Zwischenraum (Spalt) zwischen einem Endknöpfchen und der Zellmembran (postsynaptischen Membran) der Zielzelle. Postsynaptische Membran heißt wie der Name sagt, in einer Synapse die Membran, die hinter (postsynaptisch) dem synaptischen Spalt liegt, wo sie Teil der Zielzelle ist und die Rezeptoren trägt, an welche die Neurotransmitter binden. Transmitter (Botenstoffe) oder genauer Neurotransmitter nennt man die relativ kleinen Moleküle, welche als Reaktion auf ankommende elektrische Signale (Aktionspotentiale) aus winzigen Bläschen aus dem Inneren eines Endknöpfchens in den synaptischen Spalt freigesetzt und von Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran gebunden werden, die daraufhin eine Reaktion in der Zielzelle auslösen. Rezeptoren sind Proteine, die so spezifisch zu einem bestimmten Stoff (in diesem Fall zu einem Neurotransmitter) passen wie ein Schloss zu einem Schlüssel.
4	Überprüfe, ob bzw. wie unser Buch den Mechanismus der Signalweiterleitung erklärt!
	Anstatt den Mechanismus auch nur ansatzweise zu erklären, heißt es in unserem Buch nur, die elektrischen Signale würden von den Dendriten weitergeleitet, indem sich an der Membran die elektrische Spannung geringfügig ändert. Dabei wäre es so einfach gewesen, die Sache durch den Hinweis verständlich zu machen, dass die Spannungsänderung an einer Stelle zur Öffnung von Ionenkanälen in den unmittelbaren Nachbarschaft führt, was wiederum auch dort die Öffnung der Ionenkanäle zur Folge hat, sodass das Signal der Spannungsänderung immer weiter wandert.
5	Erkläre die Entstehung eines elektrischen Impulses (Aktionspotentials)!
	Zur Lösung dieser Aufgabe muss man auf der Buchseite verstreute Informationen zusammensetzen. Dann erfährt man, dass es an den postsynaptischen Membranen einer Nervenzelle aufgrund der zeitweisen Verbindung von Neurotransmittern mit zu ihnen passenden Rezeptoren (nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip) zu geringfügigen Änderungen der elektrischen Spannungen an den Membranen kommt. Diese Spannungsänderungen 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.
6	Nenne die möglichen Zielzellen von Endknöpfchen!
	Die möglichen Zielzellen von Endknöpfchen sind Nervenzellen, Drüsenzellen und Muskelzellen.
7	Erkläre mit Hilfe des zweiten Abschnittes der Seite 154 und Abbildung 3 den Mechanismus der Signalübertragung chemischer Synapsen!
	Hat ein elektrisches Signal (Aktionspotential) ein Endknöpfchen erreicht, dann wandern Bläschen zum synaptischen Spalt. Dort verschmelzen sie mit der Zellmembran und entlassen Transmitter-Moleküle in den synaptischen Spalt. Auf der anderen (postsynaptischen) Seite des Spaltes binden die Moleküle an Rezeptoren, die daraufhin elektrische Impulse erzeugen. Das tut ein Rezeptor solange, bis das Neurotransmitter-Molekül von einem Enzym zerlegt wurde. Die zerlegten Neurotransmitter werden ins Endknöpfchen zurück transportiert, wieder zusammengesetzt und in neue Bläschen verpackt.
8	Nenne die Angaben der Abbildung 4 zu den Anzahlen von Nervenzellen und Synapsen in Gehirnen junger Menschen, der Gesamtlänge ihrer Nerven sowie der maximalen Leitungsgeschwindigkeit ihrer ummantelten Nerven!
	Junge Menschen sollen im gesamten Körper ungefähr 3 x 10¹⁰ Nervenzellen und 10¹⁴ Synapsen besitzen. Die Gesamtlänge aller Nerven im Körper eines Erwachsenen soll etwa 768.000 km betragen. Axone (nicht Nerven) mit Markscheide sollen elektrische Impulse mit 120 Metern pro Sekunde weiterleiten.

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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0