Biologische Psychologie (2., akt. Aufl.)

Fragen zum 2. Kapitel


Frage 1

Bringen Sie die folgenden Komponenten des Aktionspotenzials in die richtige Reihenfolge:

a) Einstrom von Na+    [   ]

b) Repolarisation    [   ]

c) Beginn der Depolarisation    [   ]

d) Hyperpolarisation    [   ]

e) Ausstrom von K+    [   ]


Antwort zu Frage 1

(a) = 2; (b) = 4, (c) = 1, (d) = 5, (e) = 3



Frage 2

Während des Aktionspotenzials der Nervenfaser ist die rasche Depolarisation bedingt durch

a) den sich selbst verstärkenden Anstieg der Kalium-Leitfähigkeit.

b) den sich selbst verstärkenden Anstieg der Natrium-Leitfähigkeit.

c) die lawinenartige Abnahme der Kalium-Leitfähigkeit bei wenig veränderter Natrium-Leitfähigkeit.

d) die sich gegenseitig verstärkende Abnahme der Kalium-Leitfähigkeit und Zunahme der Natrium-Leitfähigkeit.

e) die sich gegenseitig verstärkende Abnahme der Natrium-Leitfähigkeit und Zunahme der Kalium-Leitfähigkeit.


Antwort zu Frage 2

b) den sich selbst verstärkenden Anstieg der Natrium-Leitfähigkeit.



Frage 3

Wieso läuft ein Aktionspotenzial das Axon entlang und nicht in umgekehrter Richtung vom Soma zu den Dendriten?


Antwort zu Frage 3

Am Axonhügel kann das Aktionspotenzial nur in Richtung Präsynapse entstehen und laufen, da sich nur in dieser Richtung die spannungsabhängigen Na+-Kanäle befinden. An einem beliebigen Punkt auf dem Axon kann das Aktionspotenzial seine Richtung nicht in Richtung Soma umkehren, da sich die spannungsabhängigen Na+-Kanäle in dieser Richtung gerade in der Refraktärzeit befinden.



Frage 4

Erläutern Sie die Rolle der elektrostatischen Kraft und des Kon­zentrationsgefälles bei der Entstehung des Membranpotenzials.


Antwort zu Frage 4

Im Inneren der Zelle befinden sich große negativ geladene Eiweiße, die nicht durch die Zellmembran nach außen gelangen können. Sie erzeugen ein elektrisches negatives Potenzial im Zellinneren. Die elektrostatische Kraft zieht daher positiv geladene Ionen aus dem Zelläußeren in das Innere und drückt negativ geladene Ionen vom Zellinneren in das Zelläußere. Manche Ionen kommen im Zellinneren sehr häufig vor, andere im Zelläußeren. Die im Inneren sehr häufig vorkommenden Ionen werden vom Konzentrationsgradienten nach außen gedrückt (diese Kraft nennt man Osmose), die im Äußeren häufig vorkommenden Ionen dagegen nach innen. Die positiv geladenen K+-Ionen werden vom Konzentrationsgradienten so lange nach außen gedrückt (K+-Ionen kommen in der Zelle 20-mal häufiger vor als außen), bis die Kraft des Konzentrationsgradienten (Druck nach außen) und die elektrostatische Kraft (Zug in das elektrisch negativ geladenen Innere) im Gleichgewicht stehen. Bei den Cl--Ionen ist die Situation genau spiegelverkehrt: Sie kommen außerhalb der Zelle 12-mal häufiger vor als im Inneren. Der Konzentrationsgradient drückt sie so lange nach innen, bis die elektrostatische Kraft ausgeglichen ist (sie drückt diese negativ geladenen Ionen weg vom negativ geladenen Zellinneren). Na+-Ionen werden durch geschlossene Na+-Kanäle davon abgehalten, in die Zelle zu fließen, da bei ihnen sowohl der Konzentrationsgradient in das Zellinnere weist (Na+-Ionen sind außerhalb der Zelle 15-mal häufiger als innen) als auch die elektrostatische Kraft (Na+-Ionen sind positiv geladen und werden vom negativ geladenen Zellinneren angezogen).



Frage 5

Wie ist der Funktionsablauf der Natrium-Kalium-Pumpe?


Antwort zu Frage 5

Unter Aufwendung von Energie pumpt die Natrium-Kalium-Pumpe in einem Pumpzyklus zuerst 3 Na+-Ionen nach außen und dann zwei K+-Ionen nach innen.



Frage 6

Wieso leiten myelinisierte Axone schneller als unmyelinisierte?


Antwort zu Frage 6

Myelinisierte Axone leiten schneller als unmyelinisierte, da eine Depolarisation viel schneller das Axon entlang läuft als ein Aktionspotenzial, welches durch spannungsabhängige Na+-Kanäle immer wieder neu angefacht werden muss. Bei myelinisierten Axonen ist ein Stück des Axons fest mit Myelin umwickelt. An dieser Stelle kann sich kein Aktionspotenzial entwickeln und der Impuls wandelt sich in eine Depolarisation um, die sehr schnell das Axon entlang läuft. Allerdings verebben Depolarisationen nach einer bestimmten Distanz. Kurz bevor die Depolarisation in Gefahr gerät zu verschwinden, hört die Myelinisierung auf. An dieser Stelle befindet sich der Ranvier‘sche Schnürring: ein kurzes Stück an dem das Axon blank zum Vorschein kommt, aber die Membran voller spannungsabhängiger Na+-Kanäle ist. An ihnen kann das Aktionspotenzial neu zünden und läuft dann wieder als starke Depolarisation durch das nächste Stück des Myelin-umwickelten Axons.



 

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