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Tutoriat zur Vorlesung „Die Bausteine der Gehirnfunktion; Zellen ...

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<strong>Tutoriat</strong> <strong>zur</strong> <strong>Vorlesung</strong> <strong>„Die</strong> <strong>Bausteine</strong> <strong>der</strong> <strong>Gehirnfunktion</strong>;<br />

<strong>Zellen</strong> und Zellverbände“ im HS 2010<br />

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------<br />

Was sind die wesentlichen <strong>Bausteine</strong> des Gehirns?<br />

• Nervenzellen (Neuronen): wichtigste Aufgabe ist die Informationsverarbeitung.<br />

• Gliazellen: Keine Informationsverarbeitung, Stütz- und Hüllfunktionen.<br />

Wie ist die Grobstuktur von Neuronen und aus welchen wesentlichen Teilen<br />

bestehen Neurone?<br />

Grobstruktur:<br />

• Dendriten<br />

• Zellkörper (Soma)<br />

• Axon<br />

Wesentliche Teile:<br />

Zellkern (Nucleus)<br />

Zellorganellen<br />

Zytoplasma<br />

Zellmembran (das Neurolemm)<br />

Kanal- o<strong>der</strong> Membranproteine<br />

Welche grundsätzliche Funktion haben Dendriten, das Axon und <strong>der</strong><br />

Zellkörper?<br />

• Dendriten: dienen <strong>der</strong> Informationsaufnahme. Sie erhalten Informationen von<br />

an<strong>der</strong>en Neuronen.<br />

• Zellkörper: Integration <strong>der</strong> Informationen, die die Dendriten und <strong>der</strong> Zellkörper<br />

selbst aus an<strong>der</strong>en <strong>Zellen</strong> erhalten.<br />

• Axon: Informationen aus dem Zellkörper werden weitergeleitet zu an<strong>der</strong>en <strong>Zellen</strong>.<br />

Was besagt die „Neuronen-Hypothese“?<br />

Die Neuronen-Hypothese (Ramon y Cajal) postuliert, dass Neuronen die<br />

Grundeinheiten <strong>der</strong> <strong>Gehirnfunktion</strong>en sind.<br />

Mit welcher Färbemethode kann man die Pyramidenzellen färben, um sie<br />

besser sichtbar zu machen?<br />

Pyramidenzellen können mittels <strong>der</strong> Golgi-Technik gefärbt werden. Dabei wird eine<br />

dünne Schicht von Gehirngewebe in eine Lösung aus Silbernitrat und an<strong>der</strong>en<br />

Chemikalien gelegt, so dass die Pyramidenzellen sichtbar gemacht werden können.<br />

Charakterisieren Sie die Aufgaben von Neuronen?<br />

• Informationsaufnahme und –verarbeitung<br />

• Informationsweitergabe<br />

• Ansteuerung von Muskeln


• In grossen Verbänden regulieren die Neuronen die grundlegenden Rhythmen des<br />

Gehirns<br />

In grossen Verbänden organisieren Neuronen sämtliche sensorischen, kognitiven<br />

und emotionale Funktionen<br />

• Das menschliche Gehirn besteht aus ca. 10 11 Neuronen.<br />

Beschreiben Sie die detailliert die Struktur eines Neurons.<br />

• Dendriten dienen <strong>der</strong> Informationsaufnahme; 1-20 Dendriten pro Neuron;<br />

Dendritenoberfläche wird durch kleine Auswüchse, Dendritic spines (Dornen,<br />

Stachel) genannt, vergrössert. Je grösser Dendritisierung (Antennenstruktur) desto<br />

komplexer die Informationsaufnahme.<br />

• Zellkörper (Soma): Integration <strong>der</strong> Informationen, die die Dendriten und <strong>der</strong><br />

Zellkörper selbst aus an<strong>der</strong>en <strong>Zellen</strong> erhalten. Beinhaltet den Zellkern (Nucleus)<br />

• Axonhügel: Extension des Zellkörpers; Generiert Aktionspotentiale.<br />

• Axon (Neurit): Informationen aus dem Zellkörper werden weitergeleitet. Beginnt am<br />

Axonhügel.<br />

• Axonkollaterale: Axon kann verschiedene Äste haben.<br />

• Teleodendria: mehrere feinere Äste am Ende des Axons.<br />

• Terminale Verdickungen (synaptische Endknöpfchen): Verdickungen am Ende<br />

<strong>der</strong> Teleodendria; Diese sind nah an den Dendriten an<strong>der</strong>er Neuronen, berühren<br />

diese jedoch nicht direkt<br />

• Synapse: besteht aus 3 Teilen, nämlich<br />

einer terminalen Verdickung eines Neurons (präsynaptische Membran)<br />

einem Dendrit eines an<strong>der</strong>en Neurons (postsynaptische Membran)<br />

und dem Raum zwischen diesen beiden (synaptischer Spalt).<br />

Welche Neuronen-Typen kennen Sie und welche Aufgaben haben diese?<br />

Die im Nervensystem befindlichen Neuronen unterscheiden sich auf mehrere Weise<br />

in Aufbau und Funktion. Optisch lassen sie sich dabei sehr gut durch die Art und<br />

Anzahl ihrer Fortsätze klassifizieren.<br />

• Es gibt unipolare Nervenzellen, die nur mit einem einzigen, kurzen Fortsatz<br />

ausgestattet sind. In <strong>der</strong> Regel entspricht dieser dem Axon. Man findet sie<br />

beispielsweise als primäre Sinneszellen in <strong>der</strong> Netzhaut des Auges.<br />

• Bipolare Nervenzellen haben zwei, an gegenüberliegenden Stellen des<br />

Zellkörpers entspringende Fortsätze. Auch sie befinden sich in <strong>der</strong> Netzhaut des<br />

Auges und sind unter an<strong>der</strong>em im Hör- und Gleichgewichtsorgan anzutreffen.<br />

• Ebenfalls über zwei Fortsätze verfügen die pseudounipolaren Nervenzellen. Dort<br />

jedoch gehen Axon und Dendrit an ihren Mündungsstellen ineinan<strong>der</strong> über. Man<br />

findet sie bei Sinneszellen, <strong>der</strong>en Perikaryen in den Spinalganglien liegen.<br />

• Als vierte und sehr häufig vorkommende Gruppe sind die multipolaren<br />

Nervenzellen zu erwähnen. Sie besitzen zahlreiche Dendriten und ein Axon. Diesen<br />

Zelltyp findet man zum Beispiel als motorische Nervenzelle im Rückenmark.<br />

Funktionell kann man verschiedene Arten von Neuronen unterscheiden:<br />

• Sensorische Neurone: leiten Informationen zum zentralen Nervensystem. Für die<br />

sensorische Verarbeitung zuständig.


• Interneurone: für die Integration von sensorischen und motorischen Informationen<br />

im ZNS Assoziationszellen (stellate cell): kleine Zelle mit vielen Dendriten; aufgrund<br />

<strong>der</strong> vielen Dendriten kann man das Axon nur schlecht sehen;<br />

• Pyramidenzellen: haben ein langes Axon, einen pyramidenförmigen Zellkörper und<br />

zwei Gruppen von Dendriten und zwar einen beim Apex des Zellkörpers und die<br />

an<strong>der</strong>en seitlich des Zellkörpers, häufigste Form eines Neurons im Kortex.<br />

• Purkinje <strong>Zellen</strong>: Art von Pyramidenzellen mit extrem verzweigten Dendriten (z.B.<br />

im Cerebellum).<br />

• Motorneurone leiten Informationen vom Gehirn und Rückenmark (RM) zu den<br />

Muskeln. Sind für die motorische Verarbeitung zuständig. Haben ein ausgedehntes<br />

Netz von Dendriten, einen grossen Zellkörper und ein langes Axon, welches<br />

Informationen zu den Muskeln leitet. (z.B. im RM)<br />

Wie kommunizieren Neurone grundsätzlich miteinan<strong>der</strong>? Nennen sie nur die<br />

grundsätzlichen Prinzipien.<br />

Über elektrische und chemische Informationswege.<br />

Wie ist die grundsätzliche „Sprache“ des Gehirns, o<strong>der</strong> an<strong>der</strong>s ausgedrückt,<br />

welches sind die beiden wichtigen Informationsverarbeitungsprinzipien des<br />

Nervensystems?<br />

Erregung und Hemmung werden zu Nettoerregung verrechnet.<br />

Was sind Gliazellen?<br />

• Gliazellen sind Stütz- und Hüllzellen.<br />

• Im Gegensatz zu Neuronen sind Gliazellen nicht für die Informationsverarbeitung<br />

verantwortlich. Jedoch unterstützen sie die Neuronen bei <strong>der</strong><br />

Informationsübertragung und beim Stoffwechsel.<br />

• Gliazellen werden ständig neu gebildet und ersetzt.<br />

Welche Typen von Gliazellen kennen Sie?<br />

• Astrozyten<br />

• Ependymzellen<br />

• Mikroglia<br />

• Schwannsche <strong>Zellen</strong><br />

• Oligodendroglia<br />

Welche Aufgaben haben Ependymzellen?<br />

Ependymzellen: kleiden die Wände <strong>der</strong> Ventrikel aus. Produzieren (mit dem Plexus<br />

choroideus) Cerebrospinalflüssigkeit (CSF) und geben diese in den Ventrikel ab.<br />

CSF dient als Puffer bzw. Schutz des Nervengewebes<br />

Was sind Schrecksen?<br />

Eine Gruppe weiblicher, mit <strong>der</strong> Gabe <strong>der</strong> Zukunftsvorhersage gesegneter Wesen<br />

von gewöhnungsbedürftigem Äußerem. Schrecksen lieben schwarze Gewän<strong>der</strong>,<br />

dramatische Auftritte, Schrecksenflüche und das Brauen von übelriechenden


Tränken in großen eisernen Kesseln. Ihre Aussagen sind im Allgemeinen eher vage,<br />

sie verschweigen ihrer Kundschaft gern Schlechtes, da sie für ihre Dienste bezahlt<br />

werden möchten. Schrecksen vermögen jedoch mit <strong>der</strong> für sie quälenden Methode<br />

<strong>der</strong> Albtraumanalyse, überraschend präzise Vorhersagen zu machen.<br />

Beschreiben Sie die Funktion <strong>der</strong> Astroglia.<br />

• Astroglia (auch Astrozyten genannt) „docken“ an Neurone und Blutgefässe an und<br />

verbinden diese beiden miteinan<strong>der</strong>. Mehrere solcher „angedockter“ Astroglia bilden<br />

die sogenannte Blut-Hirn-Schranke (BHS).<br />

• Neben <strong>der</strong> Generierung <strong>der</strong> BHS als Hauptfunktion, versorgen die Astroglia auch<br />

die Neurone mit Nährstoffen, sind für die Vasodilatation (Erweiterung) <strong>der</strong><br />

Blutgefässe und die Narbenbildung von Bedeutung.<br />

• Vasodilatation = Erweiterung <strong>der</strong> Blutgefässe. Das Gehirn musst immer mit O2<br />

versorgt werden. Die Neurone teilen <strong>der</strong> Astroglia mit, dass sie O2 brauchen, darauf<br />

hin sorgt die Astroglia dafür, dass das Blutgefäss erweitert wird und<br />

sauerstoffangreichertes Blut anfliessen kann.<br />

• Narbenbildung: Bei bestimmten Demenzerkrankungen stirbt Astroglia ab. Es bleibt<br />

nur ein Resthäufchen übrig, welches als Plaque benannt wird und für die Diagnose<br />

solcher Krankheiten von Bedeutung ist, weil man es mit bildgebenden Verfahren<br />

sichtbar machen kann.<br />

Was ist die BHS?<br />

Ein Art „Schutzmauer“, die aus Astroglia besteht und das Gehirn davor schützen soll,<br />

durch toxische Substanzen verletzt o<strong>der</strong> zerstört zu werden. Dank <strong>der</strong> BHS gibt es<br />

relativ wenige entzündliche Erkrankungen des Gehirn.<br />

Welche Substanzen können die BHS passieren und welche nicht?<br />

• Kleine ungeladene Moleküle können die BHS passieren (Übertritt von <strong>der</strong><br />

Blutbahn in das Hirngewebe). Beispiele: O2 und CO2, aber auch Alkohol,<br />

Nikotin und an<strong>der</strong>e psychaktive Substanzen.<br />

• Auch grosse Moleküle können mittels aktiven Transport über die BHS<br />

transportiert werden. Typische Beispiele sind: Aminosäuren, Glucose, Fette.<br />

• Grosse und geladene Moleküle können nicht die BHS passieren.<br />

Welche Aufgabe hat die Mikroglia?<br />

Mikroglia ist in den Heilungsprozess eingebunden. Ihre Hauptaufgabe besteht darin<br />

durch Phagozytose (Zellauflösung) Abfallprodukte des Zellstoffwechsels<br />

fortzuschaffen.


Was ist ein Homunkel?<br />

Ein Homunkel ist ein von den Hellingen erschaffener Alchimistenstreich, ein Art<br />

multifunktionales Arbeitswesen. Es ist sprachfähig und wird in <strong>der</strong> sogenannten<br />

Muttersuppe erzeugt. Homunkel rebelllieren allerdings gerne und werden daher<br />

häufig Berufen wie Mechaniker o<strong>der</strong> Kläranlagenarbeiter zugeteilt:<br />

Das Mechaniker-Homunkel besitzt meistens nütliche Werkzeuge wie zum Beispiel<br />

Zangen o<strong>der</strong> Krallen, viele Arme (… Finger, Beine) o<strong>der</strong> spitze Zähne.<br />

Das Kläranlagenarbeiter-Homunkel besitzt meistens kaum feinmotorische<br />

Gliedmaßen, son<strong>der</strong>n eher Flossen, Schwimmhäute o<strong>der</strong> an<strong>der</strong>es.<br />

Bei guter Pflegung können Homunkel sehr treu und anhänglich sein und werden von<br />

aristokratischen und patrizischen Hellingen auch gerne als Leibdiener gehalten.<br />

Bekannt sind die Taten eines Homunkels namens Riebesehl, <strong>der</strong> eine rühmliche<br />

Rolle bei <strong>der</strong> Zerstörung des Theaters <strong>der</strong> schönen Tode und <strong>der</strong> Befreiung <strong>der</strong><br />

Wolpertinger aus <strong>der</strong> Gefangenschaft des wahnsinnigen letzten Gaunabs spielte.<br />

Welche Aufgabe hat die Oligodendroglia und die Schwannschen <strong>Zellen</strong>?<br />

• Oligodendroglia sind für die Myelinummantelung <strong>der</strong> Axone im ZNS (=Gehirn und<br />

RM) verantwortlich.<br />

• Schwannsche <strong>Zellen</strong> sind für die Myelinummantelung <strong>der</strong> Axone im PNS<br />

verantwortlich.<br />

Wo kommen Schwannsche <strong>Zellen</strong> bzw. Oligodendrogliazellen vor?<br />

• Oligodendroglia kommt im ZNS vor.<br />

• Schwannsche <strong>Zellen</strong> kommen im PNS vor.<br />

Wie funktioniert prinzipiell die Neuronenreparatur (neural repair)?<br />

Wird ein peripherer Nerv durchtrennt, degeneriert <strong>der</strong> Axonteil, <strong>der</strong> noch am<br />

Zellkörper gebunden ist. Mikroglia entsorgen die Reste dieses Axonteils. Die<br />

Schwannschen <strong>Zellen</strong> des abgestorbenen Axon schrumpfen als erstes. Danach<br />

teilen sich diese <strong>Zellen</strong> und bilden viele kleine Gliazellen, die sich entlang des<br />

ursprünglichen Axons ausrichten. Auf diese Weise bilden die Schwannschen <strong>Zellen</strong><br />

praktisch einen markierten Weg (wie eine Kette aus Leuchttürmen) für das neue<br />

Axon.<br />

Anschliessend schickt das Neuron Axonkollaterale aus, die diesen Weg suchen. Der<br />

Axonkollateral, <strong>der</strong> diesen Weg von Leuchtturm zu Leuchtturm findet, wird zum<br />

neuen Axon. Um das neue Axon bilden die Schwannschen <strong>Zellen</strong> einen neuen<br />

Myelinmantel.<br />

Funktioniert die Neuronenreparatur im ZNS und im peripheren Nervensystem<br />

gleich gut?<br />

Nein, die Neuronenreparatur funktioniert nur im PNS, aber nicht im ZNS. Daher gibt<br />

es bis heute keine bahnbrechende Therapie bei Querschnittlähmung.<br />

Warum funktioniert die „Neuronenreparatur“ nur in <strong>der</strong> Peripherie?


1) Astroglia bilden eine Narbe, um eine beschädigte Region im ZNS abzusperren.<br />

Jedoch bilden sie dadurch auch eine Barriere für wie<strong>der</strong>wachsende Axone.<br />

2) Oligodendroglia können sich nicht teilen und den wachsenden Axonen den Weg<br />

weisen, wie es Schwannsche <strong>Zellen</strong> tun können. Der Grund dafür ist, dass in <strong>der</strong><br />

Oligodendroglia ein Antiwachstungsagent (NOGO) abgestossen wird. Dieser<br />

Mechanismus ist vermutlich sinnvoll, um ein zufälliges Wachstum von Axonen zu<br />

verhin<strong>der</strong>n.<br />

Welche Elemente kommen im ZNS vor?<br />

Es gibt 10 Elemente, die vorrangig im ZNS vorkommen, nämlich:<br />

• Wasserstoff – H<br />

• Kohlenstoff – C<br />

• Sauerstoff – O<br />

• Stickstoff – N<br />

• Calcium – Ca<br />

• Phosphor – P<br />

• Kalium – K<br />

• Schwefel – S<br />

• Natrium – Na<br />

• Chlor – Cl<br />

Erklären Sie die Wasserstoffbrückenbindung.<br />

Ein Wasserstoffmolekül (H20) besteht aus 2 Wasserstoffatomen (H) und einem<br />

Sauerstoffatom (O). Das O-Atom hat 6 Elektronen in <strong>der</strong> äusseren Hülle und tendiert<br />

dazu, die äussere Hülle auf 8 Elektronen aufzufüllen und gilt somit als<br />

reaktionsfreudig. Durch die Bindung mit 2 H-Atomen, die je ein Elektron in <strong>der</strong><br />

äusseren Hülle tragen, kann sich das O-Atom diese 2 Elektronen mit den H-Atomen<br />

teilen und somit wird die äussere Hülle des O Atoms auf 8 Elektronen vervollständigt.<br />

Auf dieser Weise entsteht ein H2O-Molekül, das leicht polar ist. Diese Polarität beim<br />

H20-Molekül kommt dadurch zustande, dass die 2 Elektronen <strong>der</strong> H-Atome vom<br />

stärker positiv geladenen O-Atomkern stärker angezogen werden als von den H-<br />

Atomkernen. Deshalb ist auf <strong>der</strong> Seite des O-Atoms das H2O-Molekül leicht negativ<br />

und auf <strong>der</strong> Seite <strong>der</strong> H-Atome leicht positiv geladen. Durch diese Polarität wirken<br />

H2O-Moleküle elektrisch anziehen aufeinan<strong>der</strong>, d. h. <strong>der</strong> eher positiv geladener Teil<br />

eines H2O-Moleküls zieht den eher negativ geladenen Teil eines an<strong>der</strong>en H2O-<br />

Moleküls an. Diese Anziehungskraft wird in <strong>der</strong> Chemie Wasserstoffbrückenbindung<br />

genannt.<br />

Was sind polare Moleküle?<br />

Ein polares Molekül (Dipolmolekül) ist ein Molekül mit einer ungleichen Ladung, so<br />

dass eine Seite des Moleküls negativ und die an<strong>der</strong>e positiv geladen ist.<br />

Wie funktioniert die Salzlöslichkeit im Wasser?<br />

Unter Hydratisierung – häufig auch mit Hydratation o<strong>der</strong> Hydration bezeichnet –<br />

versteht man die Anlagerung von Wassermolekülen an gelöste Ionen. Dadurch<br />

entsteht eine Hydrathülle (auch als Hydrat-Sphäre bezeichnet).


Salze bestehen immer aus 2 Ionen, die sich gegenseitig anziehen und ein<br />

Kristallgitter bilden (z. Bsp. Na+ + Cl-= NaCl). Die polare Eigenschaft von H2O führt<br />

dazu, dass die Ionen, die für die Bildung eines Salzes verantwortlich sind (in diesem<br />

Fall Na+ und Cl-), getrennt werden. Die H2O-Dipole ordnen sich im elektrischen Feld<br />

entsprechend des Ions regelmässig an (d.h. negativer Pol des H2O-Moleküls zieht<br />

die positiv geladenen Ione und <strong>der</strong> positive Pol zieht die negativ geladenen Ione an).<br />

Die H2O-Moleküle bilden eine Hydrathülle und trennen auf diese Weise die Na+ und<br />

Cl--Ione voneinan<strong>der</strong>.<br />

Aus welchen Bestandteilen (Organellen) besteht eine Nervenzelle?<br />

• Zellmembran<br />

• Zellkörper, Nucleus<br />

• Endoplasmatisches Reticulum (ER)<br />

• Golgi Körper<br />

• Tubuli<br />

• Mitochondrien<br />

• Lyosomen<br />

Erklären Sie den grundsätzlichen Aufbau <strong>der</strong> Zellmembran. Woraus besteht <strong>der</strong><br />

hydrophile bzw. hydrophobe Teil <strong>der</strong> Zellmembran?<br />

Die Zellmembran besteht aus einer phospholipiden Doppelschichtstruktur. Sie<br />

besteht somit aus 2 Teilen, nämlich:<br />

• Hydrophiler Kopfteil (H2O-löslich) am äusseren Ende <strong>der</strong> Zellmembran. Dieser Teil<br />

zieht H2O an, da es polar ist. Hydrophiler Teil besteht aus einer Phosphorverbindung<br />

die an an<strong>der</strong>e Atomen gebunden ist. Er hat einen positiv geladenen Teil am oberen<br />

Kopfende und einen negativen Teil in <strong>der</strong> Mitte.<br />

• Zwei hydrophobe Schwänzchen gegen innen. Dieser Teil <strong>der</strong> Zellmembran ist<br />

apolar, d. h. er stösst H2O ab. Der hydrophobe Teil besteht aus Wasserstoff- und<br />

Kohlenstoffatomen.<br />

Was sind Gene?<br />

• Ein Gen ist ein Abschnitt auf <strong>der</strong> Desoxyribonukleinsäure (DNS), <strong>der</strong> die<br />

Grundinformationen <strong>zur</strong> Herstellung einer biologisch aktiven Ribonukleinsäure (RNS)<br />

enthält. Bei diesem Herstellungsprozess (Transkription genannt) wird eine<br />

Negativkopie in Form <strong>der</strong> RNS hergestellt. Es gibt verschiedene RNS, die<br />

bekannteste ist die mRNS (messenger RNS), von <strong>der</strong> während <strong>der</strong> Translation ein<br />

Protein übersetzt wird. Dieses Protein übernimmt im Körper eine ganz spezifische<br />

Funktion, die auch als Merkmal bezeichnet werden kann.<br />

Allgemein werden Gene daher als Erbanlage o<strong>der</strong> Erbfaktor bezeichnet, da sie die<br />

Träger von Erbinformation sind, die durch Reproduktion an die Nachkommen<br />

weitergegeben werden. Die Expression, das heißt die Ausprägung o<strong>der</strong> <strong>der</strong><br />

Aktivitätszustand eines Gens, ist in je<strong>der</strong> Zelle genau reguliert.<br />

• Die Erforschung des Aufbaus und <strong>der</strong> Funktion und Vererbung von Genen ist<br />

Gegenstand <strong>der</strong> Genetik. Die Erforschung <strong>der</strong> Gesamtheit aller Gene eines<br />

Organismus (des Genoms) ist Sache <strong>der</strong> Genomik (engl. genomics). (Def. nach<br />

Wikipedia)


Was sind Chromosomen und aus welchen Nucleotiden bestehen Sie?<br />

• Chromosomen (von griechisch: χρῶμα =Chroma, „Farbe“ und σῶμα = Soma,<br />

„Körper“, also „Farbkörperchen“ o<strong>der</strong> „anfärbbares Körperchen“) sind die stofflichen<br />

Haupträger <strong>der</strong> Gene und damit <strong>der</strong> Erbinformation. Sie bestehen jeweils aus einem<br />

Molekül DNS, welches mit vielen Proteinen verpackt ist. Das Material aus dem die<br />

Chromosomen bestehen wird als Chromatin bezeichnet.<br />

• Ein Nukleotid ist ein Molekül, das als kleinster Baustein von Nukleinsäuren (DNS<br />

und RNS) fungiert und auch im genetischen Code verwendet wird. Außerdem haben<br />

viele Arten von Nukleotiden lebensnotwendige regulatorische Funktionen in <strong>Zellen</strong>,<br />

beispielsweise das ATP, das cAMP und das GTP.<br />

• Die Riesenmoleküle DNS und RNS sind aus insgesamt fünf verschiedenen Sorten<br />

von Nukleotiden zusammengesetzt, die in beliebiger Reihenfolge mit Hilfe von<br />

Atombindungen zum jeweiligen Makromolekül verknüpft werden können. Die dabei<br />

ablaufende Reaktion ist eine Kondensationsreaktion. Drei miteinan<strong>der</strong> verbundene<br />

Nukleotide bilden die kleinste Informationseinheit, die in <strong>der</strong> DNS und RNS <strong>zur</strong><br />

Kodierung <strong>der</strong> genetischen Information <strong>zur</strong> Verfügung steht. Man nennt diese<br />

Informationseinheit ein Codon.<br />

Wie heissen die fünf Nukleobasen (Nukleotide), die als Grundbausteine <strong>der</strong> DNS<br />

gelten:<br />

Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C), Thymin (T)<br />

In <strong>der</strong> DNS werden nur vier dieser Basen (A, G, C, T) verwendet, in <strong>der</strong> RNS ist die<br />

Nukleobase Thymin (T) gegen Uracil (U) ausgetauscht.<br />

Was passiert im Endoplasmatischen Reticulum (ER)?<br />

Im ER geschieht die Translation. Sobald die mRNS das ER erreicht, wird <strong>der</strong><br />

genetische Code <strong>der</strong> mRNS von einem Ribosom abgelesen und in Aminosäuren<br />

übersetzt.<br />

Was versteht man unter <strong>der</strong> Transkription?<br />

Unter Transkription versteht man den Transfer <strong>der</strong> Information von DNS zu RNS.<br />

Anhand eines DNS-Strangs wird von frei-treibenden Nukleotiden ein RNS-Strang<br />

konstruiert. Dieser ist dem DNS-Strang sehr ähnlich, ausser dass das Nukleotid<br />

Thymin durch Uracil ersetzt wird. Die durch Transkription entstandene RNS nennt<br />

man auch mRNS (messenger RNS).<br />

Was versteht man unter <strong>der</strong> Translation?<br />

Unter Translation versteht man den Transfer von Information von einer mRNS in eine<br />

Polypeptidkette. Im Endoplasmatischen Reticulum liest ein Ribosom die<br />

Nukleotide <strong>der</strong> mRNSA ab. Dabei kodieren 3 Nukleotide (=Codon) 1 Aminosäure.


Das Ribosom bildet pro Codon 1 Aminosäure. Die einzelnen Aminosäuren sind<br />

miteinan<strong>der</strong> verbunden und bilden zusammen eine Polypeptidkette.<br />

Welche Aufgabe hat die mRNS?<br />

Die mRNS ist für den Transport von genetischer Information zuständig. Es<br />

transportiert den genetischen Code aus dem Zellkern ins Endoplasmatische<br />

Reticulum.<br />

Was ist DNS?<br />

Die Abkürzung DNS bedeutet Desoxyribonukleinsäure. DNS sind<br />

Nukleinsäuremoleküle, die in Form einer Doppelhelix angeordnet sind.<br />

Was passiert an den Ribosomen?<br />

An den Ribosomen werden Codone (1 Codon = 3 Nukleotidbasen) in Aminosäuren<br />

übersetzt. Die Ribosomen bilden also die Proteine für die Polypeptidkette. Diesen<br />

Prozess nennt man Translation.<br />

Was ist ein Codon?<br />

Codon = Nukleotidtripplet, das eine Aminosäure kodiert.<br />

Was sind Proteine?<br />

Ein Protein ist ein organisches Molekül, das aus Ketten von Aminosäuren, die über<br />

Peptidbindungen miteinan<strong>der</strong> verknüpft sind, besteht.<br />

Wieviele Di-Peptide können aus 20 Aminosäuren zusammengebaut werden?<br />

Ein Di-Peptid besteht aus 2 Aminosäuren. Man kann demzufolge 20*20 = 400 Di-<br />

Peptide zusammenbauen.<br />

Wieviele Tri-Peptide können aus 20 Aminosäuren zusammengebaut werden?<br />

Ein Tri-Peptid besteht aus 3 Aminosäuren. Man kann 20*20*20 = 8000 Tri-Peptide<br />

zusammenbauen.<br />

Was passiert im Golgi-Apparat?<br />

Das Einpacken von Proteinen in Vesikel, und das „Adressieren“. Danach werden die<br />

Proteine für den Transport an ihren Bestimmungsort auf Motormoleküle geladen.<br />

Wie werden Proteine vom Zellkörper in die Synapse transportiert?<br />

Die Proteine werden auf Motormoleküle geladen, die entlang den Mikortubuli an die<br />

Zielorte, z.B. das synaptische Terminal wan<strong>der</strong>n.<br />

Was sind Rezeptoren?


Andockstellen an Proteine für Moleküle und an<strong>der</strong>e Proteine. Diese binden sich nach<br />

dem Schlüssel-/Schloss Prinzip an den Rezeptor an, worauf das Protein seine Form<br />

än<strong>der</strong>t und neuen Funktionen dienen kann wie bspw. Pumpen o<strong>der</strong> Tore.<br />

Erläutern Sie das Grundprinzip <strong>der</strong> Membran-Kanäle, -Tore und –Pumpen.<br />

• Kanäle: Ein Protein in einer Zellmembran mit einer Öffnung, welche das Passieren<br />

von Ionen unter bestimmten Bedingungen erlaubt. Verschiedene Grössen erlauben<br />

das Durchkommen von verschiedenen Molekülen und Proteinen.<br />

• Tore: Ein Protein in einer Zellmembran mit einer verschliessbaren Öffnung, welche<br />

das Passieren von Substanzen in geöffnetem Zustand erlaubt. Als Reaktion auf<br />

einen bestimmten Auslöser än<strong>der</strong>t sich die Form des Proteins, was die Öffnung o<strong>der</strong><br />

Schliessung des Tores bewirkt.<br />

• Pumpe: Ein Protein in einer Zellmembran, welches dem aktiven Transport dient. Es<br />

transportiert aktiv Ionen durch die Zellmembran.<br />

Wieviele Chromosomenpaare hat <strong>der</strong> Mensch?<br />

23 Chromosomenpaare (22 autosomale Chromosomenpaare + 1 gonosomales<br />

Chromosomenpaar)

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