Tutoriat zur Vorlesung „Die Bausteine der Gehirnfunktion; Zellen ...
Tutoriat zur Vorlesung „Die Bausteine der Gehirnfunktion; Zellen ...
Tutoriat zur Vorlesung „Die Bausteine der Gehirnfunktion; Zellen ...
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
<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)