ARBEITSBLATT 1 Ionenfalle

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<strong>ARBEITSBLATT</strong> 4Chemische SynapseLösungen1. Beschriften Sie in der Abbildung die verschiedenen Strukturen und Bereiche!Ca 2+ -PumpeZellmembranMitochondriumAxonVesikel mitAcetylcholinpostsynaptischesNeuronAcetylcholinesterasesynaptischerSpaltK + -IonCa 2+ -KanäleCa 2+ -Ionpräsynaptische Membranpostsynaptische MembranNa + -IontransmittergesteuerteKationenkanäle2. Calcium-Ionen stellen als second messenger zwischen dem elektrischen Signal des Aktionspotenzialsund dem chemischen Signal der Transmitter die Verbindung her. Erläutern Sie!Stellen Sie in diesem Zusammenhang die Bedeutung der Calcium-Ionenpumpe heraus!Auf das elektrische Signal des Aktionspotenzials hin öffnen sich die spannungsgesteuertenCalcium-Ionenkanäle. Aufgrund ihres Gradienten strömen daraufhin Calcium-Ionenins Cytosol der Nervenzelle. Der Anstieg der Calcium-Konzentration im Neuron ist nundas Signal für synaptische Vesikel, zur präsynaptischen Membran zu wandern, sich dortzu integrieren und so per Exocytose Transmitter in den synaptischen Spalt zu entlassen.Diese wiederum tragen das Signal über den synaptischen Spalt zur postsynaptischenMembran.Die Bedeutung der Calcium-Ionenpumpe besteht darin, die eingedrungenen Calcium-Ionenrasch wieder aus dem Cytosol der Nervenzelle zu entfernen. Nur so kann ein neuesAktionspotenzial erneut das Signal eines hohen Calcium-Spiegels auslösen und so dennächsten Transmitterausstoß bewirken.© 2005 Schroedel, Braunschweig Biomembranen
<strong>ARBEITSBLATT</strong> 4Chemische SynapseLösungen3. Stellen Sie dar, wie sich die Situation an der postsynaptischen Membran ändert, wenn statt einzelnerAktionspotenziale viele Aktionspotenziale in dichter Folge das Endknöpfchen des präsynaptischenNeurons erreichen!Wenn einzelne Aktionspotenziale in lockerer Folge das Endknöpfchen eines Neuronserreichen, so werden auch in entsprechend großen Abständen Neurotransmitter in densynaptischen Spalt ausgeschüttet. Es ist dann relativ unwahrscheinlich, dass genügendviele Transmittermoleküle die postsynaptische Membran erreichen, um dort eine Erregungauszulösen, da viele, wenn nicht sogar alle, von dem Transmitter zerstörendenEnzym zerlegt werden, bevor sie an ihre Rezeptoren binden können.Erreichen dagegen Aktionspotenziale in dichter Folge das Endknöpfchen, so folgen auchAusschüttungen von Neurotransmitter dicht hintereinander. Dadurch befinden sich dann– bei gleichbleibender Anzahl von Transmitter abbauenden Enzymen – viel mehr Transmittermolekülegleichzeitig im synaptischen Spalt. Dies führt dazu, dass in diesem Fallgenügend viele Transmittermoleküle zu den entsprechenden Rezeptoren der postsynaptischenMembran gelangen, um die postsynaptische Zelle zu erregen.4. Nervengifte wie das Pflanzenschutzmittel E 605 blockieren die Acetylcholinesterase. Erläutern Siedie Folgen einer Vergiftung mit E 605!Wenn die Acetylcholinesterase gehemmt wird, so gelangen bei jedem Aktionspotenzialdie Neurotransmitter ungehindert an die Rezeptoren der postsynaptischen Membran.Die transmittergesteuerten Kationenkanäle sind dann dauerhaft offen, sodass es zu einerÜberreizung und Verkrampfung des betreffenden Muskels kommt. Ist dadurch beispielsweisedie Atemmuskulatur betroffen, so kommt es zum Atemstillstand.© 2005 Schroedel, Braunschweig Biomembranen
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