Was ist die grundlegende strukturelle und funktionelle Einheit des Nervensystems?
Das Neuron.
Welche drei Hauptaufgaben erfüllt ein Neuron?
Informationen empfangen
Informationen verarbeiten
Informationen weiterleiten
Aus welchen fünf Hauptbestandteilen besteht ein typisches Neuron?
Dendriten
Soma (Zellkörper)
Axonhügel
Axon
Axonterminal/Synapse
Welche Funktion haben Dendriten?
Sie empfangen Signale anderer Nervenzellen.
Warum besitzen Dendriten viele Verzweigungen?
Zur Vergrößerung der Oberfläche für möglichst viele synaptische Kontakte.
Wo befinden sich die meisten exzitatorischen Synapsen?
Auf dendritischen Dornen (Dendritic Spines).
Warum sind dendritische Dornen für Lernen wichtig?
Ihre Anzahl und Form verändern sich während Lernprozessen und bilden eine Grundlage der Neuroplastizität.
Welche Hauptaufgabe hat das Soma?
Stoffwechselzentrum und Proteinsynthese der Nervenzelle.
Welche Organellen befinden sich im Soma?
Zellkern
Mitochondrien
Golgi-Apparat
Endoplasmatisches Retikulum
Ribosomen
Welche Funktion erfüllt der Zellkern?
Er enthält die DNA und reguliert die Genexpression.
Warum ist Genexpression für Neuroplastizität wichtig?
Langfristige Lernprozesse benötigen neue Proteine und Rezeptoren.
Welche Aufgabe hat der Axonhügel?
Er integriert alle eingehenden Signale und entscheidet, ob ein Aktionspotenzial ausgelöst wird.
Warum entsteht das Aktionspotenzial meist am Axonhügel?
Wegen der hohen Dichte spannungsabhängiger Natriumkanäle.
Welche Funktion hat das Axon?
Weiterleitung elektrischer Signale vom Zellkörper zu den Synapsen.
Was bedeutet anterograder und retrograder Transport?
anterograd = Stofftransport vom Soma zur Synapse
retrograd = Stofftransport von der Synapse zum Soma
Was geschieht an einer Synapse?
Umwandlung eines elektrischen Signals in ein chemisches Signal.
Welche fünf Hauptaufgaben haben Astrozyten?
Regulation des Kaliumhaushalts
Aufnahme von überschüssigen Neurotransmitter
Energieversorgung der Neuronen
Warum sind Astrozyten für Neuroplastizität wichtig?
Sie beeinflussen die Stärke synaptischer Signalübertragung.
Welche Hauptfunktion haben Oligodendrozyten?
Bildung der Myelinscheide im Zentralnervensystem. (mehrere gleichzeitig)
Wo kommen Schwann-Zellen vor und was machen sie?
Kommen im peripheren Nervensystem vor und myelinisieren dort die Axone.
Welche Funktion haben Mikrogliazellen?
Immunabwehr des Gehirns.
Welche Zellstruktur verändert sich besonders während Lernprozessen?
Dendritische Dornen.
Welcher Wachstumsfaktor fördert die Bildung dendritischer Dornen?
BDNF.
Was versteht man unter dem Membranpotenzial?
Die elektrische Spannungsdifferenz zwischen dem Zellinneren und dem Extrazellulärraum.
Wie groß ist das Ruhepotenzial einer typischen Nervenzelle?p
- 70mV
Was bedeutet ein Membranpotenzial von −70 mV?
Das Zellinnere ist gegenüber dem Extrazellulärraum um 70 mV negativer. Membranpotential = Ladung (innen) - Ladung (außen)
Welche zwei Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit ein Membranpotenzial entstehen kann?
Unterschiedliche Ionenkonzentrationen auf beiden Seiten der Membran.
Selektive Permeabilität der Zellmembran für verschiedene Ionen.
Welches Kation ist intrazellulär am höchsten konzentriert?
Kalium (K⁺).
Welches Kation ist extrazellulär am höchsten konzentriert?
Natrium (Na⁺).
Welches Anion befindet sich hauptsächlich im Zellinneren und trägt zur negativen Ladung bei?
Große organische Anionen (Proteine und Phosphate).
Welche Funktion hat die Na⁺/K⁺-ATPase?
Sie erhält die Konzentrationsgradienten von Natrium und Kalium aufrecht. 3 Na⁺ nach außen und 2 K⁺ nach innen (verbraucht ATP).
Erzeugt die Na⁺/K⁺-ATPase direkt das Ruhepotenzial?
Nein. Sie erzeugt und erhält die Ionengradienten, aus denen das Ruhepotenzial entsteht.
Für welches Ion ist die Zellmembran im Ruhezustand am durchlässigsten?
Welche Membranproteine ermöglichen den Kaliumausstrom im Ruhezustand?
Kalium-Leckkanäle.
Was ist ein Konzentrationsgradient?
Ein Unterschied in der Konzentration eines Stoffes zwischen zwei Bereichen, der eine Diffusion von hoher zu niedriger Konzentration antreibt.
In welche Richtung diffundiert Kalium aufgrund seines Konzentrationsgradienten?
Aus der Zelle heraus.
Warum entsteht beim Kaliumausstrom ein elektrischer Gradient?
Weil positiv geladene Kaliumionen die Zelle verlassen, während negativ geladene organische Anionen zurückbleiben.
Welche Wirkung hat der elektrische Gradient auf Kalium?
Zieht Kalium wieder in die Zelle zurück
Wann befindet sich ein Ion im elektrochemischen Gleichgewicht?
Wenn sich chemischer und elektrischer Gradient genau ausgleichen.
Warum entspricht das Ruhepotenzial nicht dem Kalium-Gleichgewichtspotenzial?
Weil die Membran auch geringfügig für Natrium und Chlorid permeabel ist.
Wovon hängt das tatsächliche Ruhepotenzial ab?
Von den Konzentrationen der Ionen und ihrer relativen Membranpermeabilität.
Ist das Zellinnere insgesamt negativ geladen?
Nein. Die Zelle bleibt insgesamt nahezu elektrisch neutral; die Ladungstrennung besteht nur in unmittelbarer Nähe der Zellmembran.
Warum reicht eine geringe Ladungstrennung aus, um ein Membranpotenzial zu erzeugen?
Weil das Membranpotenzial durch die Spannungsdifferenz an der dünnen Membran entsteht, nicht durch eine vollständige Trennung aller Ladungen.
Warum würde das Ruhepotenzial ohne die Na⁺/K⁺-ATPase langfristig verschwinden?
Weil sich die Konzentrationsgradienten durch die kontinuierlichen Leckströme ausgleichen würden.
Welche drei Faktoren bestimmen das Ruhepotenzial?
Ionenkonzentrationen.
Relative Membranpermeabilität.
Aktive Aufrechterhaltung der Konzentrationsgradienten durch die Na⁺/K⁺-ATPase.
Was ist eib Aktionspotential?
Das Aktionspotential ist eine Änderung des Membranpotenzials, die durch das koordinierte Öffnen und Schließen spannungsabhängiger Na⁺- und K⁺-Kanäle entsteht.
In welchem Zustand befindet sich das Neuron vor Beginn eines Aktionspotenzials?
Im Ruhepotential (-70mV)
Welche Ionenkanäle sind im Ruhezustand geöffnet bzw. geschlossen?
K⁺-Leckkanäle: offen
Spannungsabhängige Na⁺-Kanäle: geschlossen, aber aktivierbar
Spannungsabhängige K⁺-Kanäle: geschlossen
Was löst die Depolarisation bis zum Schwellenpotenzial aus?
Ein depolarisierender Reiz, z. B. ein exzitatorisches postsynaptisches Potenzial (EPSP). Neurotransmitter bindet an die Synapse
Warum ist das Schwellenpotenzial entscheidend? (-55mV)
Erst ab diesem Wert öffnen sich genügend spannungsabhängige Na⁺-Kanäle, um eine positive Rückkopplung auszulösen.
Was geschieht unmittelbar nach Erreichen des Schwellenpotenzials?
Spannungsabhängige Na⁺-Kanäle öffnen sich, aufgrund eines elektrochemischen Gradienten.
Warum verläuft die Depolarisation so schnell?
Der Na⁺-Einstrom öffnet durch positive Rückkopplung weitere Na⁺-Kanäle.
Was versteht man unter dem Overshoot?
Die Phase, in der das Membranpotenzial positiv ist und das Zellinnere gegenüber außen positiv geladen wird.
Welcher Mechanismus verursacht die Repolarisation?
Die Öffnung spannungsabhängiger K⁺-Kanäle und der Ausstrom von K⁺.
Warum fällt das Membranpotenzial unter den Ruhewert?
Weil spannungsabhängige K⁺-Kanäle verzögert schließen und weiterhin K⁺ ausströmt. (-80mV)
Was besagt das Alles-oder-Nichts-Prinzip?
Ein Aktionspotenzial wird entweder vollständig ausgelöst oder gar nicht.
Was kennzeichnet die absolute und die relative Refraktärzeit?
absolute Refräktärzeit:
• Kein neues Aktionspotenzial ist möglich, da die Na⁺-Kanäle inaktiviert sind.
relative Refräktärzeit:
• Ein neues Aktionspotenzial ist nur durch einen stärkeren Reiz möglich, da noch K⁺-Kanäle geöffnet sind und das Membranpotenzial hyperpolarisiert ist.
Warum verhindert die Inaktivierung der Na⁺-Kanäle eine Rückwärtsleitung des Aktionspotenzials?
Da inaktivierte Na⁺-Kanäle nicht sofort erneut geöffnet werden können, bleibt der bereits erregte Membranabschnitt vorübergehend unerregbar (absolute Refraktärzeit).
Welche zwei Ionen bestimmen die Form des Aktionspotenzials?
Natrium (Na⁺) während der Depolarisation und Kalium (K⁺) während der Repolarisation und Nachhyperpolarisation.
Was ist eine chemische Synapse?
Eine spezialisierte Kontaktstelle, an der Informationen durch Neurotransmitter von einer präsynaptischen auf eine postsynaptische Zelle übertragen werden.
Warum benötigt das Nervensystem chemische Synapsen?
Weil sich Aktionspotenziale nicht über den synaptischen Spalt ausbreiten können und daher in ein chemisches Signal umgewandelt werden müssen.
Aus welchen drei Hauptbestandteilen besteht eine chemische Synapse?
Präsynapse
Synaptischer Spalt
Postsynapse
Welche Strukturen befinden sich in der Präsynapse?
Synaptische Vesikel
Spannungsabhängige Ca²⁺-Kanäle
Aktive Zone
Welche Funktion besitzt die aktive Zone?
Antwort: Sie ist der Bereich der Präsynapse, an dem Vesikel andocken und Neurotransmitter freigesetzt werden.
Welche Strukturen befinden sich in der Postsynapse?
Neurotransmitterrezeptoren
Gerüstproteine (z. B. PSD-95)
Intrazelluläre Signalproteine
Wie lautet der Ablauf einer chemischen Signalübertragung?
Das Aktionspotenzial erreicht das präsynaptische Endknöpfchen.
Depolarisation der Präsynapse öffnet spannungsabhängige Ca²⁺-Kanäle.
Ca² bindet sich an die Rezeptorproteine an der Vesikelmembran und leitet die Fusion zwischen Vesikel und Zellmembran durch die SNARE Proteine ein.
Neurotransmitter werden durch Diffusion durch den synaptischen Spalt an das postsynaptische Neuron übertragen
Welche Aufgabe hat der SNARE-Komplex?
Er bringt Vesikel- und Zellmembran eng zusammen und ermöglicht deren Fusion.
Was versteht man unter Exozytose?
Die Verschmelzung eines synaptischen Vesikels mit der präsynaptischen Membran und die Freisetzung von Neurotransmittern.
Welche zwei Haupttypen postsynaptischer Rezeptoren gibt es?
Ionotrope Rezeptoren
Metabotrope Rezeptoren
Was sind ionotrope Rezeptoren?
Ligandengesteuerte Ionenkanäle, die nach Neurotransmitterbindung direkt öffnen.
Was sind metabotrope Rezeptoren?
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, die über intrazelluläre Signalkaskaden wirken.
Welcher Neurotransmitter vermittelt die meisten inhibitorischen Synapsen im Gehirn?
GABA
Welche drei Mechanismen beenden die Wirkung eines Neurotransmitters?
Wiederaufnahme (Reuptake)
Enzymatischer Abbau
Diffusion
Warum ist Calcium der unmittelbare Auslöser der Neurotransmitterfreisetzung?
Der Ca²⁺-Einstrom aktiviert Synaptotagmin, das die SNARE-vermittelte Fusion synaptischer Vesikel mit der präsynaptischen Membran auslöst.
Last changed3 days ago