Regelkreise
Block 3
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Lernkarten
Wie wird eine Elektrisch erregbare Zelle definiert?
Sie können Aktionspotentiale generieren
Wie werden Aktionspotentiale generiert?
Zelle generiert bzw. verändert Membranpotentiale, die die Permeabilität für dasjenige Ion hoch hält, dessen Gleichgewichtspotential dem des gerade gewünschten Membranpotentials entspricht.
Wie kann man die Rolle des Natriums beweisen?
Blockade der Na-Kanäle (-->kein AP)
Ersatz von Natrium mit Cholin -> zunehmende Verminderung des extrazellulären Natriums
Wie kommt der Natriumeinstrom in Gang?
Die Natriumkanäle sind mit einem Gate ausgestattet. Dieses öffnet sich nur, wenn ein eine kritische Depolarisation einen Schwellenwert auslöst, welche dann das Gate komplett öffnet.
Was ist nötig um eine erfolgreiche Aktionspotentialauslösung zu bekommen?
Reizzeit und Reizintensität müssen stimmen.
Was ist besonders für das Schwellenpotential?
Alles-oder-nichts-Gesetz. Sobald der Schwellenwert erreicht ist, startet das AP und kann nicht mehr gebremst werden
Depolarisation und Repolarisation sind sich selbst unterhaltende Prozesse, wie wird das auch genannt?
Regenerativ
Warum können AP nicht beliebig hintereinanderfolgen?
Refraktärverhalten (absolute und relative Refraktärzeit)
Was sind Funktionen des AP?
- Informationsübertragung
- Sekretionsauslösung bei endokrinen Zellen
- Auslösung der Muskelkontraktion (Kontraktionsauslösung bei Muskelzellen)
Was ist Depolarisation und Repolarisation?
Depolarisation: Nach Erreichen des Schwellenpotentials öffnen sich die Na-Kanäle
Repolarisation: Kaliumstrom zur Wiederherstellung des GG-Potentials
Was können Messtechniken für das AP sein?
- Messung der Spannung über der Zellmembran (Mikroelektrode intrazellulär, eine Referenzelektrode extrazellulär in Badelösung -> Differenz) --> Welches Membranpotential?
- Verwendet für:
- Messung Ruhepotential
- Messung Aktionspotentials
- Verwendet für:
- Stromklemme/current clamp (Einspeisung eines vordefinierten Spannungsverlaufes in Differenzverstärker resultiert in Injektion eines dem Spannungssignal proportiionalen Stromes in die Zelle) --> Wie reagiert das Membranpotential einer Zelle, wenn experimentell Strom vordefinierter Grösse über die Zellmembran fliesst?
- Verwendet für:
- Messung \(r_m\space und \space c_m\)
- Bestimmung von Schwellenpotentialen, etc.
- Verwendet für:
- Spannungsklemme/voltage clamp --> Welcher Strom fliesst über die Zellmembran, wenn das Membranpotential experimentell auf eine vordefinierte Grösse geklemmt (clamped) wird? (Input vom Membranpotentialsverlauf in die Zelle mit Messung am anderen Ende. Das gemessene wird dann zurückgesendet zum Differenzverstärker, welche die Information aufnimmt und seinen Input ändert. Das geht als Regelkreis so weiter bis das gewünschte Resultat eintrifft.
- Messung von spannungsabhängigen Membranströmen durch Kanäle, Carrier und Pumpen
- Erlaubt unter anderem Untersuchung von Membranströmen, die dem AP zugrunde liegen
Warum sind elektrische Signalübermittlungen zwischen Zellen nicht möglich? Gibt es Ausnahmen?
Aus physikalischen Gründen nicht möglich (der Strom, bzw. das Signal würde einfach ins Leere schiessen und nur knapp oder gar nicht zu der anderen Zelle gelangen).
Ja, wenn die Zellen über Gap-Junctions verbunden sind.
Elektrische Synapsen (Gap-J.) sind...
Chemische Synapsen (Synapse) sind...
1. Im Prinzip bidirektional
2. Im Prinzip unidirektional
Welche Eigenschaften können Gap Junctions in ihrer Leitung beeinflussen?
Von was hängen diese Eigenschaften ab?
- Chemische Regulation: Durch starke Erhöhung von Ca2+ und H+ schliessen sie sich
- Leitfähigkeit durch Phosphorylierung beeinflusst
- Verminderte Leitfähigkeit bei Vorliegen erhöhter intrazellulärer Spannungsdifferenzen
Sie hängen vom Connexin-Subtyp und der endgültigen Zusammensetzung der inviduellen Gap-Junction Kanäle ab, welche:
- homomeric - homomeric
- homomeric - heteromeric oder
- heteromeric - heteromeric sein können
Was ist wichtig bei der Transmitterausschüttung und dem AP zu beachten?
Nicht jedes AP verursacht eine Transmitterausschüttung! Vor allem nicht wenn Ca2+ fehlt, welches für die Transmitterausschüttung notwendig ist.
Wo kommen Gap Junctions vor und was sind ihre Aufgaben?
Kommen vor in allen Zellen ausser Skelettmuskel- und Blutzellen
Funktion: Bildung zellulärer (meist homozellulärer, aber auch heterozellulärer) Netzwerke, mit dem Ziel der Koordination zellulärer Aktivitäten
- Impulsausbreitung (Herzmuskel, glatter Muskel)
- Metabolische Kooperation
- Embryogenese, Zelldifferenzierung, Zellprolieferation (Rolle auch bei Krebs)
Wofür ist Ca2+ in den Synapsen wichtig?
Ohne Ca2+ können die Vesikel nicht mehr in die Membran aufgenommen werden. Somit können auch keine Transmitter freigesetzt und kein Signal weitergeleitet werden.
Welches lässt sich besser reizen und warum? Dicke oder dünne Axone
Dicke Axone, da sie kleinere Stimulusamplituden besitzen
Nenne ein paar Oberarten von Transmittern
- Acetylcholin
- Monoamine (Dopamine, Noradrenalin, Adrenalin, Serotonin)
- Aminosäuren (Glutamat, Glycin, GABA (Gamma-Amino-Butter-Säure)
- Peptide
Wofür sind GABA-Rezeptoren da?
Sie hemmen die Nervenzellen indem sie den Neurotransmitter GABA binden.
Verschiedene Arten und Wirkungsweisen: http://flexikon.doccheck.com/de/GABA-Rezeptor
Chemische Signalübertragung Seite 18/19
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Wie lautet die Formel für die Coulomb-Kraft?
\(F_c= {{1\over 4\times \pi \times \epsilon_0} \times {q_1\times q_2\over r^2}}\)
Die Amplitude der Wechselspannung U ist umso grösser,
Welches sind physikalische Auswirkungen auf den menschlichen Körper wenn Strom durchfliesst?
- Äussere/Innere Verbrennungen
- Flüssigkeitsverluste + Verkochung
- Blendung bei Lichtbögen
Welches sind physiologische Auswirkungen auf den menschlichen Körper wenn Strom durchfliesst?
- Muskelkontraktion
- Nervenerschütterung
- Muskelverkrampfung
- Blutdrucksteigerung
- Herzstillstand
- Vorhofflimmern
- Herzkammerflimmern
Wieviel Strom kann durch den menschlichen Körper gehen, gestartet von der linken Hand und zu beiden Füssen, bei einer Spannung von 240V?
Durch den menschlichen Körper geht ein Widerstand von 1'000 Ohm daher. Dies führt zu I = U/R --> 240 mA
Bei wie hoher Stromstärke kann Niederfrequenter Wechselstrom schon zum Tode führen (und durch was)?
Bei wie hoher Stromstärke wird die Stromzufuhr unterbrochen bei einer FI-Sicherung?
bei ca. 20-50 mA durch Kammerflimmern
ab 30 mA
Was sind Faktoren, die das Ausmass der Gefährlichkeit vom Strom bestimmt?
- Stromstärke
- Einwirkungsdauer des Stromes
- Stromweg durch den Körper (Stromdichte am Herz)
- Stromart (Gleichstrom, Wechselstrom, Frequenz)
Ab wann sind folgende Stromarten tödlich?
- Wechselstrom
- Gleichstrom
- 20 mA+
- 100 mA+
Was ist positive und was negative Rückkoppelung? Was ist bei beiden wichtig zu wissen?
- Pos. Rückkoppelung: Exponentielles Wachstum, jedoch meist instabil!
- Neg. Rückkoppelung: exponentielles Anschmiegen an den Sollwert, falls die Verzögerung klein und das negative Feedback schwach ist (nur dann stabil). Sollte aber die Verzögerung gross und das Feedback stark sein, dann sind Schwingungen statt ein Anschmiegen möglich, welches ausser Kontrolle geraten kann.
Wie werden die Sinne auch anders bezeichnet?
Bestimmt der Reiz die Sinnesmodalität?
Als (Sinnes-)Modalitäten.
Nein, das gereizte Sinnesorgan bestimmt die Sinnesmodalität (spezifische Sinnesenergien).
Was ist ein adäquater Reiz?
Die Reizform, auf die ein Sinnesorgan am besten (optimal) reagiert
Wie wird der Reiz zum Hirn vermittelt?
- Die Sensoren nehmen die Reize von der Umwelt auf und transduktieren diese zu einem AP, welches zum Gehirn weitergeleitet wird. (Transduktion hier = mechano-elektrische Transduktion, die Umwandlung von mechanischen Reizen in elektrische Impulse)
Erkläre die folgenden Begriffe:
- Transduktion
- Sensorpotential
- Transformation
- Rezeptives Feld
- Mechano-Elektrische Umwandlung eines Reizes in eine Membranpotentialänderung
- Die Membranpotentialänderung wird als Sensorpotential (Generatorpotential) bezeichnet
- Sensorpotentiale werden in afferenten Nervenfasern zu Aktionspotentialfolgen umkodiert
- Hautareal, von dem eine einzelne mechanosensitive afferente Faser erregt werden kann
Was ist die Aufgabe von:
- Merkel-Zell-Rezeptoren
- Meissner-Körperchen
- Vater-Pacini-Körperchen
- Ruffini-Körperchen
- Detektion Druck und Tastempfindung (Auslenkung Druckamplitude)
- Detektion leichter Druckempfindungen und Vermittlung Tastsinn/Berührungsempfindlichkeit (Geschwindigkeit/Berührung + Vibration)
- Vibrationsempfindungen (Vibration)
- Detektieren auf einem Gewebebereich ausgeübter Druck (Auslenkung Druckamplitude)
Was wird als der Homunculus bezeichnet?
Als Homunculus wird der Mensch bezeichnet, dessen Körperareale sich proportional zur Nervendichte/Nervenmenge anpasst. z.B. sind an den Händen sehr viele Nerven, deshalb sind beim Homunculus die Händer extrem gross usw.
Was sind Aufgaben der GTPase-Familie (GPCR usw.)?
- Signaltransduktion an Membranen
- Proteinbiosynthese am Ribosom
- Lichtwahrnehmung, Geruchs- und Geschmacksempfinden
- Kontrolle von Differenzierung und Zellteilung
- Translokation von Proteinen durch Membran