Humanbiologie 2
Passerelle 2020
Passerelle 2020
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Lernkarten
Bau der Nervenzellen
- Dendriten leiten nervöse Erregungen zum Zellkörper. Axon leiten vom Zellkörper weg
- Synapse: Übertragungsstelle
- Axon und Hülle bilden Nervenfaser
- Axone mit Myelinhülle leiten Erregungen schneller als Axone ohne
- Myelinhülle der Fasern wird von spezifischen Gliazellen gebildet. Bei Axonen sind es flache Schwann-Zellen
Gliazellen
- Stützen und schützen Neuronen indem sie Stofftransport von den Blutkapillaren zu den Neutronen kontrollieren
- An Erregungsleitung und -verarbeitung beteiligt
- Regenerieren Axone
Zentralen
- Graue Substanz: werden von Zellkörper und Gliazellen gebildet
- Weisse Substanz: im ZNS. Axone und weisse Myelinhüllen
Ruhe-Membranpotenzial
- Membran selektiv durchlässig. Folge: viele Ionen in der Zelle haben nicht die gleiche Konzentration wie ausserhalb. Resultiert in Spannung (Membranpotenzial)
- An ruhender Nervenzelle ca. -70mV. Zellinnere ist gegenüber der Umgebung negativ. Aussen dominieren Natrium-Ionen, Chlorid-Ionen, Kalium-Ionen und Eiweiss-Anionen.
- Ionenkanäle (Eiweisskanäle): lassen nur bestimmte Ionensorten passieren. Eiweiss-Anionen können nicht passieren
- Gewisse Ionenkanäle können durch Botenstoffe oder Spannungsänderungen geöffnet oder geschlossen werden
- Negatives Ruhepotenzial begünstigt Einwanderung positiver und Auswanderung negativer Ionen
- Ionenpumpen: Membraneiweisse, die bestimmten Ionen aktiv gegen das Konzentrationsgefälle transportieren. ADP + P liefert die dazu benötigte Energie
- Natrium /Kaliumpumpe: schafft mehr positive Ladung nach aussen als nach innen. Trägt zum Membranpotenzial bei
Was sind die Voraussetzungen, damit eine Nervenzelle erregt werden kann?
- Selektive Durchlässigkeit der Zellmembran und aktive Leistung der Natrium / Kalium-Pumpe
- Veränderung der Membrandurchlässigkeit
Erregungsbildung am Zellkörper
Änderung des Membranpotenzials
- Ionenkanäle werden geöffnet und Membranpotenzial ändert sich. Meist werden Natriumkanäle geöffnet. Natrium-Ionen wandern in die Zelle und vermindern negatives Potenzial (geht von -70mV gegen null) -> Membran wird depolarisiert
- Überschwellig: Reize, die Membranpotenzial so stark verändern, dass am Axonhügel Aktionspotenzial gebildet wird
Erregungsbildung am Axon
Bildung von Aktionspotenzialen:
- Natriumkanäle öffnen sich bei einer Wirkung eines Reizes. Natrium-Ionen dringen ein und vermindern Membranpotenzial, da sie den Überschuss negativer Ionen vermindern
- Schwellenwert von -50 mV wird erreicht und es öffnen sich spannungsabhängige Natrium-Kanäle. Natrium-Ionen depolarisieren Membran auf 0 mV und versursachen sogar positiv es Potenzial von ca. +30 mV (Aktionspotenzial)
- Kalium-Kanäle öffnen sich. Kalium-Ionen diffundieren nach aussen und das positive Aktionspotenzial verschwindet
- Natrium / Kalium-Pumpe stellt ursprüngliches Ruhepotenzial wieder her
Refraktärzeit
Zeit des Auf- und Abbaus eines Aktionspotenzials. Dauert ca. 1-2ms. In dieser Zeit kann an dieser Stelle kein Aktionspotenzial gebildet werden
Weiterleitung von Aktionspotenzialen am Axon
- Aktionspotenziale treten nur an den nicht isolierten Schnürringen
- Es fliessen Ausgleichsströmungen (A). Die Ionenwanderung schwächt Ruhepotenzial am ersten Schnürring ab. Wird der Schwellenwert dort unterschritten, folgen bekannte Veränderungen: Spannungsabhängige Natrium-Kanäle öffnen sich, Natrium-Ionen strömen ins Axon (B), ein Aktionspotenzial mit positivem Vorzeichen entsteht (C
- (C): Ausgleichsströme fliessen nach beiden Seiten
- (D): Am zweiten Schnürring öffnen sich Natrium-Kanäle. Natrium-Ionen strömen ein und es wird in (E) Aktionspotenzial gebildet
Bau der Synapse
An Axonende verzweigt sich Axon in viele Ästchen, die am Ende ein Axonendköpfchen haben. Zwischen präsynaptischer Membran des Endknöpfchens und postsynaptischer Membran ist der synaptische Spalt
Erregungsübertragung an den Synapsen
- Transmitterausschüttung: Aktionspotenziale können synaptischen Spalt nicht überspringen. Transmitter wird deshalb ausgeschüttet und in Vesikel verpackt und wandert so zur präsynaptischer Membran. Dort entleert er sich und der Transmitter gelangt in den Spalt
- Transmitter diffundiert durch den Spalt und bindet sich an Rezeptoren an der postsynaptischen Membran. Ionenkanäle öffnen sich und postsynaptisches Potenzial (PSP) ändert sich
- Transmitter bewirkt bei erregenden Synapsen das Öffnen von Natrium-Kanälen. Das PSP wird dadurch schwächer
- Bei hemmenden Synapsen werden Chlorid-Kanäle geöffnet. PSP wird verstärkt
Abbau und Abtransport des Transmitters
Kann wegdiffundiert, wiederverwendet oder inaktiviert werden
Chemische Beeinflussung der Synapsen durch Nervengifte und Drogen
- Gift kann die Ausschüttung des Transmitters blockieren: Lähmung, z.B. Botox
- Gift kann die Bindung des Transmitters an die Rezeptoren blickieren: Lähmung, z.B. Curare, Atropin
- Gift kann den Abbau des Transmitters durch ein Enzym blockieren: Dauererregung, z.B. Tabun, Sarin
Übertragung der Erregung vom Motoneuron auf die Muskelfaser
- 1:1 Übertragung
- Jeder Ast eines Axon versorgt je eine Muskelfaser. Jeder Ast trägt mehrere Endknöpfchen die zusammen mit der postsynaptischen Membran der Muskelfaser die motorische Endplatte bilden
- Muskelfaser reagiert mit Dauerkontraktion. Faser bleibt verkürzt, solange die Salve dauert.
Aufgaben des Nervensystems
- Steuert Aktionen und Reaktionen
- Regelt Körperfunktionen
- Wahrnehmungen
- Informationen ins Gedächtnis aufnehmen, speichern und wieder abrufen
- Intellektuelle Leistungen
- Zentrum der Gefühle, liefert Motivation
Schritte der Aktionen und Reaktionen
- Sinnesorgan und Sinneszelle empfangen Informationen und antworten auf bestimmte Reize mit Bildung nervöser Erregungen
- Nervensystem leitet nervöse Erregungen in sensorischen Neuronen meist zum Gehirn. Informationen werden verarbeitet. Reaktion wird geplant und über motorische Neuronen an ausführendes Organ gesendet
- Erfolgsorgane führen Befehle aus
Regulation der Körpertemperatur
- Durch Regulation wird Regelgrösse auf vorgegebenen Sollwert eingestellt. Weicht Istwert vom Sollwert ab, werden vom Regelzentrum Befehle für die nötigen Änderungen gegeben
- Regelvorgänge dienen dazu, Istwert, der sich durch Einflüsse der Umwelt verändert, dem Sollwert anzunähern. Können sowohl der Konstanthaltung als auch gezielte Veränderungen der Regelgrösse dienen
Zentralnervensystem
Gehirn und Rückenmark
Gehirn: Informations- und Steuerzentrale. Ist durch Rückenmark und 12 Hirnnervenpaare verbunden
Rückenmark: Nervenbahn vom Gehirn zu den Organen. Liegt im Wirbelkanal der Wirbelsäure.
Peripheres Nervensystem
Nerven, die das ZNS mit den Organen verbinden
Afferent und efferent
Afferent: Sensorische Nervenfasern führen Erregungen von Sensoren zu ZNS
Efferent: Motorische Nervenfasern führen Erregungen von ZNS zu Motoren
Animales und vegetatives Nervensystem
Animales NS: willkürliches. Grosshirn nimmt bewusst wahr und befiehlt
Vegetatives NS: unwillkürlich. Steuerung innerer Organe. Arbeitet mit Hormonsystem
Rückenmark (Bau und Funktion)
- Spinalnerven
- Graue Substanz
- Weisse Substanz
- Wirbel und Bandscheiben können sich gegeneinander bewegen
- Zwischen Wirbeln: Spinalnerven
- endet auf der Höhe des ersten
- Graue Substanz: besteht aus Zellkörpern und Dendriten. Im Vorderhorn Motoneuronen. In der Mitte und hinten v.a. vegetative Neuronen und Schaltneuronen. Sensorische Neuronen liegen in Spinalganglien
- Jeder Spinalnerv hat eine hintere und eine vordere Wurzel
Hintere Wurzel: Meldungen von Sinnesorganen. Sensorische Neuronen bilden auf jeder Etage links und rechts Knoten (Spinalganglion)
Vordere Wurzel: werden Befehle durch motorische Neuronen zu den Muskeln geleitet
- Weisse Substanz: enthält Nervenfasern der auf- und absteigenden Nervenbahnen. Meldungen von Sinnesorganen erreichen durch aufsteigende sensorische Bahnen das Gehirn. Dessen Anweisungen gelangen über die absteigenden motorischen Bahnen zum Erfolgsorgan
Bandscheibenvorfall und Querschnittslähmung
- Bandscheibenvorfall: Wenn Bandscheibe beschädigt oder verschoben ist, kann diese auf Spinalnerven
- Querschnittslähmung: alle motorischen Bahnen verlaufen durch das Rückenmark. Deshalb kommt es bei einer Durchtrennung bei einer Verletzung
Reflexbogen
Besteht aus dem sensorischen und dem motorischen Neuron. Ist der einfachste Funktionskreis des NS. Beispiel: Kniescheibenreflex.
Reflexe
Eigenreflex: Reflexe, bei denen Sensor im reagierenden Muskel liegt. Sind monosynaptisch: besitzen nur eine Synapse
Fremdenreflex: Sensor und Erfolgsorgan liegen an verschiedenen Orten. Beispiel: Schnelles Heben und Beugen des Beins beim Tritt auf einen Nagel. Haben mindestens ein Schaltneuron zwischen sensorischen und motorischen Neuronen
Kniescheibenreflex:Test ob Signalweiterleitung im Rückenmark funktioniert
Muskeldehnungsreflex: Muskel reagiert auf schnelle Dehnung bei z.B. einer Landung nach Sprung mit Kontraktion zum Stoss aufzufangen
- Muskelspindel wird gedehnt -> Erregung in sensorische Neuronen im RM
- Damit nicht beide Muskeln gleichzeitig Kontraktionsbefehle erhalten -> hemmende Synapse auf Beuger
Aufgaben des vegetativen Nervensystems
- Regelt mit Hormonsystem die Funktion der inneren Organe
- Überwacht Stoff-, Wärme- und Energiehaushalt
- Koordiniert Aktivitäten der Organe so, dass Versorgungssysteme nicht überbelastet werden (inneres Gleichgewicht)
- Indirekter Einfluss des willkürlichen NS
Bau des vegetativen Nervensystems
- Wichtigsten Zentren: Zwischen- und Nachhirn
- Jede vegetative Bahn vom ZNS zu einem Organ besteht aus zwei Neuronen. Der Zellkörper des zweiten Neurons liegt in Ganglion ausserhalb des ZNS.
- Sympathisches und parasympathisches NS
- Ganglien des Sympathikus bilden zwei Grenzstränge links und rechts neben Wirbelsäule. Neuronen erhalten Befehle aus Rückenmark und leiten über Axone zu den inneren Organen
- Ganglien des Parasympathikus liegen im Körper verstreut. Erhalten Befehle von Hirnnerv X (Vagus) oder aus dem untersten Teil des Rückenmarks
Sympathikus und Parasympathikus
- sind Antagonisten
- Sympathikus: erhöht unmittelbare Leistung. Beschleunigt Atmung und Kreislauf und hemmt Verdauung. Dominiert bei Stress. Dazu gehört auch das Nebennierenmark, welches Adrenalin produziert. Wichtigste Überträgerstoffe. Noradrenalin und Adrenalin
- Parasympathikus: fördert Regeneration und Aufbau von Reserven. Dominiert im Schlaf. Häufigster Transmitter: Acetylcholin
Aufgaben der Sinneszellen
- Sinneszellen reagieren auf bestimmte Reize mit Bildung nervöser Erregungen
- Sinneszellen besitzen Apparat, der die Reize aufnimmt und auf Sinneszellen überträgt
- Sensoren im Auge können nur hell und dunkel unterscheiden (und z.T. Farben)
- Sensorische Erregungen werden selektioniert. Ein Teil kann im limbischen System Empfindungen auslösen und ein Teil Wahrnehmungen im Grosshirn
Adaption
Wirkung eines Dauerreizes nimmt mit der Zeit ab. Beispiel: Man kommt in einen Raum mit starkem Geruch. Nach einer Weile fällt der Geruch nicht mehr auf
Von der Erregung zur Wahrnehmung
- Durch Adaption der Sinneszellen oder durch Selektion der sensorischen Erregungen
- Meisten sensorischen Bahnen führen durch Zwischenhirn ins Grosshirn
- Thalamus selektioniert sensorische Meldungen
Wahrnehmungen
- Im Grosshirn
- Setzt Interpretation der sensorischen Meldungen durch Vergleich mit früheren abgespeicherten Informationen voraus
- Nervöse Erregungen grundsätzlich alle gleich
- Sensorische Erregungen gelangen über bestimmte Nervenbahn in reserviertes sensorisches Feld im Grosshirn. Hier wird Wahrnehmung interpretiert
- Jede Erregung in einem sensorischen Feld löst eine Empfindung in der entsprechenden Köperregion aus
- Erklärung Phantomschmerzen (z.B. an amputiertem Finger): Für Grosshirn existiert Körperteil, solange entsprechendes sensorisches Feld intakt ist.
Sammellinse und Zerstreuungslinse
Sammellinse: sind in der Mitte dicker als am Rand. Sie bündeln parallel einfallende Strahlen so, dass sie durch den Brennpunkt F gehen.
Zerstreuungslinse: sind in der Mitte dünner als am Rand. Sie zerstreuen parallel einfallende Strahlen
Hornhaut
- Aus Bindegewebsfasern. Besitzt keine Blutgefässe
- Repariert kleine Verletzungen
- Flüssigkeitsgehalt wird durch Wasseraufnahme geregelt. Sinkt dieser, wird Hornhaut trüb (Grüner Star oder nach dem Tod)
- Wird von Kammerwasser (innen) und von Tränenflüssigkeit (aussen) versorgt
- Wirkt als Sammellinse
Iris
- Umgibt Pupille
- Enthält glatte Muskeln, mit denen die Pupillenweite zur Regulation des Lichteinlasses verändert wird (Adaption)
- Farbe ist von Pigmentgehalt abhängig
Linse
- Aus elastischen Fasern
- Vorne durch Epithel begrenzt
- Keine Blutgefässe.
- Durch Zonulafasern am ringförmigen Ciliarkörper aufgehängt
Ciliarkörper
- Bildet Kammerwasser für Augenwasser, wird ständig erneuert
- Ringförmiger Ciliarmuskel verändert Form der Linse durch Kontraktion
Abbildung auf die Netzhaut und Akkommodation
- Einfallende Lichtstrahlen werden mithilfe von Hornhaut und Linse gebündelt so, dass Objekt auf Netzhaut abgebildet wird
- Augenlinse kann durch Kontraktion des Ciliarmuskels von 16 auf max. 28 dpt erhöht werden
- Brechkraft der Linse wird so verändert, dass Bildebene auf Netzhaut fällt
- fernakkommodiertes Auge hat entspannten Ciliarmuskel. Linse ist flachgezogen
- nahakkommodiertes Auge hat ringförmigen Ciliarmuskel. Linse ist zusammengezogen
- Mit zunehmendem Alter verliert die Linse an Elastizität
Kurzsichtigkeit
- Nähe gut, Weite schlecht
- Bildebene vor der Netzhaut
- Ursache: zu langer Augapfel
- Brille mit negativer Dioptrienzahl
Weitsichtigkeit
- Nähe schlecht, Weite gut
- Bildebene hinter der Netzhaut
- Ursache: zu kurzer Augapfel oder Abnahme der Elastizität der Linse
- Brille mit positiver Dioptrienzahl