Hier findest du alles rund um die Neurobiologie aus dem Biologie LK der Klasse 13.
Themen sind:
- verschiedene Reize
- Reiz-Reaktions-Schema
- menschliches Nervensystem
- Aufbau Nervenzelle
- Ruhepotenzial + Modellversuch
- Membranpotenzial
- Aktionspotenzial (Ablauf)
- Refraktärzeit
...
Einführung in die Neurobiologie
Aufgaben des Zentralnervensystem :
• logisches Denken
• das Bewusstsein
• das Gedächtnis
• Bewegungskoordination (Motorik)
• Aufnahme und Weiterleitung von Informationen (z.B. in Form von Verhalten, Originalität)
• Emotionen und Gefühle
Was ist ein Reiz :
Ein Reiz versteht man ein neurobiologischer Sicht ein Ereignis, dass zur Welche Reize gibt es :
Erregung (Stimulation) einer Wahrnehmung (Rezeptor bzw. Sinnesze!e) führt. • chemische Reize
Bei Reizen kann es sich um physikalische oder chemische Größe handeln. • Osmotische Reize
Ob der Reiz eine Erregung,Emp"ndung oder Reaktion (z.B. Re#ex) auslöst, • Thermische Reize
hängt davon ab, ob er einen Schwe!enwert (Reizschwe!e) überschreitet, also • Mechanische Reize
unter- oder überschwemmt wirkt. • Elektrische Reize
• Akustische Reize
• Optische Reize
Reiz-Reaktions-Schema :
1. Reizaufnahme: als a!ererstes wird der Reiz durch eine Sinnesze!e
in einem Sinnesorgan wahrgenommen
2. Reizumwandlung: Bei der Reizumwandlung löst der Reiz ein
elektrisches Signal aus = „Erregung der Nervenze!e“
3. Erregungsweiterleitung: Das Signal wird von den sensorischen
Nerven weitergeleitet bis zum ZNS
4. Erregungsverarbeitung: Die Erregungsverarbeitung ist im ZNS.
Hierbei wird eine Reaktion als Antwort auf den Reiz hervorgerufen
5. Erregungsweiterleitung: die motorischen Nerven leiten die
=
Erregung der Reaktion Reiter zu den Zielorganen Impulse immer im Körper, Reize nehmen
6. Reaktion: im letzten Schritt erhält das Zielorgan (Muskel) seinen wir nur auf
Befehl und reagiert
Das menschliche Nervensystem zusammengefasst :
• Steuert und Reguliert Körperfunktionen
• Unterteilt in ZNS (Zentralnervensystem )und PNS (peripheres Nervensystem)
• ZNS besteht aus Gehirn und Rückenmark
• PNS umfasst Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark
• Neuronen sind der Grundstein des ZNS
• sensorische Neutronen nehmen Reize auf, motorische Neuronen steuern Muskeln
• das Gehirn verarbeitet Information, steuert Bewegungen und Emotionen
• PNS überträgt Informationen zwischen Körper und ZNS
• das autonome Nervensystem regelt unbewusste Funktionen (Atmung,Herzschlag,…)
• Störung des ZNS kann zu Neurologischen Erkrankungen führen
,Die Nervenzelle
Übersicht :
-Nervenze!en (Neuronen) sind für die Reizweiterleitung, also
die Informationsverarbeitung über das Nervensystem
verantwortlich
-es werden nur Impulse weitergeleitet und keine Reize
-Zu den Aufgaben der Nervenze!e gehört es, Informationen
zu empfangen, zu verarbeiten und weiterzuleiten
Bestandteile :
Dendriten -Kontaktste!en zu anderen Nervenze!en
-sie empfangen Impulse (Informationen) von anderen Ze!en
Es gibt 2 Übertragungssysteme:
Soma -Ze!körper Langsam: Hormone
-hier liegen Ze!kern und andere Ze!bestandteile Schne!: Nervensysteme
Axonhügel -Übergang zwischen Axon und Soma
-Hier summieren sich ankommende Reize, d.h. Aktionspotenziale werden hier gebildet
Axon -langer Fortansatz
-kann isoliert (myelinisiert) aber auch unisoliert (myelinlos) sein
-dient der Impulsweiterleitung
Synaptisches Endknöpfchen -am Ende der Nervenze!e
-die Erregungen werden hier in chemische Signale umgewandelt
-Erregungen werden von hier an die nächste Nervenze!e oder andere Ze!en
(Sinnesze!en, Muskelze!e, Düsenze!e) weitergegeben
Das Myelin umgibt die Schwannschen Ze!en. Das ist das “Isolierband” der Nervenze!e. Zwischen den Myelinscheiden liegt der
Ranviersche Schnürring. Hier ist die Ze!e nicht isoliert: Dann kann das Signal/Impuls von Lücke zu Lücke springen(von Ravierschen
Schnürring zum nächsten) und ist somit schne!er.
Fachbegri$e :
A$ernet: Neurone, die Informationen von den Sinnesorganen erhalten und an das Nervensystem weiterleiten
E$erent: Neurone, die Impulse vom Nervensystem an die Sinnesorgane verteilen
Selektiv permeable Membran: nur bestimmte Moleküle werden durchgelassen
Di$usion: Ausgleich eines Konzentrationsgefä!es; Teilchen di$undieren vom Ort ihrer höheren
Konzentration, zum Ort ihrer niedrigen Konzentration
Erleichterte Di$usion: passiver Transportprozess zum Ausgleich des Konzentrationsgefä!es; Moleküle
werden über Transmembranproteine durch biologische Membran geschleust ohne ATP Die Osmose und
verbrauch erleichterte Di$usion
Osmose : passiver Transportprozess (es wird keine Energie benötigt); Lösungsmittel #ießt durch selektiv sind Formen der Di$usion
permeable Membran in Richtung der höheren Teilchenkonzentration (Konzentrationsausgleich wird
gescha$en)
, Ruhepotenzial
De"nition :
Das Ruhepotenzial beschreibt den Zustand einer unerregten Ze!e.
Er ist negativ, weil ein Ladungsgleichgewicht von Natrium-und Kaliumionen zwischen Extraze!ularraum und Ze!plasma herrscht.
Es liegt bei ca. -70mV.
Kommt ein Reiz an der Ze!e an, wird das Membranpotenzial positiver und das Ruhepotential der Ze!e ändert sich in ein
Aktionspotenzial
Entstehung :
• bestimmte Ionenverteilung zwischen Innenraum der Ze!e (Intraze!ulärraum) und dem Außenraum der Ze!e (Extraze!ulärraum)
vorhanden sein
• Intraze!ulär: -vorwiegend Kalium-Ionen (K+) und organische Anionen (A-)
• -negativ geladen = nur wenige Natrium- und Chloridionen
• Extraze!ulär: -vorwiegend Natrium-Ionen (Na+) und Chlorid-Ionen (Cl-)
• -positiv geladen = wenige Kaliumionen
Aufrechterhaltung :
• mithilfe von Ionenkanälen und Natrium-Kalium-Pumpe
-Ionenkanäle: funktionieren wie Tunnel
>Kalium-Kanäle sind o#en, worum Kalium (K+) nach außen strömt, weil es einen Konzentrationsausgleich
scha#en wi! Kalium di#undiert
>Konzentrationsgefä!e = chemischer Gradient (kein ATP verbrauch)
>Natrium-Kalium-Kanäle sind geschlossen, es gibt jedoch Leckströme (Natriumionen strömen durch die
Membran entlang des Konzentrationsgefä!es nach Innen
= dagegen arbeitet die Natrium-Kalium Pumpe, die Ionen so austauscht, dass das Ruhepotenzial bestehen bleibt
-Natrium-Kalium-Pumpe: Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials
>Transportiert 2 K+ -Ionen in die Ze!e und gleichzeitig 3 Na+ -Ionen aus der Ze!e
>aktiver Transportmechanismus Verbrauch von ATP
-Ruhezustand ist Membranpotenzial einer unerregten Ze!e
Mode!versuch zur Entstehung des Ruhepotenzials :
>Selektiv-permeable Membran
>Di#usion durch selektiv permeable Membran
->Molekularbewegung: Eigeneinergie der Teilchen
>Konzentrationsgefä!e von Natrium
>Konzentrationsgefä!e von Chlorid
=> 4 Natrium-Ionen nach links = Ausgleich Natrium
-Spannung an der Biomembran wird durch = Maximierung der elektrischen Spannung
Natriumkonzentration erzeugt
Während Konzentration des Natriums sinkt, steigt elektrische Spannung
Hyperton: Mehr Teilchen/ erhöhter Druck =einpendeln des elektrischen Spannungs- und des Konzentrationspotenzials
Hypoton: geringere Teilchenkonzentration/ verminderter Druck
Isoton: gleichviele Teilchen/ ausgeglichener Druck
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