Biologie 2
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Lernkarten
was versteht man unter elektrochemischer Gradient?
- Potenzialgefälle (Potenzialgradient) und Konzentrationsgefälle (Konzentrationsgradient)
Aktiver Transport durch die Membran: Was ist das?
- Es gibt Membranmoleküle, die Stoffe entgegengesetzt ihrem elektrochemischen Gradienten durch die Membran schleusen. Dieser Transport benötigt Energie!
Was sind die Merkmale des Aktiven Transports?
- Transportrichtung ist für die jeweilige Ionenart einseitig (in oder aus Zelle)
- Transport ist aktiv: Energieaufwand
Nenne ein Beispiel für einen aktiven Transport?
- Natrium-Kalium-Pumpe
Weshalb ist die Natrium-Kalium-Pumpe so wichtig?
- Einige Natriumkanäle sind offen! (Rest überwiegend geschlossen)
- Natriumionen haben starke Diffusionskraft und Potenzialgefälle zum Zellinnern hin.
- Durch die Natrium-Kalium-Pumpe wird ein Potenzialausgleich auf null verhindert!
Erkäre die Natrium-Kalium-Pumpe! Was geht rein bzw. was raus?
Pro Aktivitätszyklus:
- 3 Na+ Ionen aus der Zelle
- 2 K+ Ionen in die Zelle
Natrium-Kalium-Pumpe: Führt das Einlassen von K+ in die Zelle zu einem Überschuss?
Nein, da spontaner Ausstrom von Kalium über offene Ionenkanäle
Natrium-Kalium-Pumpe: Wie funktioniert sie mit ATP?
- ATP aus Zellinneren wird in Adenosindiphosphat (ADP) und einem Phosphatrest gespalten. - Bindung des Phospphats am Eingang. Dadurch wird Proteinform verändert (umklappt) und Ionen transportiert.
In welcher Zeitspanne laufen "Leckströme" ab? Falls Natrium-Kalium Pumpe ausser Kraft?
innert Minuten. Nach ca. 10 Minuten findet ein Konzentrationsausgleich statt- Bereich stirbt ab.
Was geschieht, wenn das Gehirn zu wenig Sauerstoff oder Glukose erhält?
- Es kann kein ATP synthetisiert werden. Dies führt zum Zusammenbruch der Natrium-Kalium-Pumpe. Dadurch kommt es zu einem Einstrom von Wasser in das innere der Zelle. Konzentrationsausgleich innert 10 Min. - Bereich stirbt ab.
Nenne ein Beispiel für einen Ausfall der Natrium-Kalium-Pumpe?
Schlaganfall
Mit welcher Technik kann man die brownsche molekularbewegung bildgebend nachweisen?
Diffusionsbildgebung
Was kann man mit der Diffusionbildgebung sichtbar machen?
- die brownsche Molekularbewegung:
- man sieht so, ob sich die Diffusion einschränkt oder nicht
Wo wird die Diffusions bei der Diffusionsbildgebung gemessen?
Im Extrazellulärraum
Was passiert, wenn keine Diffusion stattfindet?
Zellen nehmen an Volumen zu
Was zeigt uns die Perfusionsbildgebung?
Ob die Hirndurchblutung beeinträchtigt ist oder nicht.
Keine Glukose/Sauerstoff - kein ATP, keine N/K-Pumpe
Was ist eine Hypoperfusion?
- Minderdurchblutung (z.B. bei einem Schlaganfall) durch eingeschränkte Diffusion
Was ist eine Hyperperfusion?
Zu starke Durchblutung, Übererregung des Gehirns. (z.B. bei Epilepsie)
Was konvergiert auf Dendriten?
Axone anderer Zellen aber auch Dendriten miteinander.
Wie nennt man den passiven Transport auch noch?
- elektrotonische Erregungsleitung
Was sind die Merkmale einer elektrotonischen Erregungsleitung?
- Rasche Fortleitung der Depolarisation mit abnehmender Stärke.
- kurze Ausbreitungsstrecke und Leckstrom
Was ist der Grund für eine rasche, passive Ausbreitung der Depolarisation?
- Ionen sind sehr beweglich in wässriger Lösung
- Ionen bewegen sich weiter durch Anziehungs und Abstossungskräfte, Auslenkung von Nachbarionen, die sich Fortsetzt.
Weshalb hat die Elektrotonische Erregungsleitung eine kurze Ausbreitungsstrecke und Leckstrom?
- Die bei der Polarisation weniger negative Ladung im Zellinnern führt zu vermehrtem Auswandern der positiven Kalium Ionen = Leckstrom
- Die Natrium-Kalium-Pumpe sorgt zusätzlich für aktiven Transport positiver Ladungen aus der Zelle (Abklingen der Depolarisation, kurze Ausbreitungsstrecke (0.2-1mm in Neuron)
Wo kommt elektrotonische Erregungsleitung vor?
- Häufig an Membranen von Dendriten
- Dort, wo Ausbreitung der Potenzialveränderung nur über kurze Strecke geschehen muss
- wo Neuronen dicht gepackt sind
- Auf Ebene kleiner, lokaler Neuronen Gemeinschaften
Von was ist die Leitungsgeschwindigkeit der elektrotonischen Erregungsleitung abhängig?
Vom Durchmesser der Faser:
- Je grösser Durchmesser, desto mehr Ionen haben Platz und leiten Strom
- Verlust von Ionen über Membran geringer bei grossem Durchmesser, weil mehr Ionen in der Mitte statt Peripherie sind = weniger Leckstrom, mehr Ionen für Impulsweiterleitung.
Ist die elektrotonische (passive) Erregungsleitung im Gehirn weit verbeitet?
ja
Was ist der Vorteil von Aktionspotenzialen?
- Potenzialveränderungen können über grosse Distanzen weitergeleitet werden
Was ist die Voraussetzung für die Entstehung eine AP?
Potenzialverschiebung der Membran muss eine gewisse Schwelle überschreiten
Was ist mit dem Alles-Oder-Nichts Gesetz gemeint?
Amplitude des AP ist immer gleich, unabhängig von der Reizstärke! Bedingung: Membran muss zur Schwelle depolarisiert werden.
Je grösser die Reizintensität bei einem AP desto...
- schneller wird der Gipfelpunkt des AP erreicht.
AP: Wie spiegelt sich die Intensität eines Reizes wieder?
- in der Frequenz und Anzahl der durch den Reiz ausgelösten Aktonspotenzialen (Digital)
- in der Steilheit des Aufstrichs
Wo lassen sich AP besonders leicht auslösen?
- Am Axonhügel und längs des Axons
Abläufe beim AP:
- Anstieg der Natrium-Permeabilität = Aufstrich; positive Werte des Membranpotenzials
- Natriumkanäle schlissen nach 1 ms. gehen in inaktivierten Zustand bis Ruhepotenzial wieder erreicht ist.
- Nach Überschreiten der AP Schwelle kommt es zum Kalium Ausstrom: Positivierung des Zellinnerns treibt die Kalium Ionen hinaus.
- Zellinneres wird durch verlassen der positiven Kalium Ionen wieder negativer bis Ruhepotenzial erreicht ist.
- Kalium Ionen Ausstrom hältnoch etwas an: Hyperpolarisierung / Nachpotenzial
- Die Natrium-Kalium Pumpe sorgt für Herstellung des Ruhepotenzials
Refraktärphase:
= Zeitspanne, in der Membran nicht erneut erregbar ist.
Absolute Refraktärphase:
- Vollständige Unempfindlchkeit während früher Phase der Repolarisation (Abstieg des AP)
Relative Refraktärphase:
- Erhöhte Reizstärke notwendig, um weiteres Aktionspotenzial auszulösen; wähend später Repolarisation und Nachpotenzial
Leitungsgeschwindigkeit unmyeliniserte Fasern?
- proportional zur Faserdicke
- Langsamer Signalstransport (ca. 10m/s)
Weshalb ist die Leitungsgeschwindigkeit von unmyeliniserten Fasern so langsam?
- wegen starker Ionenwanderungs-Prozessen in der Zelle und aus der Zelle heraus während des Aktionspotenzials.
Weshalb sind Schmerzfasern so langsam?
- werden elektrotonisch weitergeleitet
Mit was kann man die Myelinscheide vergleichen?
Mit einem elektrischen Isolator: Ionenstrom wird aus dem Zytoplasma verhindert.
