Fragen Hennig 3

Question 1

Aus welchen Komponenten besteht Rhodopsin und welche Komponente muss geändert werden, um das Absorptionsspektrum zu verändern ?

Answer 1

• Retinal (Farbstoff mit λ=385nm) - Opsin (Protein) - je nach AS-Sequenz, anderes λ -> muss verändernt werden

Question 2

Durch welche Prozesse wird Rhodopsin nach dem Zerfall bei Wirbeltieren und Insekten wieder hergestellt?

Answer 2

• Vertebraten: Isomerase wandelt Retinal wieder in „11-cis“-Form um (Energieaufwand) -> Kann wieder mit dem Opsin zu Rhodopsin reagieren - Insekten: Metarhodopsin wird bei Belichtung sofort wieder in Rhodopsin umgewandelt

Question 3

Benennen Sie (a) die beteiligten Elemente und die wesentlichen Schritte bei der Transduktion eines Photorezeptors bei Wirbeltieren (b) Wie verändert sich das Membranpotential bei Beleuchtung?

Answer 3

• Rhodopsin-Photoisomerisierung → Enzymkaskade → beendet Dunkelstrom → Hyperpolarisation → Ende Rezeptorausschüttung an präsynaptischer Membran → weniger AP in bipolaren Ganglien • Hyperpolarisation

Question 4

Besitzen Rezeptoren ein rezeptives Feld?

Answer 4

nein

Question 5

Welcher Zusammenhang besteht zwischen Schallausbreitungsgeschwindigkeit (c), Wellenlänge (λ) und Schallfrequenz (f)?

Answer 5

c = λ * f

Question 6

In welchem Medium breitet sich Schall schneller aus, in Luft oder in Wasser?

Answer 6

Geschwindigkeit (m/s): Luft = 340; Wasser = 1500

Question 7

Was versteht man unter Frequenz-Orts-Transformation in der Cochlea? Warum ist diese vor allem für Schallfrequenzen über 1000 Hz wichtig?

Answer 7

• die maximale Frequenz von Aktionspotentialen beträgt etwa 1000 Hz -> Schallfrequenzen von mehr als 1000Hz werden in der Cochlea durch eine Frequenz-Orts-Transformation abgebildet - bestimmte Frequenzen bewegen bestimmte Bereiche der Basilarmembran (Wanderwelle) - die mechanischen Eigenschaften der Basilarmembran erzeugen eine Frequenz-Orts-Transformation im Innenohr: -> an der Basis (ovales Fenster): Steif und schmal, daher hohe Frequenzen -> am Helicotrema: Elastisch und breit, daher niedrige Frequenzen

Question 8

Was ist das Salvenprinzip in den Rezeptorneuronen des Hörsystems ? Warum ist das Salvenprinzip wichtig ?

Answer 8

• Phasenkopplung auditorischer Rezeptorneurone - fürht zu einer hohen zeitlichen Präzision Aktionspotentialen - wichtig zum Richtungshören

Question 9

Welche beiden physikalischen Kenngrößen setzt der Mensch bei der Schalllokalisation ein? Welche Kenngröße eignet sich besser für die Ortung bei niedrigen (< 3kHz) und welche bei höheren Frequenzen (>3 kHz)?

Answer 9

• I: Intensitätsunterschiede (IID) (interaural intensity difference) -> hohe Frequenzen - t: Zeitunterschiede (ITD) (interaural time difference) -> niedrige Frequenzen

Question 10

Schalllokalisation bei Schleiereulen: (1) Welche physikalischen Kenngrößen benutzt die Schleiereule zur Schalllokalisation? (2) Welche Anpassungen besitzt die Schleiereule, um die Höhe einer Schallquelle zu bestimmen? (3) Erläutern Sie, wie Koinzidenzdetektoren zur Schalllokalisation der Schleiereule beitragen

Answer 10

1.) Zeitunterschiede (ITD) zwischen den beiden Ohren werden für die horizontale Lokalisation verrechnet (Koinzidenzdetektion) Intensitätsunterschiede zwischen den Ohren werden für die Lokalisation in der Höhe verrechnet -> Verrechnungskarte (‘computational map‘) 2.) Asymmetrische Ohren liefern Infos über Schallhöhe (Kopffedern= „Parabolspiegel“ = Schallverstärkung) 3.) Koinzidenzdetektor = Nervenzelle, die dann maximal feuert, wenn sie gleichzeitig von mehreren vorgeschalteten Zellen erregt wird ->Laufzeitunterschiede

Question 11

Schleiereulen können Schallquellen im Raum gut lokalisieren, weil

Answer 11

sie asymmetrische Ohren besitzen die Meldungen von beiden Ohren durch Koinzidenzdetektoren verglichen werden

Question 12

Beschreiben Sie die Antwort des rezeptiven Feldes einer visuellen Nervenzelle mit einem erregenden Zentrum aus (1) gleichmäßige Beleuchtung, (2) zentrale Beleuchtung und (3) periphere Beleuchtung

on zentrum off rand

Answer 12

(1) gleichmäßiges Signal (2) verstärktes Signal (3) gehemmtes Signal

Question 13

Skizzieren Sie den Bau eines Photorezeptors bei Wirbeltieren (Stäbchen) und tragen die wesentlichen Elemente für die Phototransduktion ein. Wie ändert sich das Membranpotential in diesem Photorezeptor bei Beleuchtung (beschriftete Zeichnung) ? Welche Schritte führen zu dieser Änderung des Membranpotentials ?

Answer 13

bei beleuchtung änderung des membranpotential: Dunkelstrom inibition und Hyperpolarisation durch schlißung der Na+ Kanälen ( kein mehr rein) und so ender Neurotransmitterausschüttung. durch signalkaskade von enzyme nach konformationsänderung vom Retinal.

Question 14

Erläutern Sie am Beispiel des Sehsystems mit einer Skizze das Prinzip und die Wirkung der ‚lateralen Inhibition’ Nervenzellen im visuellen System besitzen rezeptive Felder.

(1) Skizzieren und erläutern Sie kurz die Struktur eines einfachen rezeptiven Feldes.
(2) Welche Zellen in der Retina besitzen typischerweise rezeptive Felder?
(3) Was ist die Funktion eines rezeptiven Feldes ?

Answer 14

• On Mitte, off Rand, rund
• Ganglien
• Vorbereitung der Objekterkennung
• Pixel= r.F. • konvergente Schaltung

Question 15

Skizzieren Sie die wesentlichen Schritte bei dem Transduktionsprozess in einer Haarsinneszelle

Answer 15

• Beugung der Cilien an Tektorialmembran • Öffnung der Tip-Link-Kanäle • K+einstrom aus Endolymphe, Depolarisierung • Depolarisation führt zur Öffnungspannungs-abhängiger Ca2+-Kanäle. • Ca2+-Einstrom führt zur Transmitterfreisetzung

Question 16

Skizzieren Sie den Bau einer einzelnen Haarsinneszelle und nennen die wichtigen Schritte bei dem Transduktionsprozess dieser Sinneszellen

Answer 16

• Tip-Link an Sterecilien, Kinocilium in endolymphe • ca2+-kanäle • Transmittervesikel • Synapse