Henning Fragensammlung Flashcards
Was versteht man unter der Neuronendoktrin ?
– das Gehirn besteht aus Neuronen, diskreten einzelnen Recheneinheiten die autonom, physisch getrennt
untereinander über chemische ( und elektrischen-) Synapsen in Verbindung stehen.
– sie steht Golgis theorie entgegen, die das Gehirn als ganzheitliches Syncytium
betrachtet.
Benennen Sie die Bestandteile des Zytoskeletts und ihre jeweilige Funktion in einer Nervenzelle.
– Mirkotubuli: röhrenförmiges Filament aus Tubulin ein Proten aus 2 Untereinheiten ->
Stützfunktion und Vesikeltransport (assoziiert mit Kinesin und Dynein)
– Aktinfilamente (gewundener Doppelstrang aus Actin.
–> Beweglichkeit
– Intermediärfilamente = Neurofilamete (heterogen aus 5 Proteintypen.
– >Stützfunktion
Erläutern Sie in Stichworten die Typen und Funktionen von Gliazellen
– Allgemein:
– Gliazellen sind das „Bindegewebe“ der Nervenzellen
– sind lebenslang teilungsfähig → Reparatur/Regeneration von beschädigten Neuronen
– beteiligt auch Entwicklung auswachsender Neurone
– versorgen Neuronen mit Nährstoffen aus dem Blut
– Astroglia → häufigste Gliazelle, bildet die Blut-Hirn-Schranke, Homoiostase, Stoffaustausch (pH, Ionen, Transmitter)
– Microglia → Phagozytose (beseitigen Abfallprodukte / geschädigte Zellen)
– Oligodendroglia → bilden die Myelinscheide mehrerer zentraler Axone
– Schwann’sche Zellen → bilden die Myelinscheiden einzelner peripherer Axone
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
- Die Vesikel werden von der Synapse zum Soma transportiert → falsch, das wäre retrograd
- Kinesin bildet den molekularen Motor → richtig
- Die Transportgeschwindigkeit kein 200mm/d und mehr betragen → richtig
- Mikrofilamente bilden die Leitschienen für den Transport → falsch, Mikrotubuli
- Es werden nur Transmitter und Neuropeptide transportiert → falsch, auch Wachstumsfaktoren,
Zytoskelett- und Membranbausteine
Welche Aufgabe hat die Blut-Hirn-Schranke und durch welche Barrieren wird sie gebildet ?
– für die Bildung des Ruhepotentials in den Neuronen sind konstante Umgebungsverhältnisse nötig
– die wechselnde Konzentration von Proteinen, Ionen u.a. im Blut würde den Prozess stören aber Neuronen müssen mit den nötigen Nährstoffen, Sauerstoff etc. versorgt werden
– das Nervensystem ist vor dem Eindringen vieler Krankheitserreger geschützt
– auch viele Medikamente können die Blut-Hirn-Schranke nicht permeieren, kleine fettlösliche Stoffe wie Alkohol, Nikotin und Blutgase jedoch schon
Barrieren ◦Endothelzellen der Kapillare(Tight junctions ◦Perizyte ◦intrazellulärraum ◦Astrozyte ◦Neuronenmembran
Welche Faktoren sind für das Zustandekommen des Ruhepotentials einer Nervenzelle verantwortlich
?
– die Semipermeabilität der Membran mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten für Ionen (hoch für
Kalium, gering für andere Ionen)
– die unterschiedliche Verteilung der Ionenkonzentrationen für Kalium, Natrium, Chlorid und
geladenen organischen Substanzen (Aminosäuren, Proteinen…)
– Aufrechterhaltung des Gradienten durch die elektrogene Natrium-Kalium-Pumpe
Erläutern Sie die Funktion und Eigenschaften der NA+/K+-Pumpe
– arbeitet gegen den Konzentrationsgradienten und das elektrische Potential → unter ATPVerbrauch (aktiver transport)
– es werden 3 Natrium von innen nach außen
– 2 Kalium von außen nach innen
– ist somit an der Aufrechterhaltung des Ruhepotentials beteiligt
Die Nernstsche Gleichung gibt nicht das Ruhepotential einer Nervenzelle an! (1) Was wird mit dieser
Gleichung dann berechnet ? Wie kann diese Gleichung trotzdem nutzen benutzt, um (2) das
Ruhepotential und (3) das Aktionspotential zu beschreiben ?
–gibt Elektrochemisches Potential für EINE Ionensorte an
–Ruhepotential: addition der Potentiale der einzelnen Ionen, Multipliziert mit ihrer jeweiligen Permeabilität
– das Ruhepotential zeichnet sich hierbei durch eine hohe Permeabilität für Kalium bei geringerer
Permeabilität für Natrium und Chlorid
– während des Aktionspotentials ändern sich die Permeabilitäten zugunsten von Natrium, was zur
Depolarisation führt
Welche Potenziale werden durch die Nernstsche Gleichung beschrieben ? Geben Sie ein Beispiel
und erläutern Sie das Aktionspotenzial mit Hilfe dieser Potenziale.
–Gleichgewichtspotential für eine Ionensorte
–AP durch unterschiedliche Verteilung der einzelnen Ionensorten
– Veränderung der Permeabilitäten für diese Ionensorten bewirkt Aktionspotential
– hohe Permeabilität für Kalium (-104mV) bestimmt das
Ruhepotential (-73mV) → Kaliumausstrom
– während des Aktionspotentials ändern sich die Permeabilitäten zugunsten von Natrium (+67mV)
→ Natriumeinstrom führt zur Depolarisation
(+30mV)
Welche Unterschiede bestehen zwischen Ionenkanälen und Ionenpumpen ?
> Ionenkanäle:
– entlang elektrochemischem Gradienten
– passiver Transport durch wässrige Pore
– können durch Konformationsänderungen öffen bzw. schließen oder durch ball-andchain-
Mechanismus deaktivieren
– Selektivität durch Porengröße, Ladung und/oder Interaktion mit Hydrathülle
– es existieren auch unspezifische Kanäle
Ionenpumpen:
– entgegen elektrochemischem Gradienten
– primär aktiver Transport unter ATP-Verbrauch oder Absorption von Licht
– Selektivität durch genaue Passform und Bindung des Substrats
Wie entsteht die Selektivität von Ionenkanälen für An- oder Kationen ?
– Porengröße
– spezifische Interaktion der AS-Reste mit der Hydrathülle → Ladung AS-Reste
Welche Größen müssen bekannt sein, um das Ruhepotential einer typischen Nervenzelle in guter
Näherung zu berechnen ?
– die Innen- und Aussenkonzentration von Kalium-, Natrium- und Chloridionen sowie geladener
organischer Moleküle
– die Permeabilitäten der Membran für diese Stoffe
– Temperatur, Gaskonstante, Faraday-Konstante
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
- je größer die Zeitkonstante, desto länger dauert AP
- T= lang zeitliche Summation findet statt, neue APs vergrößern PSP
- T=kurz einzelne, getrennte PSPs
Was versteht man unter Zeit- und Längskonstante ?
– die Zeitkonstante beschreibt die zeitliche Änderung des Membranpotentials bei einem Stromfluss
über die Membran → gibt die Zeit an bis zum Erreichen von 63% des Endwertes der Spannung
und wird bestimmt von Widerstand und Kapazität
– die Längskonstante beschreibt den Abfall des Membranpotentials in Abhängigkeit von der
Ausbreitungsentfernung → gibt an, bei welcher Distanz noch 37% der Spannung ankommt und
wird bestimmt durch Längs- und Querwiderstand
Von welchen Größen hängt die Längskonstante ab ?
- Durchmesser
- Isolation (anzahl der Ionenkanäle)
- Myelinisierung
- (Quer und längswiderstand)
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 ?
Zeitliche Summation:
>abhängig von: Zeitkonstante und Übertragungsfrequenz
Mehre EPSP oder IPSP einer EINZIGEN Synapse erreichen innerhalb einer sehr kurzen Zeit den Axonhügel und summieren sich auf. AP wenn Schwellenwert überschritten wird.
Räumliche Summation:
>abhängig von: Längskonstante und Lokalisation der Synapsen
EPSP und IPSP von mehreren VERSCHIEDENEN Synapsen erreichen den Axonhügel. Summe der Spannung über dem Schwellenwert = Aktionspotential
Synapse-> Neues Neuron- Dendritenbaum ->Axonhügel
Erläutern Sie den Verlauf eines Aktionspotenzials mit Hilfe der Gleichgewichtspotenziale für Na+ und
K+
•Ruhrpot - Kaliumstrom
•Depolarisation über Schwellenwert hinaus
→Öffnung der spannungsabh. Na+Kanäle
•Na+Einstrom, schnelle Depolarisation
→Overschoot
• Umschlagen des Potenzials durch Öffnen der spannungsabh. K+Kanäle
→ K+Ausstrom
•→ Hyperpolarisation
•durch Na+/K+ATPase langsame Repolarisierung
Welche Möglichkeiten gibt es, um in Neuronen die Fortleitungsgeschwindigkeit von Aktionspotenzialen
zu erhöhen ?
- Myelinisierung, saltatorische Erregungsleitung an Ranvier’schen Schnürringen
- Riesenaxone: Längskonstante erhöhen durch Erweiterung des Axons (Durchmesser)
Welche Ionen sind am Aktionspotenzial beteiligt ?
Kalium
Natrium
Was versteht man unter der Refraktärzeit eines Aktionspotenzials, wodurch wird sie bestimmt und
welche Konsequenzen hat sie ?
- Die Refraktärzeit ist die Zeit, die mindestens zwischen 2 AP vergehen muss
- sie beinhaltet: Repolarisation, inaktivierung Na+Kanäle, Reaktivierung
- Der spannungsabhängige Na+ Kanal geht nach der Öffnung kurzzeitig (ca. 0,5 ms) in einen inaktivierbaren und geschlossenen Zustand über (absolute Refraktärzeit), währenddessen keine Aktionspotentiale ausgelöst werden können. Die Refraktärzeit bestimmt die maximaleFrequenz von Aktionspotentialen.
- Während der relativen Refraktärzeit können zwar Aktionspotentiale ausgelöst werden, aber die Schwelle ist erhöht.
- Die Refraktärphase bestimmt auch die Fortleitungsrichtung von Aktionspotentialen, da in dem refraktärem Membranabschnitt keine Aktionspotentiale ausgelöst werden können
Wie unterschiedet sich die Kinetik des spannungsabhängigen Na+-Kanals von der eines
spannungsabhängigen K+-Kanals ?
•Na+: zu, auf, inaktiv ◦Spannungssensoren pos. gel. ◦Öffnet bei Depolarisationsschwelle + 20 mV ◦TTX Blockade ◦1 Peptidkette •K+ ◦TEA (Tetraethylammoniumion) ◦4 Peptidketten ◦ähnlich gebaut ◦Öffnet bei vollst. Depolarisation
Welche der folgenden Aussagen treffen für das typische Aktionspotenzial einer Nervenzelle zu ?
Die Spitze des Aktionspotenzials liegt nahe an dem Gleichgewichtpotenzial für K+
Je größer die Längskonstante einer Nervenzelle, desto größer die Ausbreitungsgeschwindigkeit
eines Aktionspotenzials
Die Geschwindigkeit der Repolarisation hängt von der Na+/K+-Pumpe ab
TTX (Tetrodoxin) blockiert den spannungsabhängigen Na+-Kanal
Die Nernst’sche Gleichung beschreibt das Ruhepotenzial vor dem Aktionspotenzial
- Die Spitze des Aktionspotentials liegt nahe am Gleichgewichtspotential für Kaliumionen →
falsch, eher am Gleichgewichtspotential für Natrium - Je größer die Längskonstante einer Nervenzelle, desto größer die Ausbreitungsgeschwindigkeit
eines Aktionspotentials → falsch: hat am einzelnen Neuron keinen Einfluss - Die Geschwindigkeit der Repolarisation hängt von der Na-K-Pumpe ab → falsch, abhängig von
Inaktivierung der Natriumkanäle und passivem Kaliumausstrom - TTX (Tetrodoxin) blockiert den spannungsabhängigen Natriumkanal → richtig
- Die Nernst-Gleichung beschreibt das Ruhepotential vor dem Aktionspotential → falsch,
beschreibt Gleichgewichtspotential für eine Ionensorte
Nennen Sie die wesentlichen Unterschiede zwischen einer elektrischen und einer chemischen
Synapse
Elektrische Synapse: – Spaltbreite 2-4nm, zytoplasmatischer Kontakt → geringer elektrischer Widerstand – Ionenstrom über Gap-Junction – geringe Verzögerung (0,1ms), nur erregende Wirkung, hohe Verstärkung – Gleichrichtung möglich
Chemische Synapse:
– Spaltbreite 10-20nm, kein zytoplasmatischer Kontakt → sehr hoher elektrischer Widerstand
– Transmitterübertragung zwischen präsynaptischem Vesikel und postsynaptischem Rezeptor
– größere Verzögerung (>0,5ms), erregende oder hemmende Wirkung, variable Verstärkung
– immer gleichrichtend
Beschreiben Sie die wesentlichen Ereignisse bei der Signalübertragung an einer chemischen
Synapse
– Aktionspotential erreicht präsynaptische Endigung → spannungsabhängige Calciumkanäle öffnen
– dadurch Vesikelfusion mit der Membran, vermittelt durch SNARE-Komplex und Synaptotagmin
– Transmitter wird freigesetzt und diffundiert durch synaptischen Spalt
– Transmitter bindet an ligandengesteuerte Kanäle an der postsynaptischen Membran
– diese öffnen und ein Aktionspotential wird ausgelöst oder wird inhibiert
