2 - Zelluläre Basis der Informationsverarbeitung im Nervensystem (mb/fl) Flashcards
Welche Aufgabe hat das Neuron?
Informationsübertragung:
Transport, Verarbeitung, Speicherung von Signalen
Welche Aufgaben hat die Gliazelle?
Hilfsapparat für
Neuron:
Schutz, Versorgung, Stützfunktion
Entwicklung des Nervensystems
Neuromodulation:
Neurotransmittor-Aufnahme aus dem synaptischen Spalt
Rezeptoren für Neurotransmittoren
Neurone sind im Hirn als Netzwerke angeordnet. Zähle einige davon auf (7)
Verschiedene Netzwerke:
Ruhenetzwerk
Somatosensorische Netzwerk
Visuelle Netzwerk
Linuguale Netzwerk
dorsales Aufmerksamkeitsnetzwerk
ventrales Aufmerksamkeitsnetzwerk
Frontoparirtale Kontrollnetzwerk
Was ist die ungefähre Ruhespannung einer Nervenzelle?
Es schwankt zwischen -50mV und -100mV.
Beim Mensch ist es meist ca. -70mV.
Erkläre einige Grundbegriffe:
- Ion
- Kation
- Anion
- Membranpotenzial
- Ruhepotenzial
- elektisch geladenes Teilchen
- positiv geladenes Teilchen (oft Metalle)
- neg. geladenes Teilchen (oft Säure oder Chlor)
- Der Potenzialunterschied zw. dem Zellinneren und dem Zelläusseren
- Membranpotenzial im Ruhezustand der Zelle
Was würde zu einem chemischen Gleichgewicht führen und was zu einem Elektischen?
Im Innern der Zelle sollen sich genau 6 kleine Kationen (positiv geladene Ionen) und 6 große (können Zelle nicht verlassen) Anionen (negativ geladene Ionen) befinden, außerhalb der Zelle haben wir nur destilliertes Wasser ohne Ionen (Modellvorstellung).
Chemisches Gleichgewicht =
Es diffundieren 3 Kationen nach außen, die Anionen bleiben alle in der Zelle.
**Elektrisches Gleichgewicht = **
Es passiert gar nichts; die Kationen bleiben alle in der Zelle.
Erkläre den Permabilitäsunterschied.
Für die ver. Inonensorten (inner- und ausserhlab der Zelle), ist die Zellembran unterschiedlich permeabel = undicht.
Durchlässigkeit nur, wenn dies von überbrückenden Kanälen -> Membranprotein zugelassen wird. .
Was versteht man unter Diffusionskräften?
Wenn Teilchen frei beweglich sind (in flüssigem oder Gas-Zustand) herrscht eine Tendenz zum Konzentrationsausgleich
–> kommen durch die Brownsche Molekularbewegung zu stande (–> es herscht ein Konzentrationsgradient, was dazu führt, dass sich die Teilchen gleichmässig verteilen)
Was ist und wie kommt die Brownsche Molekularbewegung zustande?
Auf welche Teilchen ist sie wirksam?
Die kleinsten Teilchen der Stoffe besitzen alle eine Eigenbewegung -> Zittern. (Durch ihre chaotischen Bewegungen stossen die Teilchen ständig mit anderen Teilchen zusammen -> Energie wird freigesetzt.)
Die Eigenbewegung ist bedingt durch die kinetische Energie (Bewegungsenergie), welche die Teilchen besitzen.
–> Ionen
Wann tritt osmotischer Druck auf
und welche Folgen kann er haben?
- Wenn ein Membran eine Flüssigkeit semipermeabel trennt (z.B. nur für Wasser durchlässig ist) und die Konzentration von der permeablen und nicht permeablen Flüssigkeit unterschiedlich -> osmotischen Druck.
- Für den Ausgleich der Verhältnisse muss die permeable Flüssigkeit die andere Verdünnen -> gleiches Verhälnis (z.B. Wasser strömt in die andere Hälfte und hebt den Wasserspiegel entgegen der Schwerkraft, bis das Gewicht des Wassers dem osmotischen Druck entspricht. // kann z.B. zum Platzen der Zelle führen)
- Durch die Diffusionskräfte (Verteilung) entsteht die gleichmässige Verteilung -> Konzentrationsausgleich.
FRAGE: hier ist schon gemeint, dass die Diffusionskraft NUR wirkt wenn keine semipermeable Membran da ist, denn wenn es ebd. hat, führt ja der osmotische Druch zum Konzentrationsausgleich (–>dadurch, dass sich das Volumenverhältnis verändert.) (Anm. fe)

Was versteht man unter Permeabilitätsunterschied?
unterschiedliche Durchlässigkeit der Zellmembran
-> je nach konfiguration usw. der Kanäle / für die ver. Inonensorten (inner- und ausserhalb der Zelle), ist die Zellembran unterschiedlich permeabel = undicht.
Was versteht man unter einem Diffusionspotenzial?
Erkläre es an einem Beispiel, wobei die Potenziale von einer Seite des Gefässes zur anderen wiefolgt sind.:
Chemisches Potenzial der Anionen = 12
Chemisches Potenzial der Kationen = 12
Elektisches Potenzial = 0
Ausgleich zwischen elektronischem und chemischen potenzial führt zu elektrochemischem Gleichgewicht.
In der Ausgangslage ist das Gefäß elektrisch neutral, da zwar auf der einen Seite mehr Kaliumionen, aber auch mehr negativ geladene Gegenionen des Salzes vorhanden sind. Ionen treten vom hoch- in das niedrigkonzentrierte Kompartiment über. Triebkraft ist das chemische Potential aufgrund eines
Konzentrationsgradienten. Zwischen den beiden Kräften bildet sich ein Gleichgewicht aus. =>
Chemisches Potenzial der Anionen = 12
Chemisches Potenzial der Kationen = 6
Elektisches Potenzial = 6
Wieso hat das Ruhepotenzial des Menschen - 70mV?
Da: Σ neg. Ladungen in Neuron > Σ neg. Ladungen in Extrazellulärraum um 70mV
Bestimme die Grösse, die chemische Abkürzung ink. Ladung und die rel. Permeabilität der folgenden Ionen und wo kommen sie vorallem vor?:
- Kalium
- Natrium
- Chlorid
- org. Anionen
ACHTUNG KORRIGIERT (fe; vgl. Schandry S. 63)
Chem. Abkürzung+Ladung | Grösse in 10-10m | rel. Permeabilität | vorkommen
- K+ | 7 | 1.00 (hoch permeabel) | Zellinneres++
- Na+ | 12 | 0.04 (mässig permeabel) | Zelläusseren++
- Cl- | 8 | 0.45 (niedrig permeabel) | Zelläusseres++
- A- | >15 | 0.00 (impermeabel) | Zellinneren ++
Wie steht es um die Konzentration versch. Teilchen im Zellinneren und in der Extrazellulärenflüssigkeit?
Ionen im Zellinnern haben andere Konzentration als in Extrazellulärflüssigkeit
→ Potentialdifferenz, Membranpotential (Zelle elektrisch polarisiert)
Was versteht man unter passivem Transport von Stoffen durch die Zellmembran? Welche 2 Arten gibt es?
Wanderung von Ionen und Molekülen über die Menmbran hinweg ohne dass dabei Energie verbraucht wird!
Es gibt 2 Typen von Transportmolekülen: Carriermoleküle und Ionnenkanäle.
Warum kommt es nicht mit der Zeit u einem Ladungsausgleich zw. Extrazellulärerflüssigkeit und Zellinnerem ?
- Plasmamembran: nicht für alle Ionen gleich durchlässig
- Lipid-Doppelschicht der Membran ist für Ionen grundsätzlich schwer überwindbar, da sich geladene Teile zwar gut in Wasser aber schlecht in Fett lösen können
Welche Stoffe können die Doppellipidschicht ungehindert durchdringen?
Kleine, ungeladene Moleküle können die Zellmembran hingegen gut passieren: Sauerstoff, Wasser, Kohlendioxid, Ethylalkohol, Medikamente.
Was ist die treibende Kraft auf Ionen beim passiven Transport durch die Zellmembran?
- Potentialgefälle (Potenzialgradient)
- Konzentrationsgefälle (Konzentrationsgradient)
Was weisst du über Carrier-Moleküle?
sind ein Typ des passiven Transport von Stoffen durch die Zellmembran.
Transportieren Stoffe aufgrund von Veränderung der elektrischen VerhälnisseundVeränderung der Proteingestalt.
sind sehr vergleichsweise langsam!

Was weisst du über Ionenkanäle?
- System des passiven Transport von Stoffen durch die Zellmembran.
- über 100 unterschiedliche, ionenspezifische Typen
- Zahl der Ionenkanäle inkonstant
- Proteinsynthese führt in Stunden zu
größerer Anzahl Ionenkanäle - Ionenkanäle können auch abgebaut werden
wichtig für Lernen und Erinnern - *Zustandsabhängigkeit der Ionenkanäle:**
- Tor im Ionenkanal offen oder zu
abh. von Umgebungsbedingungen:- >chemische Substanzen in Umgebung
- >elektrisches Potential in Umgebung
- Membrandurchlässigkeit für Ionen
bestimmt durch Anzahl und Zustand der Kanäle
Vergleiche die zwei Systeme des passiven Transports von Stoffen durch die Zellmembran.
- Kalium-Ionen werden sehr rasch durch die Ionenkanäle transportiert: 10 Mill-IONEN (höhö)/ Sekunde
- Carrier-Proteine transportieren nicht so schnell
- Übergang von einem elektrischen Zustand zum nächsten kann sehr kurz sein
(z.B. Schmerzmedies können Eingänge blickieren –> hemmende Wirkung)
- was versteht man unter einem chemischen Potential?
- was versteht man unter einem elektrischen Potenzial?
- was folgt daraus?
- = die Energie, welche in dem Konzentrationsgradienten gespeichert ist (auch: Konzentrationsgefälle)
- = die Energie, die in einem Ladungsgefälle gespeichert ist (Potenzialgefälle / -gradient)
- wenn das chemische Potenzial und das elektrische Potenzial gleich gross ist, dann ergibt sich ein elektrochemisches Gleichgewicht
elektrische Felder können Lage-und Formveränderungen der Ionen herbeiführen. Erkläre dies anhand des Beispiels der Na+-Ionenkanäle.
- Die spannungsgesteuerten Na+-Ionenkanäle sind sehr grosse Membranproteine, die unterm Einfluss von elektrischen Feldern in der Umgebung ihr Gestalt und Lage im Raum ändern
- Daher können diese Proteine zwischen Zuständen unterschiedlicher Konfiguration hin und her kippen – zwischen offen und geschlossen
• daraus folgt in geöffnetem zustand ein grosser Ionenstrom:
Während der 1 ms, wo Na+- Ionenkanal offen ist, gehen ca. 5000-6000 Natrium-Ionen in die Zelle