Henning Flashcards
Was versteh man unter Neuronendoktrin?
Neuronendoktrin: (Cajal)
Das Gehirn besteht aus vielen eigenständigen Nervenzellen, die über chemische Synapsen miteinander verbunden sind. Kommunikation erfolgt über diese Kontaktstellen. (Es sind einzelne Zellen!)
–> Cajal entdeckte dies in dem er die Golgi-Färbung von neuronal Gewebe (Silbernitratfärbung) verwendete.
Reticulartheorie: (Golgi)
Gehirn, als ganzheitliches Syncitium. Kommuniziert nur über elektrische verarbeitung.
Cajal und Golgi erhielten 1906 gemeinsam den Nobelpreis, owohl sie verstritten waren und unterschiedliche Theorien über das Nervensystem im Gehrin verfolgten.
Benennen Sie die Bestandteile des Zytoskeletts und ihre jeweilige Funktion in einer Nervenzelle.
Das Zytoskelett besteht aus Protein-filamenten.
-
Mikrotubuli (24 nm)
Ein röhrenförmiges Filament aus Tubulin. (Protein mit 2UE).
Funktion: Stützfunktion und Vesikeltransport -
Neurofilamente (10 nm)
Ein intermediäres Filament aus 5 Typen heterogener Proteine.
Funktion: Stützfunktion -
Mikrofilament (7 nm)
Ein doppelsträngiges Filament aus Actin-monomeren (globuläres Protein)-
Funktion: Beweglichkeit
Erläutern Sie in Stichworten die Typen und Funktionen von Gliazellen
Glia (griechisch: Kleber)
Typen von Gliazellen:
Mikroglia:
- Phagozyten
Makroglia:
- Astroglia (blut-Hirn-Schranke)
- Mikroglia
- Oligodendroglia
- Schwannsche Zellen
Funktion von Gliazellen:
- Stützfunktion
- Beseitigung von Zellen, Reperatur, Regeneration von beschädigten Neuronen
- elektrische Isolierung von Axonen (myeliniesierung)
- Entwicklung
- Hooiostase (pH-Wert, Ionenkonzentration, Transmitteraufnahme, Stoffaustauch)
- Blut-Hirn-Schranke
Neuronen sind ohne Gliazellen nicht überlebensfähig.
Rosinenbrötchen: Rosinen=Neuronen, Teig=Gliazellen.
Axonaler Vesikeltransport: Welche Unterschiede gibt es zwischen anterogradem und retrogradem
Transport ?
Anterograd = von Soma zur Synapse
schnell (>200mm/d): transport von Transmitter, Neuropeptide, Wachstumsfaktoren
langsam (<10 mm/d): transport von Zytoskelett- und Membranbausteine
►Kinesin bildet den molekularen Motor. (Kinesin gibt Vesikel an benachbartes Kinesin weiter…)
Retrograd = Von der Synapse zum Soma
schnell (ca.200mm/d): transport von Abbauprodukten
prozessiver Transport großer Multivesikularkörper.
►Dynein bildet den molekularen Motor. (Dynein rutscht an Membran entlang)
Welche der folgenden Aussagen treffen für den anterograden Vesikeltransport in einer Nervenzelle zu?
- Die Vesikel werden von der Synapse zum Soma transportiert
- Kinesin bildet den molekularen Motor
- Die Transportgeschwindigkeit kann 200mm/d und mehr betragen
- Mikrofilamente bilden die Leitschienen für den Transport
- Es werden nur Transmitter und Neuropeptide transportiert
- falsch. Trifft auf reterograden-transport zu.
- trifft zu
- trifft zu
- falsch. Mikrotubuli bilden die Leitschienen für den Transport.
- falsch. Es werden auch Membranbausteine, Cytoskelettbausteine und Wachstumsfaktoren transportiert.
Welche Aufgabe hat die Blut-Hirn-Schranke und durch welche Barrieren wird sie gebildet ?
- Die Blut-Hirn-Schranke ist eine selektiv durchlässige Membran, die verhindert, dass Substanzen die für das Gehirn schädlich seien könnten aus der Blutbahn ins Gehirn gelangen. (Filterfunktion) Nur kleines und lipophiles kann die BHS problemlos durchdringen.
- Sie hält das innere Milleu (=Cerebrospinalflüssigkeit ) im Gehirn konstant, dies ist besonders wichtig für dessen Funktion.
- Aufrechterhaltung der Homeostase in Neuronen für Ruhepotenzial
Endothelzellen der Kapillaren sind mit tight junctions verbunden. Perizyten, können Kapillare zusammenziehen und so die Durchblutung beeinflussen.
Welche Faktoren sind für das Zustandekommen des Ruhepotentials einer Nervenzelle verantwortlich?
Das Ruhepotenzial ist der Zustand des negativen Potenzials (-73mV) einer unerregten Nervenzelle. Dieser Zustand ist auf Ladungsgleichgewicht der Ionen zwischen Extrazellulären und Cytoplasma zurück zuführen.Der Einstrom und Ausstrom von Ionen ist im Gleichgewicht.
Dafür verantwortlich sind:
- Semipermeabilität der Membran also die unterschiedliche Leitfähigfkeit für bestimmte Ionen.
- Unterscheidliche Verteilung der Ionenkonzentration für Na+,Cl-,A- und K+ außen und innen
- elektrogene Na+/K+ Pumpe (sorgt auch für die aufrechterhaltung des RP)
Erläutern Sie die Funktion und Eigenschaften der NA+/K+-Pumpe
Die elektrogene Na+/K+-Pumpe arbeitet gegen den Konzentrationsgradienten und gegen das elektrische Potenzial dabei wird ATP verbaucht. Sie hälz da RP aufrecht.
Bei jedem Durchlauf –> 1 -negative Ladung mehr im Inneren
- 3 Na+ intrazellulär aufgenommen (Phosphorylierung von Aspartat)
- 2 K<span>+</span> extrazellulär aufgenommen (Konformationsänderung durch Dephoysphorylierung)
Die Nernstsche Gleichung gibt nicht das Ruhepotential einer Nervenzelle an!
- Was wird mit dieser Gleichung dann berechnet ? Wie kann diese Gleichung trotzdem nutzen benutzt, um
- das Ruhepotential und
- das Aktionspotential zu beschreiben ?
- Die Nernstsche Gleichung gibt das Gleichgewicht (UGlg) für einen bestimmten Ionentyp an. (z.B für Kalium).
- ???
- ???
Welche Potenziale werden durch die Nernstsche Gleichung beschrieben ?
Geben Sie ein Beispiel und erläutern Sie das Aktionspotenzial mit Hilfe dieser Potenziale.
Die Nernstsche Gleichung gibt das Gleichgewichtspotenzial (UGlg) für einen Ionentyp an.
Nernstgleichung:
UGlg = (R x T) / (n x F) x lg (ca / ci) [mV]
UGlg(Ion) = 58 [mV] * lg (Caussen/Cinnen)
Am Beispiel von Kalium (K+):
Ca: 10 mmol
Ci: 100 mmol
UGlg(K+) = 58 [mV] x lg (10/100)
UGlg (K+) = 58 [mV] x lg (10-1) = -58 mV
Unter der Berücksichtigung aller Ionensorten, die am Ruhe- und Aktionspotenzial beteiligt sind. (und unter Kentniss der jeweiligen spezifischen Permeabilitäten) ist die Überführung der Gleichung in Goldmann-Hodgkin-Katz Gleichung möglich.
- Aktionspotenzial: Addition der einzelnen Ionen, multipliziert mit Permeabilität.
- Ruhepotenzial: Verschiebung von K-Potenzial Richtung Na+-Potenzial wegen Permeabilitätsänderung. (Depolarisation)
- —–> Stimmt das?????
Beschreiben Sie die Ionenverhältnisse im intra- und extrazellulären Raum einer Nervenzelle, die für die Bildung des Ruhepotentials von Bedeutung sind
Im Ruhepotenzial hat die Membran eine hohe Leitfähigkeit für K+ und eine geringe Leitfähigkeit für andere Ionen. Deshalb wird das RP vor allem durch Gleichgewichtspotenzial für Kalium bestimmt.
Extrazellularer Raum:
- viel Na+ und Cl-
Intrazellularer Raum:
- viel K+ und A-
Welche Unterschiede bestehen zwischen Ionenkanälen und Ionenpumpen ?
Ionenkanäle:
- Ionen bewegen sich passiv durch eine zentrale Pore
- Ionenbwegung erfordert keine extra Energie
- Die Ionen bewegen sich entlang eines Konzentrationsgradienten
- Ionen bewegen sich sehr schnell
Ionenpumpe:
- Ionen werden aktiv durch das Protein bewegt
- Ionenbewegung erfordert Energie durch die Spaltung von ATP
- Die Ionen bewegen sich entgegen eines Konzentrationsgradienten
- Ionen bewegen sich sehr langsam
Wie entsteht die Selektivität von Ionenkanälen für An- oder Kationen ?
Es gibt verschiedene Typen von Ionenkanälen,die sich in ihrer Selektivität unterscheiden.
Selektivität entsteht durch:
- Den Durchmesser des Ionenkanals (mechanische Barriere)
- Ladungen im Inneren der Kanäle (elektrische Barriere)
Die Zeitkonstante einer Nervenzelle wirkt sich auf die‚ zeitlichen Summation’ im Dendriten dieser Nervenzelle aus. Erläutern Sie diesen Zusammenhang an 2 Neuronen mit gleichem präsynaptischem Eingang aber unterschiedlich großen Zeitkonstanten.
die Zeitkonstante T (tau) beschreibt die zeitliche Änderung des Membranpotent bei einem Stromfluß über die Membran.
T = R x C
- je größer die Zeitkonstante, desto länger dauert das AP.
- T=lang : zeitliche Summation findet statt, neue AP vergrößern Postsynaptisches Potential.
- T=kurz : einzelne getrennte Postsynaptische Potentiale.
Welche Größen müssen bekannt sein, um das Ruhepotential einer typischen Nervenzelle in guter Näherung zu berechnen?
- Permeabilität
- Konzentration intra- und extrazellulär der Ionen:
Na+,K+,AS-Anion (A-), Cl-
Nennen Sie die wesentlichen Unterschiede einer elektrischen und einer chemischen Synapse.
Elektrische Synapse:
- geringer elektrischer Widerstand
- 2-4 nm
- wirkt erregend
- Erregungsübertragung durch: Ionenstrom
- Ultrastruktur: gap-junctions
- Verstärkung: hoch
- Verzögeung: 0,1 ms
Chemische Synapse:
- hoher elektrischer Widerstand
- 10-20 nm
- wirkt erregend oder hemmend
- Erregungsübertragung durch: Transmitter
- Ultrastrukturen: prä: Vesikel; post: Rezeptoren
- Verstärkung: variabel
- Verzögerung: > 0,5 ms
Was versteht man unter Zeit- und Längskonstante ?
Die Zeitkonstante T (Tau) beschriebt die zeitliche Änderung des Membranpotenzials bei einem Stromfluß über die Membran.
T = R x C
Die Längskonstante (lambda) beschreibt den Abfall des Membranpotenzials in Abhängigkeit von der Entfernung.
Die Aubreitung von elektronischen Signalen benötigen eine große Längskonstante. Damit das Signal möglichst weit reicht, muss man die Längskonstante vergrößern
Rm vergrößern (Myelinisierung)
Ri verringern (Riesenfaser)
Beschreiben Sie die wesentlichen Ereignisse bei der Signalübertragung an einer chemischen Synapse
Präsynaptische Endigung:
- Eintreffen von Na+/K+- Aktionspotetialen
- Depolarisationder präsynaptischen Membran
- Öffnen der spannungsabhängigen Ca2+- Kanäle
- Fusion der Vesikel mit präsynaptischer Membran
In synaptischem Spalt:
- Transmitterfreisetzung
- Diffusion der Transmitter
Postsynaptische Membran:
- *-** Bindung des Transmitters
- Konformationsänderungen in den Transmitter-Rezeptor-Komplexen
- Öffnung von Ionenkanälen
- Ionenströme
- Potentialänderung an der postsynaptischen Membran
Die Größe des präsynaptischen Ca2+-Einstromes bestimmt die Amplitude des postsynaptischen Potentials.
Von welchen Größen hängt die Längskonstante ab ?
- Rm : Querwiederstand (Ionenkanäle)
- Ri : Längswiederstand (Ionenzahl)
- Durchmesser
- Isolation
Was versteht man unter zeitlicher und räumlicher Summation in einer Nervenzelle ?
Von welchen Größen hängen diese beiden Formen der Summation jeweils ab und in welchem Bereich einer Nervenzelle sind sie von besonderer Bedeutung ?
Räumliche Summation
=Konsequenz der Längskonstante
Postsynaptische Potenziale aus mehreren Dendriten summieren sich auf dem Weg zum Axonhügel, somit wird die Entstehung des AP wahrscheinlicher.
Abhängig von der Längskonstante und dem Ort der synapse.
Zeitliche Summation
=Konsequenz der Zeitkonstante
Die AP treffen nach einander ein, Zelle nicht Repolarisiert. Postsynaptsiche Potenzial steigt.
Abhängig von Zeitkonstante
Erläutern Sie den Verlauf eines Aktionspotenzials mit Hilfe der Gleichgewichtspotenziale für Na+ und K+
1) Depolarisation
Die Depolarisation über den Schwellwert hinaus führt zur Öffnung der Spannungsabhängigen Na+-Kanälen
2) Na+-Einstrom –> schnelle Depolarisation –> Overshoot
3) Repolarisation
Umschlag des Potenzials durch Öffnung der spannungsabhängigen K+-Kanäle –> K+-Ausstrom
4) Hyperpolarisation
Durch Na+/K+-ATPase langsame Repolarisation.
Welche Formen des Vesikel-Recycling kennen Sie ?
- Bulk Endocytose
- klassische Exocytose
- kiss-and-run
Welche Ionen sind am Aktionspotenzial beteiligt ? Beschreiben Sie diese Ionenströme während der
verschiedenen Phasen eines Aktionspotenzials (beschriftete Zeichnung).
Natrium und Kalium.
Depolarisation: Na+ Einstrom
Repolarisation : K+ Ausstrom
Beschreiben Sie die verschiedenen Phasen und Ionenströme eines typischen Aktionspotenzials einer
Nervenzelle (beschriftete Zeichnung).
1. Ruhepotential: ca. -70mV
2. Überschreitung des Schwellenpotentials: Die Dendriten nehmen Reize von umliegenden Nervenzellen auf und leiten sie über das Soma zum Axonhügel weiter. Damit ein Aktionspotential ausgelößt werden kann, muss am Axonhügel ein bestimmter Schwellenwert (in unserem Fall -50 mV) überschritten werden.
3. Depolarisation: Wird der Schwellenwert überschritten läuft das Aktionspotential über das Axon ab: Die Na+-Kanäle öffnen sich und von Außen strömen schlagartig Na+Ionen in das Zellinnere des Axons. (K+-Kanäle sind währenddessen geschlossen). Es kommt zur Umpolarisierung, dem sogenannten Overshoot.
4. Repolarisation: Die Na+ Kanäle beginnen wieder sich zu schließen. K+ Kanäle öffnen sich und sorgen dafür, dass Kalium Ionen aus dem positiv geladenen Zellinnerem heraus diffundieren können.
5. Hyperpolarisation: Die K+-Kanäle schließen sich. Im Vergleich zu Na+-Kanälen sind die K+Kanäle jedoch deutlich langsamer und es dauert rund 1-2ms bis diese komplett geschlossen sind. In der Zeit sind weitere K+-Ionen nach außen hin diffundiert und die Spannung sinkt unter das eigentliche Ruhepotential (Hyperpolarisation).
Nachdem die Na+ Kanäle sich im Laufe der Repolarisation wieder geschlossen haben, ist ein erneutes Aktionspotential unmittelbar darauf nicht möglich. Diese Zeitspanne nennt man auch Refraktärzeit und dauert ungefähr 2 ms.
1. Ruhepotential: Die Natrium-Kalium-Pumpen regulieren die Spannung daraufhin wieder auf ca. -70 mV, also dem ursprünglichen Ruhepotential. Das Axon ist bereit für das nächste Aktionspotential.
Erläutern Sie kurz die Funktion von ionotropen und metabotropen Rezeptoren in der postsynaptischen Membran
_Ionotrope Rezeptoren_ (ligandenabhängige Ionenkanäle) -\> „direct gating“ von Ionen -\> beeinflusst Ionenverhältnisse und -ströme und damit das Membranpotential
Metabotrope Rezeptoren (keine Ionenkanäle!):
Liganden abhängige Konformationsänderung -> Enzymkaskade; „indirect gating“
- > beeinflusst intrazelluläre Stoffwechselprozesse
- > indirekt Membranpotential
?????????????
Beschreiben Sie an einem Beispiel die wesentlichen Schritte bei dem Transduktionsprozess in Sinneszellen
Rezeptoren wandeln die Reizenergie über einen Transduktionsprozess in ein Rezeptorpotential um.
Transduktion = Reiz-Signal-Umwandlung
- Reiz bedingt durch Öffnen/Schließen von Ionenkanälen eine Potentialänderung
–> Bildung eines Rezeptorpotentials
Es kann zeitliche und räumliche Summation stattfinden.
Beispiel: Photorezeptor
- Absorption von Lichtreizen (Photoisomerisierung Rhodopsin)
- Retinalstruktur verändert -> Enzymkaskade, second messenger (cGMP) wird hydolysiert
- Na+-Kanäle schließen
- Rezeptorpotential (Hyperpolarisation)
- Ende der Rezeptorausschüttung an präsynaptischen Membran.
Erklären Sie den Begriff der Kennlinie (beschriftete grafische Darstellung) im Kontext der Informationsverarbeitung durch Sinneszellen und stellen den Zusammenhang mit der Adaptation her.
- Die Erregungsgröße (Impulsfrequenz) nimmt linear mit dem logarithmus der Reizintensität zu.
- Durch Adaption kann die Kennlinie zu höheren oder niedrigeren Umgebungsintensitäten verschoben werden, ohne dass die relative Unterschiedsempfindlichkeit beeinflusst wird.
Aus welchen Komponenten besteht Rhodopsin und welche Komponente muss geändert werden, um das Absorptionsspektrum zu verändern ?
Rhodopsin besteht aus einem Protein (Opsin) und dem Retinal.
Die Aminosäuresequenz des Proteins bestimmt λ, also muss diese verändert werden um das Absorbtionsspektrum zu verändern.
Rhodopsin ist das Sehpigment der Stäbchen
Skizzieren Sie den Bau eines Photorezeptors bei Wirbeltieren (Stäbchen) und tragen die wesentlichen Elemente für die Phototransduktion ein.
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 ?
Phototransduktion bei Wirbeltieren:
eine intrazelluläre Enzymkaskade führt zur Schliessung von ‚signal-abhängigen‘ Na+-Ionenkanälen und einer Repolarisation des Membranpotentials.
